KR20110014859A - 실 주거환경을 고려한 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 무향실에 설치된 냉장고에서 발생하는 무향실소음을 냉장고 둘레에 설치된 복수개의 측정수단을 이용하여 측정하는 소음측정단계; 및 상기 무향실소음을 실주거 환경소음으로 보정하는 보정단계;를 포함하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법에 관한 것이며, 상기 보정단계는, 암소음 보정단계; 지향성 보정단계; 흡음반사 보정단계; 및 진동전달 보정단계;를 포함한다. 본 발명은 상기 구성에 의해서, 냉장고의 소음은 무향실에서 측정하되, 음질 평가단이 상기 측정된 소음을 평가할 때에는 실제 주거 환경에서의 소음 특성과 동일한 특성을 가지게 되어 보다 정확한 음질 평가가 이루어진다.

무향실, 암소음, 지향성, 흡음, 반사, 진동전달, 실 주거환경

Description

실 주거환경을 고려한 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법{METHOD FOR EVALUATING SOUND QUALITY INDEX OF REFRIGERATOR NOISE BASED ON REAL HOUSING ENVIRONMENT}

본 발명은 냉장고의 소음 평가방법에 관한 것이며, 보다 자세하게는 무향실에서 측정한 냉장고 소음을 보정을 통해 실 주거 환경에서의 냉장고 소음으로 보정하여 음질을 평가하는 방법에 관한 것이다.

생활수준이 향상됨에 따라 쾌적하고 아늑한 공간에서 생활하고자 하는 소비자의 욕구는 날로 증가하는 추세이다. 소비자의 이러한 욕구를 충족시키기 위해서는 주거 공간에서 가전제품의 소음이 문제가 된다. 특히, 냉장고의 경우 설치 장소가 주방이나 거실과 같은 실내공간이며, 다른 가전제품과 다르게 사용자의 의도와 상관없이 온/오프를 반복함으로써 소비자의 불만을 일으키는 주요 가전제품이다. 그러므로, 냉장고의 소음에 대한 대책이 절실한 실정이며, 소음 자체의 크기 뿐만 아니라 음질의 중요성도 커지고 있는 실정이다. 또한, 냉장고의 소음은 압축기나 팬의 위치 또는 냉매의 흐름에 기인한 소음 또는 이들에 의해 유발되는 구조물의 진동에 의한 소음 등에 의해서 다양한 주파수나 크기의 소음이 존재한다.

종래에는 이러한 냉장고의 소음에 대응하여 제품 개발시에 음질지수(Sound Quality Index)를 사용하였다. 이것은, 제품 개발단계에서 제품에서 발생하는 소음을 측정하여 음질지수를 계산한 후, 자체적인 음질지수 기준을 만족하지 못할 경우 소음개선 활동을 통하여 음질지수 기준을 만족하도록 한 후에 제품을 출시하도록 한 것이다.

음질지수(SQ Index)를 계산하기 위해서는, 먼저 무향실이나 실 주거 환경에서 제품의 소음을 측정한다. 도 1에서는 무향실에서 냉장고의 소음을 측정하는 모습을 도시하고 있는데, 무향실은 측정하고자하는 소음원의 소음이 아닌 외부 소음을 차단하기 위하여 충분한 두께를 가진 콘크리트 외벽을 쌓고 바닥에 방진구조를 구비하고 벽 내부에는 일정두께의 유리섬유 등을 바르는 것이 일반적이다. 그리고, 도 2에서는 소비자가 생활하는 실제 주거 환경을 구현하고 여기에 소음을 측정하고자하는 냉장고를 설치한 후 냉장고에서 발생하는 소음을 측정하는 모습을 도시하고 있다.

이렇게 무향실 또는 실 주거환경에서 냉장고의 소음을 측정한 다음, 이것을 음질 평가단이 평가하게 된다. 음질 평가단은 실제 냉장고를 충분히 사용한 경험이 있는 소비자이며 청력에 이상이 없는 사람으로 구성된다. 그리고, 음질 평가단이 주관적 음질 지수로 평가한 것을 객관적 음질지수(예를 들어 소리의 크기 또는 날카로음 등)로 계산한 것과 회귀 분석하여 음질지수를 산출한다.

그러나, 종래의 이러한 방법은 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 만약 무향실에서 측정한 제품의 소음을 음질 평가단이 평가할 경우에는 실 주거 환경에서의 소 음 특성과 달라 실제 소비자가 느끼는 소음과 차이가 있게 되고, 실 주거 환경에서 측정한 제품의 소음을 음질 평가단이 평가할 경우에는 실제 소비자가 느끼는 소음과 같으나, 제품 개발 단계에서 실 주거 환경을 구현하고 소음을 측정하여야 하기 때문에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 냉장고의 소음은 무향실에서 측정하되, 음질 평가단이 상기 측정된 소음을 평가할 때에는 실제 주거 환경에서의 소음 특성과 동일한 효과를 가지도록 하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서, 무향실에서 냉장고의 소음을 측정한 후 이를 암소음보정, 지향성보정, 흡음반사보정 및 진동전달보정 등을 통하여 실 주거 환경에서 측정한 소음의 특성을 가지도록 하여 음질 평가단이 평가하게 하고, 이를 기초로 음질평가를 실시하여 음질지수를 산출하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 무향실에 설치된 냉장고에서 발생하는 무향실소음을 냉장고 둘레에 설치된 복수개의 측정수단을 이용하여 측정하는 소음측정단계; 및 상기 무향실소음을 실주거 환경소음으로 보정하는 보정단계;를 포함하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법을 제공한다.

그리고, 상기 보정단계는, 암소음 보정단계; 지향성 보정단계; 흡음반사 보정단계; 및 진동전달 보정단계;를 포함한다.

상기 암소음 보정단계에서는, 상기 복수개의 측정수단에서 측정된 무향실소음의 음압레벨을 SPL__{무향실소음}이라고 하고, 무향실에서 암소음의 음압레벨을 SPL__암소음이라고 하고, 암소음 보정후 냉장고 소음의 음압레벨을 SPL__{암소음보정값}라고 하면,

의 관계를 만족하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법을 제공한다.

상기 지향성 보정단계에서, 냉장고 음원에서 측정수단까지의 거리를 r이라고 할때, 각각의 측정수단에 대한 방향별보정계수와 거리와의 관계를 살펴보면, 방향별보정계수(r)=10 x log(2πr²)-0.2의 관계를 만족하며, 상기 암소음보정값을 상기 측정수단까지의 거리(r)을 고려하여 보정한 방향별보정값을 SPL__{방향별보정값}이라고 하고, 복수개의 방향별보정값으로부터 구한 냉장고 소음 음압레벨의 지향성보정값을 SPL__{지향성보정값}이라고 하면,

의 관계를 만족하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법을 제공한다.

흡음반사 보정단계에서는, 음원의 지향계수를 Q라 하고, 실내의 유효실정수를 R이라고 하고, 냉장고 소음 음압레벨의 흡음반사보정값을 SPL__{흡음반사보정값}이라고 하면,

의 관계를 만족하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법을 제공한다.

그리고, 상기 진동전달 보정단계에서는, 냉장고 소음 음압레벨의 진동전달 보정값을 SPL__{진동전달보정값}이라고 하면,

의 관계를 만족하며, 상기 진동전달보정계수는 주파수가 낮을수록 커지는 관계를 가지는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법을 제공한다.

그리고, 상기 복수개의 측정수단은 냉장고 둘레 전후좌우 4방향에 설치된다.

본 발명은 상기 구성에 의해서 냉장고 소음 측정을 무향실에서 실시하여 개발 단계에서 소음 측정의 시간과 비용을 절약할 수 있는 동시에 냉장고 음질 평가는 실 주거 환경에서의 소음과 동일한 소음을 이용하여 실시함으로써, 소비자가 느끼는 소음과 동일 소음으로 정확한 음질 평가가 가능한 유리한 효과가 발생한다.

이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명은 냉장고의 음질 지수를 산출함에 있어서, 무향실에서 측정한 소음을 보정을 통해서 실 주거 환경에서의 소음으로 보정한 후, 이를 이용하여 음질 평가를 실시하여 음질 지수를 산출하는 방법이다. 이러한 보정에는 암소음보정, 지향성보정, 흡음/반사 특성 보정, 진동전달 특성 보정 등을 통해서 보정을 하게 된다. 이러한 방법에 의해서 냉장고의 소음 측정은 무향실에서 실시하되, 음질 평가는 실 주거 환경에서의 소음과 유사한 소음을 기초로 평가할 수 있게 된다.

암소음 보정(Background Noise Compensation)은 측정된 냉장고으 소음에서 냉장고 자체의 소음만을 추출하기 위한 보정이며, 지향성 보정(Directivity Compensation)은 상기 측정수단이 여러 방향으로 거리를 달리하여 설치된 점을 고려하여 암소음보정된 소음을 하나의 대표값으로 나타내기 위한 보정이며 소음원으로부터 측정수단까지의 거리에 따른 보정계수를 이용한다. 흡음/반사 특성 보정(Attenuation /Reflection Compensation, 이하 '흡음반사보정'이라 함)은 실 주거 환경에서 소음이 흡수 및 반사되는 특성을 고려한 것으로 주파수별 실정수를 고려하여 보정하며, 진동 전달 특성 보정(Vibration Transmission Compensation, 이하 '진동전달보정'이라 함)은 냉장고 부품에서 발생되는 진동은 냉장고로 전달된 후 사람의 귀에 도달하게 되고 이 경우 저주파 영역에서 진동전달이 잘 되므로 진동전달에 따른 소음 기여율을 고려한 보정이다. 이하에서는 이들 보정 각각에 대해서 설명한다.

냉장고 소음을 무향실에서 측정하기 위해서는, 도 4에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 무향실에 설치된 냉장고의 둘레에 소음측정수단을 복수개 설치한다. 소음측정수단은 냉장고의 둘레에 4개 내지 8개 정도를 전후좌우에 설치하며, 냉장고에서 소음을 발생시키는 소음원은 주로 냉장고의 후면에 있으므로 이를 기준으로 설치하되 소음원으로부터의 거리를 달리하여 측정수단을 설치한다.

암소음보정이란, 상기 무향실에서 측정된 냉장고의 소음(이하, '무향실소음'이라 함) 중에서 암소음을 제거하여 냉장고 자체의 소음만을 분리 추출하기 위한 것이다. 이것은 에너지 차감법을 이용하여 보정하는 것으로 측정된 냉장고 소음에 너지에서 암소음 소음에너지를 차감하여 실시한다. 구체적으로 보면, 상기 복수개의 측정수단에서 측정된 무향실소음 각각의 음압레벨(sound pressure level)을 SPL__{무향실소음}이라고 하고, 무향실에서 암소음의 음압레벨을 SPL__암소음이라고 하고, 암소음 보정후 냉장고 소음의 음압레벨을 SPL__{암소음보정값}라고 하면,

라는 식을 이용하여 암소음보정을 실시한다.

도 5a는 암소음보정을 실시하기 전 냉장고의 소음을 측정한 무향실소음 스펙트럼의 그래프이며, 도 5b는 무향실소음을 암소음보정한 후의 스펙트럼 그래프이다. 상기 암소음보정을 한 후에는 지향성 보정을 진행한다.

지향성 보정은 상기 측정수단이 냉장고 둘레에 여러방향으로 설치되고 소음원으로부터 거리를 달리하여 설치된 점을 고려하여, 각각의 측정수단에서 측정되고 상기 암소음보정된 음압레벨들을 하나의 대표값으로 나타내기 위한 보정이다. 지향성 보정에서는 우선 방향별보정을 실시한 후 지향성보정을 실시하게 된다. 방향별 보정은, 방향별보정계수를 상기 암소음보정된 음압레벨에 더하여 실시하며, 방향별보정계수(r)는 10 x log(2πr²)-0.2의 계산에 의해 구해진다. 여기서 문자 r은 소음원으로부터 측정수단까지의 거리를 의미한다.

방향별보정에 의해 구한 값을 방향별보정값이라고 하며 문자로는 'SPL__{방향별보정값}'으로 나타낸다. 그러면, 방향별보정값은, 방향별보정계수를 상기 암소음보정된 음압레벨에 더하여 아래 수식처럼 구한다.

복수개의 측정수단에서 구한 무향실소음을 각각 암소음보정 및 방향별보정을 한 후 이값들로쿠터 소음을 하나의 대표값으로 나타내기 위해 지향성보정을 실시한다. 지향성보정은 에너지평균법을 이용하여 아래의 수식을 이용하여 실시한다. 즉, 냉장고 소음 음압레벨의 지향성보정값을 SPL__{지향성보정값}이라고 하면,

의 관계를 만족한다. 도 6에서는 암소음보정과 지향성보정을 한 후 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프를 보여준다. 도 5b에서 보이던 복수개의 그래프가 상기 지향성보정에 의해서 도 6에서는 하나의 대표값을 의미하는 하나의 그래프로 나타난 것을 알 수 있다.

흡음반사보정은 실 주거 환경의 실제 벽면이나 커튼의 재질 등을 고려한 것으로 실 주거 환경의 이러한 요인에 의해서 냉장고 소음이 벽면 등에 흡수되거나 또는 반사되는 것을 고려하여 이를 보정하는 단계이며, 아래의 수식을 이용하여 흡음반사보정값(SPL_{흡음반사보정값})을 구한다.

여기서, R은 실 주거환경에서 실내의 유효실정수이고, Q는 음원의 지향계수를 나타 내며, r은 음원으로부터 측정수단까지의 거리를 나타낸다. 실정수(R)에 대해 보면, 냉장고에서 발생한 소음은 직접음과 잔향음 성분으로 구분되어 실내의 음압레벨에 영향을 미치고, 이중 잔향음은 실내의 벽면이나 커튼 등의 재료에 따라서 흡음되는 양이나 반사되는 양이 달라질 수 있다. 따라서 실내에서 흡음되는 면적이 적을 경우 내부의 울림이 더욱더 커지게 되는데, 이러한 실내의 흡음이나 반사에 관한 평가지표를 실정수라고 한다. 실정수는 실내 공간의 체적과 평균 흡음률에 따라 그 값을 달리하며, 실정수가 높을수록 잔향음이 흡수되어 음압레벨이 감소하게 된다. 도 7a는 흡음반사 보정을 위한 실환경 모습의 일 예를 보여준다.

그리고, 음원의 지향계수는 음원으로부터 방사된 소리의 세기가 방향에 따라 변하는 상태를 지향성이라 하며, 음원의 지향성을 수치로 나타내기 위해서, 전음향 출력이 같은 무지향성 점음원으로 치환된 때의 세기를 기준으로 해서 각 방향의 세기를 비로써 표시한 것을 지향계수라 하고 Q로 나타낸다. 그리고 일반적으로 음원의 형태, 크기와 주파수에 따라 지향성이 변화하여 복잡하다. 본 실시예에서는 하나의 상수로 취급하여 계산하였다. 도 7b는 흡음반사보정을 한 후의 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프이다.

그리고, 진동전달 보정은 저주파 영역(예를 들어, 250Hz이하)에서 진동 전달에 의한 소음 기여율을 보정하기 위한 것으로, 일반적으로 주파수가 낮아질수록 진동 전달이 잘되므로 진동 전달에 의한 소음 기여율이 커지게 되고 이것을 주파수별로 보정해 주는 것이다. 다시 말하면, 주파수가 낮아질수록 진동파의 길이가 길어지고, 주파수가 높아질수록 진동파의 길이가 짧아진다. 그리고, 진동파의 길이가 길어질수록 주위 구조물의 감쇄 및 제진 특성의 영향을 적게 받게 되어서 전달하는 에너지의 양이 많아지게 되므로 구조물의 진폭이 커지면서 높은 소음을 방사하게 된다. 그러므로, 냉장고가 설치되는 표준 실주거환경의 바닥 및 벽 조건에 따른 진동전달음을 주파수별로 측정하고, 각 주파수별로 보정계수(이하, '진동전달보정계수'라고 함)를 산출하였다. 도 8a에서 실험에 의해서 산출된 주파수와 진동전달보정계수의 관계를 보여주고 있는데, 주파수가 낮을수록 보정계수값이 커지는 것을 알 수 있다. 이것은 위에서 설명한 주파수가 낮아질수록 진동 전달이 잘되고 따라서 진동 전달에 의한 소음 기여율이 커지게 되므로 이것을 주파수별로 보정하기 위해서는 주파수가 낮을수록 보정하여야 하는 수치값이 커야 하기 때문이다.

이를 수식으로 나타내면, 냉장고 소음 음압레벨의 진동전달 보정값을 SPL__{진동전달보정값}이라고 할 때 아래의 수식으로 표현된다.

도 8b는 진동전달보정을 완료한 후의 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프이다.

그리고, 도 9a는 무향실의 전후좌우에서 측정한 냉장고 소음의 스펙트럼이며, 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정을 완료한 후의 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프이다. 도 9a 및 도 9b를 보면, 무향실에서 냉장고 소음을 측정한 후, 본 발명에 따라 암소음보정과 지향성보정 흡음반사보정 및 진동전달보정을 모두 거친 상태의 상기 소음 그래프를 보면 실 주거 환경에서의 소음 스펙트럼과 거의 유사한 그래프 형태를 나타내는 것을 알 수 있다.

도 1은 무향실에서 냉장고의 소음을 측정하는 모습이며,

도 2는 실 주거환경에 냉장고가 설치된 모습이며,

도 3은 음질지수를 도출하는 과정을 보여주는 흐름도이며,

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 음질지수를 산출하기 위해서, 무향실에서 냉장고 소음원으로 부터 거리를 달리하여 냉장고 둘레에 측정수단이 배치된 모습이며,

도 4b는 본 발명에 따라 무향실소음

도 5a는 암소음보정전의 냉장고의 무향실소음 스펙트럼의 그래프이며,

도 5b는 무향실소음을 암소음보정한 후의 스펙트럼 그래프이며,

도 6은 암소음보정과 지향성보정을 한 후 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프이며,

도 7a는 흡음반사 보정을 위한 실환경 모습의 일 예를 보여주며,

도 7b는 흡음반사보정을 한 후의 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프이며,

도 8a는 진동전달보정계수와 주파수와의 관계를 보여주는 그래프이며,

도 8b는 진동전달보정을 완료한 후의 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프이며,

도 9a는 무향실의 전후좌우에서 측정한 냉장고 소음의 스펙트럼이며,

도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정을 완료한 후의 냉장고 소음의 스펙트럼 그래프이다.

Claims (7)

1. 무향실에 설치된 냉장고에서 발생하는 무향실소음을 냉장고 둘레에 설치된 복수개의 측정수단을 이용하여 측정하는 소음측정단계; 및

   상기 무향실소음을 실주거 환경소음으로 보정하는 보정단계;를 포함하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보정단계는,

   암소음 보정단계; 지향성 보정단계; 흡음반사 보정단계; 및 진동전달 보정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 암소음 보정단계에서,

   상기 복수개의 측정수단에서 측정된 무향실소음의 음압레벨을 SPL__{무향실소음}이라고 하고, 무향실에서 암소음의 음압레벨을 SPL__암소음이라고 하고, 암소음 보정후 냉장고 소음의 음압레벨을 SPL__{암소음보정값}라고 하면,

   

   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 지향성 보정단계에서,

   냉장고 음원에서 측정수단까지의 거리를 r이라고 할때, 각각의 측정수단에 대한 방향별보정계수는

   방향별보정계수(r)=10 x log(2πr²)-0.2

   의 관계를 만족하며,

   상기 암소음보정값을 상기 측정수단까지의 거리(r)을 고려하여 보정한 방향별보정값을 SPL__{방향별보정값}이라고 하고, 복수개의 방향별보정값으로부터 구한 냉장고 소음 음압레벨의 지향성보정값을 SPL__{지향성보정값}이라고 하면,

   

   

   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법.
5. 제 4 항에 있어서, 흡음반사 보정단계에서,

   음원의 지향계수를 Q라 하고, 실내의 유효실정수를 R이라고 하고, 냉장고 소음 음압레벨의 흡음반사보정값을 SPL__{흡음반사보정값}이라고 하면,

   

   의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 진동전달 보정단계에서,

   냉장고 소음 음압레벨의 진동전달 보정값을 SPL__{진동전달보정값}이라고 하면,

   

   의 관계를 만족하며, 상기 진동전달보정계수는 주파수가 낮을수록 커지는 것을 특징으로 하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수개의 측정수단은 냉장고 둘레 전후좌우 4방향에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고 소음에 대한 음질지수 산출방법.

Images