KR102364653B1 - 개량형 항공기 소음 분석 방법 - Google Patents

개량형 항공기 소음 분석 방법 Download PDF

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KR102364653B1
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aircraft noise
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김하근
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한국환경설계(주)
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Abstract

본 발명은 전용장비와 전용어플리케이션을 사용하여 항공기 소음을 측정하기 위한 것으로,
(1) 항공기 소음 측정지점을 선정하는 측정지점선정단계;
(2) 상기 측정지점에 소음계를 설치하고 소음을 측정하는 측정단계;
(3) 측정결과를 분석하는 분석단계;
(4) 분석결과를 예측결과와 비교하는 비교분석단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개량형 항공기 소음 측정 방법 및 개량형 항공기 소음 분석 방법을 제공한다.
그리고 항공기 소음 측정지점에 설치되어 항공기 소음을 측정하기 위해 사용되는 것으로,
케이스를 형성하는 하우징;
상기 하우징 내부에 설치되는 소음계, GPS모듈, ADS-B수신기, 연산장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치를 제공한다.

Description

개량형 항공기 소음 분석 방법{the improved method for analyzing aircraft noise}
본 발명은 민원이 많이 발생하는 공항 주변의 항공기 소음 측정에 있어서, 기존의 주먹구구식 측정 방식에서 벗어나 항시 자동으로 측정하고 배경소음과 항공기소음을 정확히 구분하여 정확한 결과를 도출하는 개량형 항공기 소음 측정 방법 및 개형 항공기 소음 분석 방법 그리고 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치에 관한 것이다.
항공 산업은 현대 문명의 발달에 기여하고 인간의 활동 영역을 넓히는데 중추적인 역할을 담당하고 있다. 항공산업의 발전은 인간의 삶의 질을 높이는데 기여한 긍정적인 측면이 있는 반면에, 항공기로부터 발생되는 소음에 의해 공항 주변 지역의 환경이 악화되는 부정적인 측면도 가지고 있다.
최근 들어 공항 시설이 대형화되고, 공항의 항공기 운항 횟수가 증가함에 따라 항공기로부터 발생되는 소음 문제는 더욱 커지고 있다.
따라서 항공기 소음을 정밀하고 정확하게 측정하여, 그 대책을 강구하는 것은 매우 중요하다.
그러나, 항공기 소음에 대한 체계적이고 일관된 정책이 부족하고, 소음 피해를 당하는 주변 지역에 대한 보상이나 실태 파악도 미미한 실정이다.
또한, 공항에 운항되는 수많은 항공기의 운항 자료들을 분석하여 특정 지역에서의 소음 영향을 판단하는 것이 불가능하였다.
이에 본 발명자는 민원이 많이 발생하는 공항 주변의 항공기 소음 측정에 있어서, 기존의 주먹구구식 측정 방식에서 벗어나 항시 자동으로 측정하고 배경소음과 항공기소음을 정확히 구분하여 정확한 결과를 도출하는 개량형 항공기 소음 측정 방법 및 개형 항공기 소음 분석 방법 그리고 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치를 개발하기에 이르렀다.
[문헌 1] 대한민국 공개특허 제10-2021-0006944호 '항공기 소음 완화를 위한 시스템 및 방법', 2021년01월19일 [문헌 2] 대한민국 등록특허 제10-1552981호 '고유 차단 주파수 기반의 항공기 소음 분석 방법', 2015년09월08일
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 민원이 많이 발생하는 공항 주변의 항공기 소음 측정에 있어서, 기존의 주먹구구식 측정 방식에서 벗어나 항시 자동으로 측정하고 배경소음과 항공기소음을 정확히 구분하여 정확한 결과를 도출하는 개량형 항공기 소음 측정 방법 및 개형 항공기 소음 분석 방법 그리고 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치를 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 전용장비와 전용어플리케이션을 사용하여 항공기 소음을 측정하기 위한 것으로,
(1) 항공기 소음 측정지점을 선정하는 측정지점선정단계;
(2) 상기 측정지점에 소음계를 설치하고 소음을 측정하는 측정단계;
(3) 측정결과를 분석하는 분석단계;
(4) 분석결과를 예측결과와 비교하는 비교분석단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개량형 항공기 소음 측정 방법 및 개량형 항공기 소음 분석 방법을 제공한다.
그리고 항공기 소음 측정지점에 설치되어 항공기 소음을 측정하기 위해 사용되는 것으로,
케이스를 형성하는 하우징;
상기 하우징 내부에 설치되는 소음계, GPS모듈, ADS-B수신기, 연산장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 민원이 많이 발생하는 공항 주변의 항공기 소음 측정에 있어서, 기존의 주먹구구식 측정 방식에서 벗어나 항시 자동으로 측정하고 배경소음과 항공기소음을 정확히 구분하여 정확한 결과를 도출하는 개량형 항공기 소음 측정 방법 및 개형 항공기 소음 분석 방법 그리고 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 개요를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 소음 측정 및 분석 방법을 개념을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 소음 측정 및 분석 방법을 개념을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 운항경로를 조사한 실시예이다.
도 5는 본 발명에서 소음 측정지점을 선정한 실시예이다.
도 6은 본 발명의 개념을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 절차를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에서 웨클(WECPNL)을 적용한 분석방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에서 엘디이엔(Lden)을 적용한 분석방법을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 사용되는 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치의 시제품을 촬영한 것이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 13 내지 16은 도 12의 실시예를 구현하기 위한 과정을 순서대로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명에서 항공기 감시 체계(ADS-B)를 이용하는 과정을 도시한 것이다.
도 18은 본 발명에서 항공기 운항 스케줄이 연계되는 과정을 도시한 것이다.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
그리고 후술하는 본 발명의 개량형 항공기 소음 측정 방법과 본 발명의 개량형 항공기 소음 분석 방법은 발명의 명칭에 차이가 있으나 동일한 발명이며,
본 발명의 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치는 본 발명의 개량형 항공기 소음 측정 방법과 본 발명의 개량형 항공기 소음 분석 방법에 사용되는 전용장비임을 미리 밝히는 바이다.
도 1은 본 발명의 개요를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 소음 측정 및 분석 방법을 개념을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 소음 측정 및 분석 방법을 개념을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 운항경로를 조사한 실시예이다.
도 5는 본 발명에서 소음 측정지점을 선정한 실시예이다.
도 6은 본 발명의 개념을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 절차를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에서 웨클(WECPNL)을 적용한 분석방법을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명에서 엘디이엔(Lden)을 적용한 분석방법을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명에 사용되는 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치의 시제품을 촬영한 것이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 13 내지 16은 도 12의 실시예를 구현하기 위한 과정을 순서대로 도시한 것이다.
도 17은 본 발명에서 항공기 감시 체계(ADS-B)를 이용하는 과정을 도시한 것이다.
도 18은 본 발명에서 항공기 운항 스케줄이 연계되는 과정을 도시한 것이다.
본 발명의 개량형 항공기 소음 측정 방법 또는 개량형 항공기 소음 분석 방법은,
전용장비와 전용어플리케이션을 사용하여 항공기 소음을 측정하기 위한 것으로,
(1) 항공기 소음 측정지점을 선정하는 측정지점선정단계;
(2) 상기 측정지점에 소음계를 설치하고 소음을 측정하는 측정단계;
(3) 측정결과를 분석하는 분석단계;
(4) 분석결과를 예측결과와 비교하는 비교분석단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 (3) 단계에서,
상기 전용장비와 상기 전용어플리케이션은 측정결과의 그래프에서 배경소음과 항공기소음을 자동으로 식별하고 필터링하여 상기 항공기소음 만을 분석결과로 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 항공기소음을 식별하기 위하여 상기 전용어플리케이션은,
상기 배경소음 보다 소정의 데시벨(dB) 높은 소음을 트리거레벨(trigger level)로 설정하여,
상기 트리거레벨 보다 높은 소음을 상기 항공기소음으로 식별하는 것을 특징으로 하며,
상기 트리거레벨 보다 높은 소음 중에서 소정의 시간 지속된 것만 상기 항공기소음으로 식별하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 개요를 도시한 것으로, 본 발명은 주로 도 1의 좌측 '소음 측정 및 분석' 부분에 적용된다.
도 2는 종래의 소음 측정 및 분석 방법을 개념을 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 종래의 방법은 현장에서 작업자가 일일이 수작업으로 검측하게 되므로 분석시간을 증가하면서도 정확도는 감소하는 문제점이 지적되어 왔다.
도 2에서 웨클(WECPNL: Weight Equivalent Continuous Perceived Noise Level)은 가중등가지속 소음량으로써, 항공기의 1일 총소음량을 평가하는 국제단위이며, 순간음의 크기만을 측정하는 데시벨(소음을 측정하는 소리크기의 단위)에다 음의 지속시간과 기종의 음질, 발착회수, 시간대, 인체가 느끼는 시끄러움 등을 추가해 인간에의 영향을 수치로 표시한 것이다.
웨클(WECPNL)과 엘디이엔(Lden)은 항공기 소음을 평가하는 단위로 일주일동안 항공기 소음이 해당 지점에 미치는 영향을 평균적으로 나타낸 수치이다.
아래 그림과 같이, 웨클(WECPNL) 단위는 항공기 통과 시 최고소음도를 기준으로 소음영향을 평가하기 때문에 항공기 소음 발생 시 지속시간에 관한 보정이 안되는 반면, 엘디이엔(Lden)은 항공기 통과 시 평균소음도를 기준으로 삼기 때문에 웨클(WECPNL)보다 낮은 값을 갖지만 지속시간을 반영할 수 있는 특징이 있다.
Figure 112021072733986-pat00001
도 3은 본 발명의 소음 측정 및 분석 방법을 개념을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에서 사용되는 운항경로를 조사한 실시예이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 전용장비와 전용어플리케이션을 사용하여 일정시간 간격으로 자동으로 배경소음도를 자동으로 분석하며, ADS-B를 이용하여 항적자료와 같은 항공기의 감시 정보를 자동으로 연동하여 기록한다.
ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)란, GPS(Global Positioning System) 위성 항법 시스템과 1,090 MHz 전송 링크를 이용하여 항공기 감시 정보를 일정 주기마다 지상의 항공 교통 관제(ATC: Air Traffic Control) 및 다른 항공기에 자동으로 방송(broadcast)하는 항공기 감시 체계를 말한다.
ADS-B 시스템은 항공기의 감시 정보(항공기 식별 부호, 위치, 속도, 방향 등)를 1초 단위로 지상의 ATC(Air Traffic Control) 시스템과 다른 항공기에 방송(broadcast)한다.
이용자는 화면에 표시된 정보를 통하여 항공기 주변의 감시 정보를 확인할 수 있다. 따라서 ADS-B 시스템을 이용하여, 가시선의 미확보로 인한 통신 두절 등 항공기 제한 사항을 최소한으로 줄이고, 항공 관제 기능을 향상시켜 항공기 충돌을 방지할 수 있다. ADS-B는 기존의 레이더 기반 항공 관제보다 정보 수집 및 전달 속도가 빠르고 정확한 정보를 제공하는 시스템이다.
도 5는 본 발명에서 소음 측정지점을 선정한 실시예이다.
도 5에서 KAC(Korea Airports Corporation)는 한국공항공사를 지칭한다.
도 6은 본 발명의 개념을 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 절차를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이 본 발명은,
항공기 소음측정 업무지침 및 소음진동공정시험기준에 의거하여 측정자료 분석을 수행하며,
항공기 통과시 최고소음도(Lmax), 등가소음도(Leq), 소음 노출 레벨(SEL)을 분석하여 웨클(WECPNL) 및 엘디이엔(Lden)을 산출한다.
배경소음은 각 측정지점 별로 매 시간 항공기 소음을 제외한 등가소음도를 분석(개정된 항공기 소음측정 업무지침 기준)한다.
도 8은 본 발명에서 웨클(WECPNL)을 적용한 분석방법을 도시한 것이고, 도 9는 본 발명에서 엘디이엔(Lden)을 적용한 분석방법을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 항공기소음을 식별하기 위하여 상기 전용어플리케이션은, 상기 배경소음 보다 소정의 데시벨(dB) 높은 소음을 트리거레벨(trigger level)로 설정하여, 상기 트리거레벨 보다 높은 소음을 상기 항공기소음으로 식별하는 것을 특징으로 한다. 상기 소정의 데시벨(dB)은 약 10dB 정도가 적당하며, 상기 배경소음은 야간보다는 주간이 높다.
그리고 본 발명은 상기 트리거레벨 보다 높은 소음 중에서 소정의 시간 지속된 것만 상기 항공기소음으로 식별하는 것을 특징으로 하며, 상기 소정의 시간은 약 10초 이상이 적당하다.
왜냐하면 그 이하는 무의미한 노이즈일 가능성이 높으며, 항공기 특성상 최소 10초 정도의 구간에서 증가와 감소하는 소음패턴을 보여 유의미한 소음으로 식별될 수 있기 때문이다.
도 17은 본 발명에서 항공기 감시 체계(ADS-B)를 이용하는 과정을 도시한 것이고,
도 18은 본 발명에서 항공기 운항 스케줄이 연계되는 과정을 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 항공기 소음 계측의 정확도를 증가시키기 위하여,
ADS-B를 활용하여 연동되는 실시간 항적자료의 시간, 위치 정보 등을 가지고 계측된 소음이 유효한 항공기소음인지 아니면 차량 또는 중장비 소음과 같은 단순 노이즈인지 등을 식별할 수 있다.
그리고 측정 전후로 입수되는 항공기 운항 스케줄 자료를 가지고 ADS-B를 보충하게 된다.
또한 더 나아가 항공기별 소음에 관한 데이터 베이스를 미리 축적하여 계측되는 항공기소음의 종류를 식별할 수 있다.
도 11은 본 발명에 사용되는 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치의 시제품을 촬영한 것이다.
본 발명에 사용되는 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치는 도 11에 도시된 바와 같이,
항공기 소음 측정지점에 설치되어 항공기 소음을 측정하기 위해 사용되는 것으로,
케이스를 형성하는 하우징;
상기 하우징 내부에 설치되는 소음계, GPS모듈, ADS-B수신기, 연산장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 연산장치에는 전용어플리케이션이 내장되고,
통신수단을 이용하여 인터넷 상에서 서버와 연동되어 실시간으로 소음의 측정결과 및 분석결과가 상기 서버로 전송되는 것을 특징으로 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이고,
도 13 내지 16은 도 12의 실시예를 구현하기 위한 과정을 순서대로 도시한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 상기 (3) 단계는,
측정결과를 분석하되, 측정결과의 그래프에서 배경소음과 항공기소음을 자동으로 식별하고 필터링하여 상기 항공기소음 만을 분석결과로 이용하는 것을 특징으로 한다.
도 12 내지 16의 다른 실시예는 상기 (3) 단계를 수행함에 있어서, 측정결과의 그래프에서 배경소음을 제거하는 것을 주된 특징으로 개념으로 한다.
본 발명의 다른 실시예는 도시된 바와 같이 상기 (3) 분석단계;에서 구체적으로,
(3-0) 소정의 값(약 60dB)를 초기 배경소음 값으로 설정하는 초기설정단계;
(3-1) 상기 초기 배경소음 값에서 +5dB한 값을 1차기준 값으로 설정하고 상기 1차기준 값 이상으로 일정 지속시간(약 10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 1차판독단계;
(3-2) 상기 1차기준 값에서 +5dB한 값을 2차기준 값으로 설정하고 상기 2차기준 값 이상으로 일정 지속시간(약 10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 2차판독단계;
(3-3) 상기 2차기준 값에서 +5dB한 값을 3차기준 값으로 설정하고 상기 3차기준 값 이상으로 일정 지속시간(약 10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 3차판독단계;
(3-N) 상기 N-1차기준 값에서 +5dB한 값을 N차기준 값으로 설정하고 상기 N차기준 값 이상으로 일정 지속시간(약 10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 N차판독단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
(3-M) 상기 N-1차기준 값과 상기 N차기준 값이 소수점 첫째자리까지 동일할 경우 최종 확정하는 배경소음 최종 확정단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (2)

  1. 전용장비와 전용어플리케이션을 사용하여 항공기 소음을 측정하기 위한 것으로,
    (1) 항공기 소음 측정지점을 선정하는 측정지점선정단계;
    (2) 상기 측정지점에 소음계를 설치하고 소음을 측정하는 측정단계;
    (3) 측정결과를 분석하는 분석단계;
    (4) 분석결과를 예측결과와 비교하는 비교분석단계;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 (3) 단계에서,
    상기 전용장비와 상기 전용어플리케이션은 측정결과의 그래프에서 배경소음과 항공기소음을 자동으로 식별하고 필터링하여 상기 항공기소음 만을 분석결과로 이용하는 것을 특징으로 하고,
    상기 항공기소음을 식별하기 위하여 상기 전용어플리케이션은 상기 배경소음 보다 소정의 데시벨(dB) 높은 소음을 트리거레벨(trigger level)로 설정하여, 상기 트리거레벨 보다 높은 소음을 상기 항공기소음으로 식별하는 것을 특징으로 하며, 상기 트리거레벨 보다 높은 소음 중에서 소정의 시간 지속된 것만 상기 항공기소음으로 식별하는 것을 특징으로 하고,
    상기 전용장비와 상기 전용어플리케이션은 일정시간 간격으로 자동으로 배경소음도를 자동으로 분석하며, ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)를 이용하여 항적자료와 같은 항공기의 감시 정보를 자동으로 연동하여 기록하며,
    상기 (3) 분석단계;는,
    (3-0) 소정의 값(60dB)를 초기 배경소음 값으로 설정하는 초기설정단계;
    (3-1) 상기 초기 배경소음 값에서 +5dB한 값을 1차기준 값으로 설정하고 상기 1차기준 값 이상으로 일정 지속시간(10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 1차판독단계;
    (3-2) 상기 1차기준 값에서 +5dB한 값을 2차기준 값으로 설정하고 상기 2차기준 값 이상으로 일정 지속시간(10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 2차판독단계;
    (3-3) 상기 2차기준 값에서 +5dB한 값을 3차기준 값으로 설정하고 상기 3차기준 값 이상으로 일정 지속시간(10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 3차판독단계;
    (3-N) N-1차기준 값에서 +5dB한 값을 N차기준 값으로 설정하고 상기 N차기준 값 이상으로 일정 지속시간(10초) 이상 지속되는 소음을 제거하는 N차판독단계;
    (3-M) 상기 N-1차기준 값과 상기 N차기준 값이 소수점 첫째자리까지 동일할 경우 최종 확정하는 배경소음 최종 확정단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 전용장비는 항공기 소음 측정지점에 설치되어 항공기 소음을 측정하기 위해 사용되는 개량형 항공기 소음 자동 식별 분석장치로써,
    케이스를 형성하는 하우징;과 상기 하우징 내부에 설치되는 소음계, GPS모듈, ADS-B수신기, 연산장치를 포함하여 구성되며, 상기 연산장치에는 전용어플리케이션이 내장되어 통신수단을 이용하여 인터넷 상에서 서버와 연동되어 실시간으로 소음의 측정결과 및 분석결과가 상기 서버로 전송되는 것을 특징으로 하는 개량형항공기 소음 분석 방법.
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