KR20100031294A - 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽에 관한 것이다. 본 발명에 따른 능동방음시스템은 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이; 적어도 하나의 소음측정수단; 적어도 하나의 에러계측수단; 및 상기 소음측정수단과 상기 에러계측수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음을 감쇠하는 제어음원을 생성하고 상기 다수의 스피커를 통해 방사되는 상기 제어음원들이 소음제어영역을 포커싱하도록 상기 제어음원들의 위상을 조정하는 소음제어부를 포함한다.

이에 따라, 다수의 스피커에서 출력되는 제어음원들의 위상을 조정하여 소음제어영역을 집중적으로 포커싱하도록 함으로써 높은 소음 감소 효율을 얻을 수 있다. 또한, 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따른 소음제어영역의 변화에 적응적으로 제어음원의 방사방향을 전환할 수 있어 환경변화에 따라 재시공할 필요가 없어 경제적이다.

능동방음, 능동소음제어, ANC

Description

능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽{ACTIVE SOUNDPROOFING SYSTEM AND ACTIVE SOUNDPROOFING BARRIER USING THE SYSTEM}

본 발명은 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽에 관한 것이다.

종래의 방음벽에 대한 연구는 소음을 제거하기 위한 방음벽의 재료와 구조에 대해 집중해 왔다. 예를 들어, 흡음성이 높은 재료로 방음벽을 만들거나 방음벽에 소리가 잘 흡수되기 위한 구조, 방음벽의 홈의 모양 등에 대한 연구가 주로 이루어지고 있다.

한편, 소음을 제거하는 방법 중에는 능동소음제어(Active Noise Control; ANC)를 이용한 방법이 있다. 이 기술은 소음원의 위상을 반대로 변환한 제어음원을 인위적으로 방사함으로써, 두 파장 간의 간섭으로 인해 소음을 제거하는 기술로서, 현재 자동차, 비행기, 또는 이어폰 등의 제품에 주로 적용되고 있다.

최근에는 이러한 능동소음제어(Active Noise Control; ANC) 시스템을 방음벽에 적용한 예가 있다. 다만, 이 제품은 능동소음제어시스템을 상단에 설치하여 방 음벽 상단의 회절현상을 줄여서 방음벽을 넘어가는 소음을 감소시키는 효과를 갖는다.

그러나, 이러한 종래의 능동소음제어시스템은 방음벽 상단에 설치된 다수의 스피커에서 동일한 위상을 가진 제어음원을 방사함으로써 단순히 음압만을 상승하는 효과를 얻는데 그친다.

또한, 종래의 능동소음제어시스템은 주변 환경이 변하거나 기온에 따른 소음분포의 변화 등의 소음환경이 변화하는 것에 대응하지 못하는 단점을 갖는다. 예를 들어, 건물들이 방음벽 근처로 확장되거나 건물의 층수가 증축될 경우, 환경 변화에 대처하기 위해서는 종래의 방음벽 구조를 변화된 환경에 맞추어 낮추거나 높이는 등 방음벽을 재설치하거나 재시공해야 하므로 이에 따른 많은 비용이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 다수의 스피커에서 출력되는 제어음원들의 위상을 조정하여 소음제어영역을 집중적으로 포커싱하도록 함으로써 높은 소음 감소 효율을 얻을 수 있는 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽을 제공하는 것이다. 또한, 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따른 소음제어영역의 변화에 적응적으로 제어음원의 방사방향을 전환할 수 있는 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽을 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이; 적어도 하나의 소음측정수단; 적어도 하나의 에러계측수단; 및 상기 소음측정수단과 상기 에러계측수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음을 감쇠하는 제어음원을 생성하고 상기 다수의 스피커를 통해 방사되는 상기 제어음원들이 소음제어영역을 포커싱하도록 상기 제어음원들의 위상을 조정하는 소음제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 스피커 어레이는 다층 구조를 갖고, 상기 소음제어부는 상기 제어음원들이 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따라 변경되는 소음제어영역을 포커싱할 수 있도록 상기 제어음원들의 위상을 조정할 수 있다.

또한, 상기 에러계측수단은 상하 방향으로 배열된 적어도 두 개의 마이크로폰을 포함하고, 상기 소음제어부는 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따라 상기 적어도 두 개의 마이크로폰 중 어느 하나를 선택적으로 동작시킬 수 있다.

한편, 주변 온도를 측정하는 온도측정수단을 더 포함하고, 상기 소음제어부는 상기 온도측정수단으로부터 입력되는 온도데이터의 변화에 기초하여 상기 제어음원들의 위상을 조정할 수 있다.

그리고, 외부와의 통신을 위한 인터페이스부; 상기 소음제어부는 상기 인터페이스부를 통해 입력되는 포커싱 방향에 따라 상기 다수의 스피커를 통해 방사되는 상기 제어음원들의 위상을 조정할 수 있다.

더 나아가, 상기 소음제어부는 상기 소음측정수단으로부터 입력되는 소음을 처리하는 제1 소음처리부; 상기 에러계측수단으로부터 입력되는 소음을 처리하는 제2 소음처리부; 상기 제어음원의 위상을 변환하는 다수의 위상변환부; 상기 위상 변환된 제어음원을 처리하여 대응하는 스피커로 출력하는 다수의 제어음원처리부; 및 상기 제1 소음처리부 및 상기 제2 소음처리부에서 처리한 신호들에 기초하여 상기 제어음원을 생성하고 상기 다수의 위상변환부로 대응하는 위상제어신호를 각각 출력하는 ANC 컨트롤러를 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명에 따라, 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이; 적어도 두 개의 소음측정수단; 적어도 두 개의 에러계측수단; 및 상기 적어도 두 개의 소음측정수단과 상기 적어도 두 개의 에러계측수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음을 감쇠하는 제어음원을 생성하고 상기 적어도 두 개의 소음측정수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음원의 위치변화를 판단하여 상기 제어음원들의 방사 방향이 상기 소음원의 위치 변화를 따라 포커싱되도록 상기 제어음원들의 위상을 변경하는 소음제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템에 의해 달성될 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명에 따라, 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항으로 구성된 다수의 능동방음시스템이 상단에 설치된 능동방음벽에 의해 달성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다수의 스피커에서 출력되는 제어음원들의 위상을 조정하여 소음제어영역을 집중적으로 포커싱하도록 함으로써 높은 소음 감소 효율을 얻을 수 있는 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽이 제공된다. 또한, 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따른 소음제어영역의 변화에 적응적으로 제어음원의 방사방향을 전환할 수 있어 환경변화에 따라 재시공할 필요가 없는 경제적인 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽이 제공된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동방음시스템의 개략적인 제어블록도이고, 도 2는 이에 따른 능동방음시스템이 장착된 능동방음벽의 측면도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 능동방음시스템은 다수의 스피커(10), 소음측정수단(20), 에러계측수단(30), 및 소음제어부(40)를 포함한다.

본 실시예에 따른 다수의 스피커(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 위에서 아래 즉, 종 방향으로 배열되며, 후술하는 소음제어부(40)로부터 제어음원을 입력받아 출력한다.

소음측정수단(20)은 소음원에서 발생하는 소음을 측정하기 위한 것으로, 소음원에 가깝게 설치되는 것이 바람직하다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 소음측정수단(20)은 방음벽의 전면에 소음원을 향해 설치된다.

에러계측수단(30)은 소음을 제거하고자 하는 목표지점의 잔여소음을 계측하기 위한 것으로 제어음원 방사 후의 잔여 소음을 측정하여 후술하는 소음제어부(40)로 피드백한다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 에러계측수단(30)은 방음벽 후면의 상단에 설치된다.

소음측정수단(20)과 에러계측수단(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 소음 신호를 감지하는 마이크로폰과, 마이크로폰을 지지하는 지지수단을 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시예에 따르면 소음측정수단(20)과 에러계측수단(30)을 기존의 방음벽에 설치할 수 있으므로, 별도의 구조물을 설계할 필요가 없다는 장점을 갖는다.

소음제어부(40)는 소음측정수단(20)과 에러계측수단(30)으로부터 입력되는 신호에 기초하여, 소음을 감쇠하는 제어음원을 생성하고, 다수의 스피커(10)를 통해 방사되는 제어음원들이 소음제어영역을 포커싱하도록 제어음원들의 위상을 조정한다. 또한, 더 나아가 소음제어부(40)는 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따라 변화되는 소음제어영역을 포커싱하도록 제어음원의 위상을 조정하여, 상하로 포커싱 방향을 전환할 수 있다.

여기서, 소음제어영역이란 소음을 감소시키고자 하는 소음감소 목표지점을 의미하는 것으로, 넓게는 소음원에서 발생하는 소음을 제어하는 영역으로 포괄적으로 해석될 수도 있다.

구체적으로 소음제어부(40)는 제1소음처리부(41), 제2소음처리부(42), ANC 컨트롤러(43), 다수의 위상변환부(44a~44N; 44), 다수의 제어음원처리부(45a~45N; 45)를 포함한다.

제1소음처리부(41)와 제2소음처리부(42)는 각각 소음측정수단(20)과 에러계측수단(30)으로부터 입력되는 신호를 처리하는 모듈로서, 입력 소음을 증폭하는 증폭기, 증폭된 신호를 필터링하는 로우패스필터, 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있다.

ANC 컨트롤러(43)는 제1소음처리부(41)로부터 입력되는 신호의 위상을 반전시켜 제어음원으로 출력하고, 제2소음처리부(42)로부터 입력되는 잔여소음을 피드백 받아서 시간 지연 등의 오류를 점검하여 보정함으로써 잔여소음의 레벨이 기준 값 이하로 되도록 제어한다. 또한, ANC 컨트롤러(43)는 후술하는 각 위상변환부(44)가 위상차를 갖도록 추가적으로 위상제어신호를 출력함으로써, 다수의 스피커(10)에서 출력되는 제어음원들이 소음을 감소하고자 하는 소음제어영역으로 포커싱되어 집중 방사되도록 한다. 일반적으로 스피커는 방향성이 없지만, 본 발명과 같이 스피커(10)를 라인으로 배열하는 경우 각 스피커(10)에서 위상을 달리한 제어음원을 출력하면 배열된 방향으로 음파의 방향을 변경할 수 있다.

다수의 위상변환부(44a~44N)는 설정된 위상변경값에 따라 ANC 컨트롤러(43)로부터 출력되는 제어음원의 위상을 변환한다. ANC 컨트롤러(43)에서 출력되는 제어음원은 동일한 위상을 가졌지만 각 위상변환부(44a~44N)에서 출력되는 제어음원들은 각각 위상이 변경되었기 때문에 위상차를 갖게 된다. 예컨대, 스피커 어레이에서 중간에 위치한 스피커들(10)은 기본 위상을 가진 제어음원을 방사하고, 나머지 스피커들(10)의 제어음원들의 위상을 변경하여 소리가 소음제어영역으로 집중되도록 할 수 있다.

다수의 제어음원처리부(45a~45N)는 위상변환부(44a~44N)를 거쳐 위상이 변경된 제어음원을 처리하여 대응하여 스피커(10)로 출력한다. 제어음원처리부(45)는 디지털 제어음원을 아날로그로 변환하기 위한 D/A 컨버터, 변환된 신호를 필터링하는 로우패스필터, 필터링된 신호를 증폭하여 스피커(10)로 출력하는 증폭기를 포함할 수 있다.

이러한 음성처리모듈들과 컨트롤러는 하나의 보드로 구성되어 방음벽에 내장 또는 외장 설치될 수 있다.

도 3은 종래의 능동방음시스템과 본 발명에 따른 능동방음시스템에 따른 음장영역을 비교하여 도시한 것이다. 도 3에서 살구색으로 표현된 부분이 종래의 능동방음시스템을 사용한 경우의 음장영역이고, 주황색으로 표현된 부분이 본 실시예에 따른 능동방음시스템을 사용한 경우의 음장영역이다.

종래의 능동방음시스템도 소음을 제어하기 위해 다수의 스피커를 사용하지만 스피커에서 입력되는 제어신호는 모두 동일하기 때문에, 도 3의 (a)와 (b)에서 보는 바와 같이 다수의 스피커에서 방사되는 소리의 음압을 높여주는 역할만을 수행할 뿐 포커싱이 이루어지지 않는다.

이에 비해, 본 실시예에 따른 능동방음시스템은 제어음원이 도 3의 (a)에서는 아래쪽으로 (b)에서는 위쪽으로 포커싱이 이루어지며, 더 나아가 포커싱 방향이 상하로 전환될 수 있음을 확인할 수 있다.

도 3에서는 스피커들(10)이 일률적으로 앞면을 향하는 것을 가정하였지만, 실제에 있어서는 도 2와 같이 스피커들(10)이 앞면만을 향하고 있지 않고 위쪽을 향하는 스피커도 있기 때문에 실제에 있어서의 음장 영역은 위쪽으로 더 넓을 것이다.

도 4는 종래의 능동방음시스템과 본 실시예에 따른 능동방음시스템을 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 것이다. 도 4에서 (a)는 종래 동일한 위상을 가진 세 제어음원이 방사되는 화면이고, (b)는 본 실시예에 따라 위상차를 가진 세 제어음원들이 방사되는 화면을 나타낸다.

도 4의 (a)에서 알 수 있듯이, 종래와 같이 동일 위상의 세 음원을 방사하는 경우 방향성 없이 세 방향에 걸쳐 제어음원이 방사됨을 확인할 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 능동방음시스템은 예컨대, 세 음원의 위상을 각각 43, 3, -15 도로 설정한 경우, (b)와 같이 우 상단으로 제어음원의 방향이 전환되고, (a)에 비해 집중된 음원을 방사할 수 있음을 확인할 수 있다. 더 나아가, 추가로 위상을 조절하게 되면 제어음원의 방사방향을 상하로 전환할 수 있음은 물론이다. 여기서, 스피커 어레이에서 방사되는 신호의 위상을 조절하여 스피커(10)에서 방사되는 제어음원의 방향을 전환하는 것은 음파의 위상간섭이 음파의 방향을 전환한다는 이론에 기반한다.

도 5는 종래의 능동방음시스템과 본 실시예에 따른 능동방음시스템에 따른 제어음원 방사를 개략적으로 도시한 그림이다. 도 5의 (a)는 종래의 능동방음시스템으로서, 방향성 없이 소음의 반대위상의 제어음원을 방사하므로 소음저감의 효과가 다소 떨어진다. 반면, 도 5의 (b)는 본 실시예에 따른 능동방음시스템으로서, 소음제어영역에 따라 제어음원들의 위상을 조정함으로써 집중되고 방향성 있는 반 대위상의 제어음원을 방사함으로써 효과적인 소음저감이 가능하다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 능동방음시스템은 종래의 방식에 비해 집중하여 방사할 수 있으므로 소음제거효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 위상변환으로 인한 제어음원의 방사방향을 상하로 조절할 수 있는 장점을 갖는다.

한편, 본 실시예에 따르면, 소음측정수단(20)은 상하로 배열된 다수의 마이크로폰을 포함할 수 있다. ANC 컨트롤러는 다수의 마이크로폰을 통해 입력되는 소음레벨의 차이에 기초하여 소음원의 위치변화를 판단할 수 있으며, 소음원의 위치변화에 따라 적응적으로 다수의 제어음원들의 위상을 조정하여 제어음원의 방사방향이 소음원의 위치에 따라 전환되도록 할 수 있다.

예컨대, 공항 등에 본 발명의 능동방음시스템이 적용되는 경우, 상하로 배열된 마이크로폰으로부터 입력되는 소음레벨에 기초하여, 소음원 즉, 비행기의 이동위치를 판단한다. 그리고, 제어음원이 소음원의 이동 방향에 따라 소음을 집중 포커싱할 수 있도록 판단된 소음원의 이동방향에 따라 제어음원들의 위상을 전환한다. ANC 컨트롤러에는 소음원의 방향 즉, 소음제어영역의 각도에 따른 각 스피커들(10)의 제어음원의 위상값이 미리 설정되어 있으며, 소음원의 이동각도가 결정되면 각도에 대응하는 각 위상설정값들을 다수의 위상변환부에 각각 세팅하여, 위상변환부가 해당 스피커(10)에서 출력되는 제어음원의 위상을 세팅된 값에 따라 변환할 수 있도록 한다.

본 실시예에 따른 능동방음시스템은 온도측정수단(미도시)을 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 온도가 변화하면 소음의 분포 또한 변화하게 된다. 따라서, 본 발명의 능동방음시스템은 온도의 변화에 적응적으로 제어음원들의 위상을 조정하여 포커싱하는 소음제어영역을 조절할 수 있다.

여기서, 온도에 따른 포커싱 방향각도는 설치 환경에 따라 상이할 수 있으며, 미리 ANC 컨트롤러에 온도에 대응하는 포커싱 각도가 저장되어 온도측정수단으로부터 입력되는 측정값에 따라 포커싱 각도를 조절하게 된다. 예컨대, ~10℃까지는 포커싱 각도가 60도, 10~25℃는 포커싱 각도가 65도, 25~35℃는 포커싱 각도가 70도로 설정될 수 있다.

본 실시예에 따른 능동방음시스템은 외부와의 통신을 위한 인터페이스부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 인터페이스부는 외부와의 데이터 입출력을 위한 접속단자로서, 유선 또는 무선으로 외부와의 통신이 이루어지도록 한다. 예를 들어, 방음벽 설치 후 방음벽 근처로 건물이 확장되거나 기존 건물의 층수가 증축되는 경우, 소음을 줄이고자 하는 소음제어영역이 변경될 수 있기 때문에, 이 경우 외부에서 능동방음시스템과의 통신을 통해 포커싱 방향 또는 각도에 대해 제어명령을 전송하여, 소음제어부(40)에서 전송된 제어명령에 따라 각 스피커들(10)의 위상을 조절할 수 있도록 한다.

한편, 본 실시예에 따르면, 에러계측수단(30)은 상하로 배열된 다수의 마이크로폰을 포함할 수 있다. 이에 대한 설명은 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6은 에러계측수단(30)이 상하로 배열된 다수의 마이크로폰을 포함하여 구성되는 예를 측면에서 개략적으로 도시한 것이다. 이는 소음제어영역의 변화에 따라 에러계측용 마이크로폰을 선택적으로 동작하도록 하기 위함이다.

예를 들어, 전술한 예들에서 상하로 제어음원들의 방향을 전환해야 하는 경우, 소음제어영역이 위쪽으로 변경되면 다수의 에러계측용 마이크로폰 중에서 위쪽에 배열된 마이크로폰을 동작시키고 다른 마이크로폰은 비활성화시킨다. 또한, 소음제어영역이 아래쪽으로 변경되면 아래쪽에 배열된 마이크로폰을 동작시키고 다른 마이크로폰들은 비활성화시키게 된다. 이에 따라, 소음제어영역의 변경에 따른 에러계측을 보다 정확히 할 수 있으므로, 소음감소효율을 더욱 높일 수 있다.

전술한 스피커 어레이가 종 방향으로 배열된 능동방음시스템을 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이 방음벽 상단에 다수 설치되어 능동방음벽을 구성할 수 있다. 예를 들어, 주택가 근처의 도로면, 소음원과 거리가 가까운 주택가, 상가, 건물 등에 설치될 수 있다. 본 발명에 따른 능동방음시스템은 주변 환경 등이 변해서 다시 방음벽을 설계할 필요가 있는 경우라도 기존의 방음벽을 그대로 사용하여 추가적으로 방음벽 상단에 본 시스템을 설치하여, 기존의 방음벽의 높이나 방향에 구애받지 않고 원하는 회절감소영역 즉, 소음제어영역을 얻을 수 있는 장점을 갖는다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 능동방음시스템은 스피커(10)를 종 방향으로 배열하고, 각 스피커(10)에서 방사되는 제어음원의 위상을 변경함으로써, 제어음원의 방사 방향을 조절할 수 있다. 특히, 제어음원이 소음제어영역을 포커싱하도록 위상을 조정함으로써 종래의 방식에 비해 음압레벨을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 높은 소음 감소효율을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따라 스피커 어레이를 횡 방향으로 구성하는 경우에는 제어음원의 방사방향을 좌우로 조절 가능하고, 스피커 어레이를 다층으로 구성하는 경우 제어음원의 방사방향을 상하좌우로 조절 가능하며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동방음시스템을 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 능동방음시스템은 다수의 스피커들(10)이 횡방향으로 배열되며, 다수의 소음측정수단(20)과 다수의 에러계측수단(30)(미도시)을 포함하여 구성된다. 소음제어부(40)는 스피커 어레이 또는 방음벽에 내장 또는 외장되어 구성될 수 있다.

본 발명의 제2 실시예는 스피커(10)가 횡방향으로 배열되기 때문에, 제어음원의 방사방향을 좌우로 조절 가능하다. 물론, 전술한 실시예와 동일하게 소음제어부(40)에서 제어음원들의 위상을 조절함으로써 이루어지며, 소음제어영역을 포커싱하여 집중 방사되도록 한다.

예를 들어, 도로에서는 차량정체나 신호 대기 등의 상황에서 차가 멈춤으로 인한 고정 선 소음이 발생하는 경우도 있으나, 야간에는 차량의 이동에 따른 소음이 빈번하게 발생하게 되는데, 이러한 소음의 경우 종래의 능동방음시스템으로는 효과적으로 소음저감이 어렵다는 문제가 있다.

본 실시예에 따른 능동방음시스템은 다수의 소음측정수단(20)으로부터 입력되는 소음레벨을 통해 차량의 이동 방향 및 위치를 판단하고, 이에 따라 실시간으로 제어음원의 위상을 조정하여 그 포커싱 방향을 차량 이동에 따라 전환할 수 있다.

이에 따라, 차량의 좌우 이동에 따라 발생하는 소음을 효과적으로 감소할 수 있다. 한편, 전술한 실시예에서 설명한 다양한 적용 예는 본 실시예에서도 적용될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 중복되므로 생략하기로 한다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 능동방음시스템을 개략적으로 도시한 정면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 능동방음시스템은 다층 구조를 갖는 스피커 어레이, 다수의 소음측정수단(20), 다수의 에러계측수단(30)(미도시), 및 소음제어부(40)를 포함한다. 전술한 실시예들과 중복되는 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 다층 구조로 형성된 스피커 어레이는 하나의 블록형태로 형성하여 방음벽 상단에 끼워 설치할 수 있다. 예를 들어, 도 8에서 6*6 스피커 어레이와 하나의 소음제어부(40)가 하나의 세트로 구성되고, 소음제어부(40)는 스피커 어레이에 내장되며, 소음측정수단(20) 2개, 에러계측수단(30) 2개를 포함하여 하나의 능동방음시스템을 구성할 수 있다. 이러한 능동방음시스템을 하나씩 방음벽을 따라 상단에 설치하게 되면 능동방음벽이 구성된다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 능동방음시스템은 스피커(10)가 다층 구조로 이루어져 있기 때문에, 제어음원의 방사방향을 상하좌우로 모두 조절 가능하다. 소음원의 이동에 따라 제어음원의 위상을 조정하여 포커싱 방향을 상하좌우로 조절할 수 있으며, 외부의 제어명령에 따라 포커싱 방향을 전환할 수 있음은 물론이다.

더 나아가, 온도측정수단을 포함함으로써, 주변 온도의 변화에 따라 포커싱 방향을 상하로 조절할 수 있다.

또한, 소음측정수단(20)과 에러계측수단(30)은 방음벽에 일체형으로 설치하 여 설치 및 유지 보수에 제약을 받지 않도록 할 수 있다.

한편, 에러계측수단(30)은 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 마이크로폰이 상하로 배열된 형태로 구성될 수 있으며, 소음제어영역의 상하 변경에 따라 에러계측수단(30)에 포함된 마이크로폰들 중에서 어느 하나를 선택적으로 동작시킬 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 능동방음시스템 및 이를 이용한 능동방음벽은 기계적인 방법을 이용하지 않고, 스피커 어레이에서 출력되는 제어음원들의 위상을 추가적으로 제어함으로써 방음벽과 주변 건물 등의 높이에 따라 소음제어영역을 자유롭게 조절할 수 있으므로, 비용면에서 매우 유리하다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동방음시스템의 개략적인 제어블록도이고;

도 2는 이에 따른 능동방음시스템이 장착된 능동방음벽의 측면도이며;

도 3은 종래의 능동방음시스템과 본 발명에 따른 능동방음시스템에 따른 음장영역을 비교하여 도시한 것이고;

도 4는 종래의 능동방음시스템과 본 실시예에 따른 능동방음시스템을 시뮬레이션 한 결과를 나타낸 것이며;

도 5는 종래의 능동방음시스템과 본 실시예에 따른 능동방음시스템에 따른 제어음원 방사를 개략적으로 도시한 것이고;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 에러계측수단이 상하로 배열된 다수의 마이크로폰을 포함하여 구성되는 예를 측면에서 개략적으로 도시한 것이며;

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동방음시스템을 개략적으로 도시한 정면도이고;

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 능동방음시스템을 개략적으로 도시한 정면도이다.

Claims (8)

1. 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이;

   적어도 하나의 소음측정수단;

   적어도 하나의 에러계측수단; 및

   상기 소음측정수단과 상기 에러계측수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음을 감쇠하는 제어음원을 생성하고 상기 다수의 스피커를 통해 방사되는 상기 제어음원들이 소음제어영역을 포커싱하도록 상기 제어음원들의 위상을 조정하는 소음제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스피커 어레이는 다층 구조를 갖고,

   상기 소음제어부는 상기 제어음원들이 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따라 변경되는 소음제어영역을 포커싱할 수 있도록 상기 제어음원들의 위상을 조정하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 에러계측수단은 상하 방향으로 배열된 적어도 두 개의 마이크로폰을 포 함하고,

   상기 소음제어부는 주변환경의 변화 또는 소음환경의 변화에 따라 상기 적어도 두 개의 마이크로폰 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   주변 온도를 측정하는 온도측정수단을 더 포함하고,

   상기 소음제어부는 상기 온도측정수단으로부터 입력되는 온도데이터의 변화에 기초하여 상기 제어음원들의 위상을 조정하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   외부와의 통신을 위한 인터페이스부;

   상기 소음제어부는 상기 인터페이스부를 통해 입력되는 포커싱 방향에 따라 상기 다수의 스피커를 통해 방사되는 상기 제어음원들의 위상을 조정하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 소음제어부는 상기 소음측정수단으로부터 입력되는 소음을 처리하는 제1 소음처리부; 상기 에러계측수단으로부터 입력되는 소음을 처리하는 제2 소음처리부; 상기 제어음원의 위상을 변환하는 다수의 위상변환부; 상기 위상 변환된 제어음원을 처리하여 대응하는 스피커로 출력하는 다수의 제어음원처리부; 및 상기 제1 소음처리부 및 상기 제2 소음처리부에서 처리한 신호들에 기초하여 상기 제어음원을 생성하고 상기 다수의 위상변환부로 대응하는 위상제어신호를 각각 출력하는 ANC 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템.
7. 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이;

   적어도 두 개의 소음측정수단;

   적어도 두 개의 에러계측수단; 및

   상기 적어도 두 개의 소음측정수단과 상기 적어도 두 개의 에러계측수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음을 감쇠하는 제어음원을 생성하고 상기 적어도 두 개의 소음측정수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음원의 위치변화를 판단하여 상기 제어음원들의 방사 방향이 상기 소음원의 위치 변화를 따라 포커싱되도록 상기 제어음원들의 위상을 변경하는 소음제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동방음시스템.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항으로 구성된 다수의 능동방음시스템이 상단에 설치된 능동방음벽.

Images