KR20110018131A - 능동방음블록 및 이를 이용한 능동방음벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능동방음블록 및 이를 포함하는 능동방음벽에 관한 것이다. 본 발명에 따른 능동방음블록은 중공부를 갖는 블록몸체; 상기 블록몸체의 중공부측 내벽면측에 설치되는 적어도 하나의 스피커; 상기 스피커 주변에 설치되는 소음측정수단; 및 상기 소음측정수단을 통해 측정되는 음압에 기초하여 상기 스피커의 출력음을 제어하여 상기 중공부의 음향 임피던스를 제어함으로써 소음을 감소시키는 음향임피던스제어부를 포함한다.

이에 따라, 개방된 공간을 마련하고, 개방된 공간에 음향임피던스 능동제어기술(Active Acoustic Impedance Control)을 적용함으로써 개방된 시야를 확보하고 풍하중을 감소하면서도 소음을 효과적으로 낮출 수 있다.

음향임피던스 능동제어, 방음벽, 방음블록, 능동소음제어

Description

능동방음블록 및 이를 이용한 능동방음벽{ACTIVE SOUNDPROOFING BLOCK, AND ACTIVE SOUNDPROOFING WALL USING THE SAME}

본 발명은 능동방음블록 및 이를 포함하는 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.

그러나, 이러한 종래의 방음벽 구조는 방음벽 자체가 시야를 가리기 때문에 도로변에 설치할 경우 주변 미관에 좋지 않을 뿐만 아니라 운전자의 시야를 가리는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 투명한 재질로 이루어진 방음벽이 개발되어 현재 사용 중에 있지만, 이 제품은 종래의 방음벽에 비해 소음 제거의 성능이 떨어지는 것으로 알려져 있다.

또한, 이러한 종래의 방음벽들은 소음 제거 성능을 높이기 위해서 높은 높이로 건축해야 하는 문제가 있다. 그러나, 방음벽들은 설치 시에 바람의 영향을 직접적으로 받기 때문에 높이가 증가할 경우 풍하중 감당을 위한 기초 재보강공사에 많은 추가비용이 발생한다.

더 나아가, 종래의 방음벽은 저주파 대역의 소음을 제대로 저감할 수 없는 재질 및 구조적 한계를 가지며, 소음 발생지의 소음 특성에 맞게 능동적이고 효과적으로 대처할 수 없다는 문제점을 갖는다.

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. 이 제품은 능동소음제어시스템을 상단에 설치하여 방음벽 상단을 넘어가는 소음을 감소시키는 것으로, 종래의 방음벽 구조를 그대로 이용한다는 점에서 방음 패널 자체의 소음을 저감할 수 없으며, 위에서 언급한 문제점들이 여전히 존재한다.

한 연구 결과에 따르면 1dB의 소음 감소는 방음벽의 높이를 1M 낮추는 효과가 있다고 한다.

따라서, 개방된 시야를 확보하고 풍하중을 감소시키면서도 방음벽의 높이를 낮추고 소음을 효과적으로 감소시키기 위한 노력이 절실히 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 개방된 공간을 마련하고, 개방된 공간에 음향임피던스 능동제어기술을 적용함으로써 개방된 시야를 확보하고 풍하중을 감소하면서도 소음을 효과적으로 낮추는 것이다. 또한, 음향임피던스 능동제어기술과 능동소음제어기술을 함께 적용함으로써 방음벽의 높이를 낮추면서도 효과적인 소음 저감 효과를 얻는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 능동방음블록에 있어서, 중공부를 갖는 블록몸체; 상기 블록몸체의 중공부측 내벽면측에 설치되는 적어도 하나의 스피커; 상기 스피커 주변에 설치되는 소음측정수단; 및 상기 소음측정수단을 통해 측정되는 음압에 기초하여 상기 스피커의 출력음을 제어하여 상기 중공부의 음향 임피던스를 제어함으로써 소음을 감소시키는 음향임피던스제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동방음블록에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 중공부측 내벽면은 다수의 음향유동공을 갖고, 상기 블록몸체는 상기 내벽면에 접하여 형성된 수용실을 갖고, 상기 수용실에는 상기 스피커, 상기 소음측정수단, 및 상기 음향임피던스제어부가 설치됨으로써, 풍하중을 감소하면서도 중공부를 통해 통과하는 소음을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 중공부측 내벽면들은 다각구조를 형성하고, 서로 마주보는 면이 평행하며, 상기 스피커는 상기 내벽면과 평행하게 설치함으로써 소음 저감 효과를 더욱 높일 수 있다.

상기 중공부측 내벽면들은 사각 구조를 형성하고, 상기 4개의 내벽면 안쪽에는 다수의 스피커 어레이가 설치됨으로써, 다수의 스피커 어레이를 통해 소음을 효과적으로 저감할 수 있다.

상기 스피커는 각도 조절이 가능한 구조를 갖게 하여 소음 환경 및 설치 환경에 따라 적응적으로 설치 각도를 조절하여 좋은 성능의 소음 저감 효과를 얻을 수 있다.

상기 내벽면은 경사지게 마련함으로써, 소음 저감 효과를 더욱 높일 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라 능동방음벽에 있어서, 기초, 상기 기초위에 일정 간격으로 설치되는 지주, 상기 지주 사이에 연속하여 끼워져 방음벽을 형성하는 방음패널들을 포함하며, 상기 방음패널들의 적어도 일부는 중공부를 갖는 블록몸체, 상기 블록몸체의 중공부측 내벽면측에 설치되는 적어도 하나의 스피커, 상기 스피커 주변에 설치되는 소음측정수단, 및 상기 소음측정수단을 통해 측정되는 음압에 기초하여 상기 스피커의 출력음을 제어하여 상기 중공부의 음향 임피던스를 제어함으로써 소음을 감소시키는 음향임피던스제어부가 포함된 능동방음블록으로 형성되고, 상기 방음벽의 상단에는 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이, 소음측정수단; 에러계측수단, 및 상기 소음측정수단과 상기 에러계측수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음의 위상과 반대의 위상을 갖는 제어음원을 생성하여 상기 다수의 스피커를 통해 방사되도록 제어하는 상단소음제어부가 포함된 능동소음제어유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 능동방음벽에 의해 달성될 수 있다.

상기 방음패널은 하부에 설치되는 제1 방음패널, 상기 제1 방음패널 위에 설치되는 상기 능동방음블록을 포함하고, 상기 능동소음제어유닛은 상기 능동방음블록 위에 설치됨으로써, 방음벽 상단에는 1차적인 능동소음제어를 적용하고 능동방음블록을 통해 2차적인 능동소음제어를 적용하여 보다 나은 소음 저감 효과를 얻을 수 있다.

상기 중공부측 내벽면은 다수의 음향유동공을 갖고, 상기 블록몸체는 상기 내벽면에 접하여 형성된 수용실을 갖고, 상기 수용실에는 상기 스피커, 상기 소음측정수단, 및 상기 음향임피던스제어부가 설치되어, 풍하중을 감소하면서도 좋은 성능의 소음 저감 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 개방된 공간을 마련하고, 개방된 공간에 음향임피던스 능동제어기술을 적용함으로써 개방된 시야를 확보하고 풍하중을 감소하면서도 소음을 효과적으로 낮출 수 있다. 또한, 음향임피던스 능동제어기술과 능동소음제어기술을 함께 적용함으로써 방음벽의 높이를 낮추면서도 효과적인 소음 저감 효과를 얻을 수 있다.

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

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동방음블록의 제어블록도이고, 도 2는 도 1의 능동방음블록을 개략적으로 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 능동방음블록(100)은 중공부(102)를 갖는 블록몸체(101), 블록몸체(101)에 설치되는 스피커(10), 소음측정수단(20), 및 음향임피던스제어부(30)를 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 블록몸체(101)는 중공부(102)를 갖는 가운데가 빈 구조로 형성된다.

블록몸체(101)는 다양한 형상으로 구성될 수 있으나, 다층으로 쌓아 올려서 방음벽으로 설치하는 것을 고려할 때, 4각, 6각 등의 다각 구조로 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 블록몸체(101)가 4각 구조를 갖는 것을 일 예로 설명한다.

한편, 블록몸체(101)의 중공부(102)의 형상도 4각, 6각 등의 다각 구조로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 4각 구조를 갖는 것으로 설명한다.

블록몸체(101)의 중공부(102)측 내벽면(103)에는 제어음원을 방사하는 스피커(10)들이 배열된다. 도 2에서는 스피커(10)가 어레이 형태로 내벽면(103)을 따라 설치된 구조를 갖는다. 스피커(10)의 배열구조, 방사각도 등은 소음감소 효율과 상관성이 있으므로, 소음환경에 따라 스피커(10)가 설치되는 내벽면(103)의 구조 및 스피커(10)의 각도 등이 다양하게 결정될 수 있다.

예컨대, 스피커들(10)은 블록몸체(101)의 내벽면(103)에 내장되거나 일부가 밖으로 돌출된 구조로 형성될 수 있으며, 출몰 가능하게 형성될 수도 있다. 또한, 각도 조절이 가능하게 구성될 수도 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.

소음측정수단(20)은 스피커(10)에서 발생하는 음압을 측정하기 위한 것으로, 마이크로폰으로 구현된다. 소음측정수단(20)은 스피커(10)에 가깝게 설치되는 것이 바람직하며, 에러계측수단으로서, 음압을 측정하여 후술하는 음향임피던스제어부(30)로 피드백한다.

음향임피던스제어부(30)는 소음측정수단(20)을 통해 측정되는 음압에 기초하여 스피커(10)의 출력음을 제어함으로써 중공부(102)의 음향 임피던스를 능동제어하여 소음을 감소시킨다.

음향임피던스제어부(30)는 소음측정수단(20)으로부터 입력되는 신호를 처리하는 소음처리부, 스피커(10)로 입력되는 전류 또는 스피커(10)의 속도를 측정하는 측정부, 측정된 값들에 기초하여 임피던스 및 임피던스에 대응하는 스피커(10)의 입력전압을 산출 및 결정하는 산출부, 이에 기초하여 스피커(10)에 입력되는 전압을 제어하는 전압공급부 및 컨트롤러 등을 포함할 수 있다.

이러한 음향임피던스제어부(30)의 신호처리부와 컨트롤러 등은 하나의 보드로 구성되어 블록몸체(101)에 내장되는 것이 바람직하다. 다만, 외부에서 음향임피던스제어부(30)에 무선 또는 유선으로 액세스 가능하도록 접속단자를 구비될 수 있으며, 경우에 따라서는 외장된 형태로 구성될 수도 있다.

음향임피던스제어부(30)의 구체적인 음향임피던스 능동 제어원리에 대해서는 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동방음블록(100)의 원리를 설명하기 위한 그림이다.

음향 임피던스의 능동 제어(Acoustic Impedance Control; AIC)는 개방공간의 음향 임피던스를 제어하여 소음을 흡수하거나 반사되는 특성을 변경하는 것으로, 본 발명에서는 스피커(10)를 이용하여 스피커(10) 주위로 지나는 소음의 크기와 경로를 제어함으로써, 반사 또는 투과되는 소음을 최소화한다.

특히, 종래 사용되는 방음벽의 재료인 흡음재는 저주파수 영역에서 성능이 떨어지므로, 이러한 음향임피던스 능동 제어 기술을 방음벽에 적용함으로써 저주파수 영역에서의 낮은 흡음율을 보상하면서도 풍로를 확보하여 풍하중을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다.

도 3를 참조하면, 스피커(10) 가까이 소음측정수단(20)인 마이크로폰이 장착되고, 내벽면(103)에는 다수의 음향유동공(40)을 갖는 다공 패널이 마련된다. 본 발명은 소음측정수단(20)에 감지되는 음압에 기초하여 스피커(10)의 출력음을 제어하여 외부소음에 의한 공기 중 임피던스와 스피커(10)에 의한 임피던스를 매칭시켜 소음을 흡수함으로써, 반사소음과 투과소음을 최소화하여 소음을 저감하는 것이다.

이러한 음향 임피던스 능동 제어는 공명기(Resonator) 원리를 이용한 것으로, 본 발명에서는 공명기 대신 스피커(10)를 이용하여 능동적으로 소음을 제어한다.

음향 임피던스는 음압과 스피커(10)의 속도와의 비로 정의되며, 음향임피던 스제어부(30)는 이 임피던스가 개방부의 공기 중의 임피던스와 매칭되도록 스피커(10)에 가해지는 전압을 조절한다. 여기서, 스피커(10)의 속도는 스피커(10)가 진동하여 소리를 생성하는데 이때 진동하는 스피커(10)의 속도를 의미하며, 가속도계 등을 스피커(10)에 부착하여 가속도 측정 후 속도를 추론하거나, 스피커에 흐르는 전류를 측정하여 간접적으로 스피커의 속도를 측정할 수 있다. 한편, 음압은 소음측정수단(20)에 의해 측정된다.

음향임피던스제어부(30)는 스피커(10)에 인가되는 전압을 결정하기 위해, 스피커(10)의 속도를 측정하거나 스피커(10)에 가해지는 전류를 측정하여, 측정된 스피커(10)의 속도나 전류로부터 현재의 임피던스 값을 유추하고 이로부터 소음 투과를 최소화할 수 있는 임피던스를 가질 수 있도록 가해지는 전압을 통해 능동 제어를 수행한다. 이를 임피던스 매칭이라고도 하며, 파동 전달이 이루어질 때 파동의 특성 임피던스로부터 소음 투과를 최소화할 수 있는 임피던스를 구할 수 있다.

여기서, 스피커(10)에 인가되는 전압은 스피커모델에 따라 달라질 수 있으며, 음향임피던스제어부(30)는 해당 스피커모델에 측정한 스피커(10)의 속도나 전류 값을 대입하여 인가되는 전압을 구하게 된다. 이와 같은 음향임피던스 능동제어 원리는 이론상으로 이미 공지된 것으로, 본 명세서에서는 이러한 이론적인 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이러한 음향임피던스 능동제어에 의해 공기 중의 임피던스가 매칭이 이루어지면, 도 3에서 입사되는 외부소음이 스피커(10)로 흡수되어 투과되는 소음이 최소화된다.

도 4는 도 3의 원리에 따라 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동방음블록(100)을 측면에서 바라본 투시도이다.

도 4를 참조하면, 중공부(102)측 내벽면(103)에는 다수의 음향유동공(40)이 마련되고, 블록몸체(101)에는 내벽면(103)에 접하여 수용실이 형성된다. 이 수용실에는 스피커(10), 소음측정수단(20), 및 음향임피던스제어부(30)가 설치된다. 중공부(102)측 내벽면(103)에는 다수의 음향유동공(40)을 가진 다공패널이 설치될 수 있다.

전술한 스피커(10)를 이용한 능동 음향임피던스 능동 제어에 의해, 외부소음은 다수의 음향유동공(40)을 통해 흡수되며, 일부 매칭이 이루어지지 않은 소음이 투과된다.

스피커들(10)은 상하뿐만 아니라 좌우에도 설치되며, 따라서 임피던스 매칭에 의해 외부소음이 상하좌우 4 벽면에 설치된 스피커(10)로 흡수되어 풍하중을 줄이면서도 소음을 상당량 감소시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동방음블록(100)의 원리를 설명하기 위한 그림이다. 도 5는 소음 경로가 스피커(10)로 막혀있는 것을 가정하고 있으며, 전술한 음향임피던스 능동제어를 통해 반사되는 음을 최소화한다.

도 6은 도 5의 원리에 따라 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동방음블록(100)을 측면에서 바라본 투시도이다. 도 6의 구성은 도 4와 유사하고, 다만 내벽면(103)이 경사가 지게 마련된다. 한편, 도 4와 동일하게, 스피커(10)의 면과 내벽면(103)은 평행을 유지하고, 마주보는 내벽면들(103)도 서로 평행을 유지하도록 구성된다.

즉, 스피커(10)의 방향이 소음의 진행방향과 수직이 되도록 위쪽 내벽면(103)이 경사를 이루고 있어 소음을 효과적으로 흡수하여 반사되는 음을 최소화하며, 아래쪽 내벽면(103)은 마주보는 벽면과 평행을 이루고 있어 위쪽 내벽에서 반사되는 소음을 보다 효율적으로 흡수할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 도 6과 같은 구조는 소음 흡수 및 방음에 있어서 그 성능을 극대화시킬 수 있는 구조이다.

경사의 정도는 능동방음블록(100)의 설치 위치와 소음원의 위치 및 관계 등을 고려하여 다양하게 설계될 수 있을 것이다.

일반적으로 스피커(10)는 어느 정도 소음을 향하도록 하는 것이 소음 감쇠에 효과적이기 때문에 앞쪽을 향하도록 배치되는 것이 바람직하지만, 본 발명에서는 중공부(102)를 통과하는 소음을 최대한 흡수하여 방음 효과를 극대화시키기 위한 것이기 때문에 방음 성능을 높이기 위한 구조는 다양하게 고려될 수 있다.

예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 블록몸체(101)에 형성된 중공부(102)는 전광후협 구조로 형성될 수 있다. 즉, 중공부(102)가 뒤쪽은 좁고 앞쪽은 넓은 구조를 가짐으로써 블록몸체(101)의 내벽면에는 경사가 형성된다. 이렇게 블록몸체(101)의 내면이 비스듬히 경사짐으로 인해, 블록몸체(101)의 내벽면(103)을 따라 배열되는 스피커들(10)이 어느 정도 앞쪽을 향한 구조를 갖게 된다.

다른 실시예에 따르면, 스피커(10)의 일측을 블록몸체(101)에 회동가능하도록 설치하고 타측에 승강수단을 결합함으로써 필요에 따라 상하로 각도 조절이 가능하게 구성할 수도 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 스피커(10)가 블록몸체(101)로부터 출몰 가능하고 각도 조절이 가능하도록 구성될 수 있다. 블록몸체(101)에 스피커(10)가 삽입되는 삽입부를 마련하고, 스피커(10)가 홈으로부터 출몰 가능하도록 구성하여, 설치 시에 삽입부에서 원하는 길이만큼 빼서 소음원을 향하도록 원하는 각도로 조절할 수도 있다.

본 발명의 실시예들과 같이 스피커(10)의 각도 조절이 가능하도록 구성하게 되면, 고정된 구조에 비해 능동방음블록(100)을 설치하는 환경과 소음원의 특성에 따라 각도를 조절함으로써 소음감소 효율을 높일 수 있는 장점을 갖는다.

위에서 설명한 중공부(102)와 스피커(10)의 구조의 예를 단지 예시일 뿐이며, 소음을 효과적으로 감쇠시키기 위한 다른 구조가 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.

한편, 또 다른 실시예에 따르면, 다수의 스피커(10)는 블록몸체(101)의 전면을 따라 배열될 수도 있다. 스피커(10)의 방향이 소음원을 향하도록 배치되고, 추가적으로 또는 선택적으로 각도 조절이 가능하게 구성되는 경우라면, 내벽면(103)이 아닌 전면부에 스피커들(10)이 배열되더라도 내면에 배치된 것과 거의 동일한 소음감소기능을 수행할 수 있다. 또한, 스피커들(10)은 블록몸체(101)의 전면부에 내장 또는 삽탈 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 위와 같은 구조 이외에 다수의 작은 개방형 구조를 하이콤으로 제작하여 음향임피던스 능동제어를 이용한 능동방음블록(100)을 구현할 수도 있고, 종래의 식생형 방음패널과 병행하여 설치함으로써 식생형 방음패널의 낮은 흡음률에 다 른 문제점을 해소하는 하이브리드 형태로 제작할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 능동방음벽을 개략적으로 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 능동방음벽은 전술한 제1 및 제2 실시예에 따른 능동방음블록(100)을 연속하여 쌓아서 방음벽으로 설치한 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 기초(1), 지주(2), 지주(2) 사이에 능동방음블록(100)을 차례대로 적층하여 능동방음벽을 시공한다.

이러한 본 발명에 따른 능동방음벽은 종래의 방음벽에 비해 설치 및 시공이 간편하여 공사기간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 능동방음벽을 도로변에 설치하는 경우, 도로에서 운전하는 운전자나 도로 밖에 있는 사람의 시야를 전혀 방해하지 않는 효과가 있다. 더 나아가, 바람의 영향을 덜 받기 때문에, 종래에 비해 방음벽의 높이를 높게 설치할 수 있어, 방음효과를 더 높일 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 능동방음벽을 개략적으로 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 능동방음벽은 기초(1), 지주(2), 방음패널(3), 방음벽 상단의 능동소음제어를 위한 능동소음제어유닛(200), 및 능동 음향임피던스 제어를 위한 중공부(102)를 갖는 능동방음블록(100)을 포함한다.

도 8을 참조하면, 기초(1), 지주(2), 지주(2) 사이에서 방음벽을 형성하도록 일정 높이까지 방음패널들(3)을 연속하여 쌓는 것은 종래 방음벽의 구조와 동일하다. 다만, 풍하중을 줄이고 방음벽의 높이를 낮추면서도 중공부(102)를 지나는 소음을 감소하기 위해 전술한 실시예들에서 설명한 능동방음블록(100)을 종래의 방음 패널(3) 위에 쌓고, 능동방음블록(100) 위 즉, 방음벽 상단에 능동소음제어유닛(200)을 설치하여 방음벽 상단을 넘어 지나가는 소음을 차단한다는 점에서 차이가 있다.

종래의 방음패널(3) 위에 설치되는 능동방음블록(100)에 대해서는 상세히 설명하였으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

방음벽 상단에 설치되는 능동소음제어유닛(200)에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 적용되는 능동소음제어유닛(200)을 측면에서 바라본 투시도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 8 및 9를 참조하면, 능동소음제어유닛(200)은 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이(210), 소음측정수단(220), 에러계측수단(230), 및 상단소음제어부(240)를 포함한다.

도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 스피커는 상하좌우로 정렬되어 제어음을 방사할 수 있는 어레이 구조를 형성한다.

소음측정수단(220)은 소음원에서 발생하는 소음을 측정하기 위한 것으로, 소음원에 가깝게 설치되는 것이 바람직하며, 에러계측수단(230)은 소음을 제거하고자 하는 목표지점의 잔여소음을 계측하기 위한 것으로 제어음원 방사 후의 잔여 소음을 측정하여 상단소음제어부(240)로 피드백한다.

도 9를 참조하면, 소음측정수단(220)은 방음벽 상단의 전면 아래쪽에 소음원을 향하도록 설치되며, 에러계측수단(230)은 방음벽 상단 후면 위쪽을 향하도록 설치된다.

상단소음제어부(240)는 소음측정수단(220)과 에러계측수단(230)으로부터 입력되는 신호에 기초하여, 스피커에서 출력되는 제어음원들의 위상을 조절하여 소음을 감쇠하도록 제어한다.

본 발명의 능동소음제어유닛(200)은 능동소음제어(Active Noise Control; ANC)를 이용한 방법으로서, 소음원의 위상을 반대로 변환한 제어음원을 인위적으로 방사함으로써, 두 파장 간의 간섭으로 인해 소음을 제거하는 원리를 적용한 것이다.

본 발명에서는 능동소음제어에 필요한 구성들을 방음벽 상단에 적용하기에 적합하도록 도 9와 같이 하나의 세트로 구성하고, 맨 위에는 방수시트(250)로 마무리하여 비와 습기로부터 보호할 수 있도록 한다.

이와 같이, 방음벽 상단에는 능동소음제어 기술을 적용하여 벽을 넘어 지나가는 소음을 차단하고, 방음벽을 구성하는 방음패널(3)로 중공부(102)를 갖는 능동방음블록(100)을 부분적으로 이용하여 풍하중을 감소하고 방음벽의 높이를 줄이면서도 효과적으로 소음을 차단할 수 있도록 한다.

도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제5 및 제6 실시예에 따른 능동방음블록(100)의 구조를 나타낸 제어블록도이다.

전술한 제1 실시예에서는 1개의 스피커(10), 1개의 소음측정수단(20), 및 1개 음향임피던스제어부(30)가 하나의 세트를 이루어 중공부(102)의 음향임피던스를 제어하는 것으로 설명하였다. 즉, 1개의 스피커(10)에 1개의 소음측정수단(20)과 1개의 음향임피던스제어부(30)가 연동되어 1개의 세트를 이루며, 도 2에서는 16개의 스피커(10)가 장착된 만큼 이에 대응하여 16개의 소음측정수단(20)과 16개의 음향임피던스제어부(30)가 장착된 구조임을 알 수 있다.

이에 비해, 본 발명의 제5 실시예에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 스피커(10)에 하나의 소음측정수단(20)과 하나의 음향임피던스제어부(30)가 하나의 세트를 이룬다. 예컨대, 도 2에서 상하좌우 각각 4개의 스피커(10)에 1개의 소음측정수단(20)과 음향임피던스제어부(30)가 하나의 세트로 장착되어, 총 4세트가 장착될 수 있을 것이다.

한편, 본 발명의 제6 실시예에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 소음측정수단(20)과 스피커(10) 다수에 하나의 음향임피던스가 세트를 이룬다. 예컨대, 도 2에서 상하좌우 각각 4개의 스피커(10)에 각각 소음측정수단(20)이 장착되고, 상하좌우에 각각 1개의 임피던스제어부가 장착되어, 총 4세트가 장착되어 능동소음제어를 수행할 수 있다.

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 능동방음블록의 제어블록도이고, 도 2는 도 1의 능동방음블록을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동방음블록의 원리를 설명하기 위한 그림이다.

도 4는 도 3의 원리에 따라 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 능동방음블록을 측면에서 바라본 투시도이다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동방음블록의 원리를 설명하기 위한 그림이다.

도 6은 도 5의 원리에 따라 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 능동방음블록을 측면에서 바라본 투시도이다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 능동방음벽을 개략적으로 도시한 것이다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 능동방음벽을 개략적으로 도시한 것이다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 적용되는 능동소음제어유닛을 측면에서 바라본 투시도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 10 및 도 11은 각각 본 발명의 제5 및 제6 실시예에 따른 능동방음블록의 구조를 나타낸 제어블록도이다.

Claims (9)

1. 능동방음블록에 있어서,

   중공부를 갖는 블록몸체;

   상기 블록몸체의 중공부측 내벽면측에 설치되는 적어도 하나의 스피커;

   상기 스피커 주변에 설치되는 소음측정수단; 및

   상기 소음측정수단을 통해 측정되는 음압에 기초하여 상기 스피커의 출력음을 제어하여 상기 중공부의 음향 임피던스를 능동 제어함으로써 소음을 감소시키는 음향임피던스제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동방음블록.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중공부측 내벽면은 다수의 음향유동공을 갖고,

   상기 블록몸체는 상기 내벽면에 접하여 형성된 수용실을 갖고,

   상기 수용실에는 상기 스피커, 상기 소음측정수단, 및 상기 음향임피던스제어부가 설치되는 것을 특징으로 하는 능동방음블록.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중공부측 내벽면들은 다각구조를 형성하고, 서로 마주보는 면이 평행하 며,

   상기 스피커는 상기 내벽면과 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 능동방음블록.
4. 제3항에 있어서,

   상기 중공부측 내벽면들은 사각 구조를 형성하고,

   상기 4개의 내벽면 안쪽에는 다수의 스피커 어레이가 설치되는 것을 특징으로 하는 능동방음블록.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 스피커는 각도 조절이 가능한 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 능동방음블록.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 내벽면은 경사지게 마련되는 것을 특징으로 하는 능동방음블록.
7. 능동방음벽에 있어서,

   기초,

   상기 기초위에 일정 간격으로 설치되는 지주,

   상기 지주 사이에 연속하여 끼워져 방음벽을 형성하는 방음패널들을 포함하며,

   상기 방음패널들의 적어도 일부는 중공부를 갖는 블록몸체, 상기 블록몸체의 중공부측 내벽면측에 설치되는 적어도 하나의 스피커, 상기 스피커 주변에 설치되는 소음측정수단, 및 상기 소음측정수단을 통해 측정되는 음압에 기초하여 상기 스피커의 출력음을 제어하여 상기 중공부의 음향 임피던스를 능동 제어함으로써 소음을 감소시키는 음향임피던스제어부가 포함된 능동방음블록으로 형성되고,

   상기 방음벽의 상단에는 다수의 스피커가 배열된 스피커 어레이, 소음측정수단; 에러계측수단, 및 상기 소음측정수단과 상기 에러계측수단으로부터 입력되는 신호에 기초하여 소음의 위상과 반대의 위상을 갖는 제어음원을 생성하여 상기 다수의 스피커를 통해 방사되도록 제어하는 상단소음제어부가 포함된 능동소음제어유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 능동방음벽.
8. 제7항에 있어서,

   상기 방음패널은 하부에 설치되는 제1 방음패널, 상기 제1 방음패널 위에 설치되는 상기 능동방음블록을 포함하고,

   상기 능동소음제어유닛은 상기 능동방음블록 위에 설치되는 것을 특징으로 하는 능동방음벽.
9. 제8항에 있어서,

   상기 중공부측 내벽면은 다수의 음향유동공을 갖고,

   상기 블록몸체는 상기 내벽면에 접하여 형성된 수용실을 갖고,

   상기 수용실에는 상기 스피커, 상기 소음측정수단, 및 상기 음향임피던스제어부가 설치되는 것을 특징으로 하는 능동방음벽.

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