KR20150072032A - 실내 음향 유출 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음저감에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 격리된 공간에서 음향의 발생시 외부로의 소음 누출을 방지하는 구성을 구비함으로써 외부의 소음을 억제하고 원활한 음향의 청취가 가능한 실내 음향 유출 방지장치에 관한 것이다.
본 발명은, 음향신호를 생성하는 음원부, 상기 음원부로부터의 음향신호를 정위상으로 출력하는 음향발생부 및 상기 음원부로부터의 음향상호를 역위상으로 변조하여 출력하는 누설상쇄부를 포함하고, 상기 음향발생부는, 청취공간에서 음향의 청취가 가능하도록 하며, 상기 누설상쇄부는, 청취공간의 외곽측에서 외부로 유출되는 음향을 상쇄하는 실내 음향 유출 방지장치를 제공한다.

Description

실내 음향 유출 방지장치{DEVICE FOR PREVENTING THE LEAKAGE OF INTERIOR SOUND}

본 발명은 소음저감에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 격리된 공간에서 음향의 발생시 외부로의 소음 누출을 방지하는 구성을 구비함으로써 외부의 소음을 억제하고 원활한 음향의 청취가 가능한 실내 음향 유출 방지장치에 관한 것이다.

최근에는 인구밀도가 높아지고 각종 소음을 발생하는 음향원이 일상생활에서 증가함에 따라 소음공해 억제를 위한 관심이 증대되고 있다.

소음공해란 소음에 의하여 사람이나 동물에 심리적 또는 신체적으로 영향을 미치는 공해를 의미하는 것으로, 실질적으로 환경에 대한 파괴 등의 물질적 피해는 없는 반면에 이로 인하여 불쾌감과 생활에서 불편함으로 이어지게 되는 특수성이 있다.

대기오염이나 수질오염과 같은 경우 사람이 직접 감각하기 어려워 그로 인하여 초래되는 증상들로부터 확인함에 반하여 소음의 경우는 음향으로서 감각이 가능하기 때문에 특히 도시생활에 있어서 이웃 간의 분쟁으로 연결되는 등의 사회문제를 야기하는 것으로 알려진다.

이러한 소음은 공기를 매질로하여 음향원으로부터 방사상으로 전파되는데, 방음패널과 같이 진동이 억제된 벽체 등으로는 제대로 통과하지 못하고 반사되지만, 그 일부분은 이를 우회하거나 주변의 물체들을 진동시켜 다양한 방식으로 누출된다.

주거지가 밀집된 도시에서는 거주공간이 서로 벽체나 천정과 바닥 등을 공유하는 아파트와 같은 다세대 주택이 다수를 차지하고 있고, 층간소음의 문제는 심각한 사회 문제로 대두되고 있다.

근래에는 소음진동분야의 발전에 따라, 방음이나 방진을 위한 구조를 채택하는 경우가 증가되고 있지만 실질적으로 소음 저감을 위한 장치나 부재의 개발은 더딘 실정이다.

근래에는 실내에 홈씨어터나 고급음향장비들을 구비하고 있음에도 불구하고 거주공간의 밀집성으로 인하여 층간소음문제와 같은 소음공해의 문제에 대한 경각심으로 인하여 실내에서 음향효과를 제대로 청취하지 못하는 실정이다.

그런데, 이러한 소음 저감을 위한 장치들은 외부 소음의 실내로의 유입을 차단하는 데에만 치우쳐 있어 음향의 원활한 청취에 어려움을 겪는 경우가 많은 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실내의 음향의 청취가 원활하게 이루어질 수 있도록 외부로의 바람직하지 않은 음향의 유출을 능동적으로 제거할 수 있는 실내 음향 유출 방지장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 음향신호를 생성하는 음원부, 상기 음원부로부터의 음향신호를 정위상으로 출력하는 음향발생부 및 상기 음원부로부터의 음향상호를 역위상으로 변조하여 출력하는 누설상쇄부를 포함하고, 상기 음향발생부는, 청취공간에서 음향의 청취가 가능하도록 하며, 상기 누설상쇄부는, 청취공간의 외곽측에서 외부로 유출되는 음향을 상쇄하는 실내 음향 유출 방지장치를 제공한다. 따라서, 외부로의 음향의 누설을 방지함으로써 음향청취의 편의성과 효율성이 향상된다.

일실시예로서, 상기 청취공간은, 벽체에 의하여 밀폐된 공간이며, 상기 누설상쇄부는, 벽체의 내부에서 청취공간측을 지향하여 배치될 수 있다. 따라서, 방음장치의 시공에 따른 비용이 절감되며 효과적인 누설음향의 상쇄가 가능하다.

다른 실시예로서, 상기 누설상쇄부는, 진동스피커로 이루어지고, 상기 진동스피커는, 청취공간을 구획하는 벽체로 누설되는 진동을 상쇄하도록 음향신호와 역위상을 가진 진동을 벽체에 제공할 수 있다. 따라서, 벽체에서 음향의 누설을 방지할 수 있어 누설방지 기능이 향상된다.

상기 진동스피커는, 벽체의 외벽에서 청취공간 방향을 지향하여 밀착 배치되며 연결된 벽체의 내면을 진동벽체로서 진동시킬 수 있다. 따라서, 벽체의 진동을 통하여 누설되는 음향을 직접적으로 제어할 수 있다.

상기 음원부로부터의 음향신호라인은 음향발생부로 증폭된 음향신호를 출력하는 앰프부와, 역위상생성부로 분기된다. 따라서, 하나의 음향신호를 통하여 다른 위상을 가진 별도의 출력을 발생함으로써 신호처리의 정확성과 구조적인 단순성이 향상된다.

상기 역위상생성부로부터의 역위상신호를 증폭하는 누설앰프부를 포함할 수 있다. 따라서, 각 부위별로 효과적인 음향의 상쇄가 가능하다.

상기 누설앰프부는, 앰프부의 증폭된 음향신호의 값에 따라 역위상신호의 증폭값을 결정할 수 있다.

추가적인 실시예로서, 상기 누설앰프부는, 누설상쇄부에 인접된 감지부에서 감지되는 파장의 크기에 따라 역위상신호의 증폭값을 결정할 수 있다.

또한, 상기 감지부로부터 감지된 파장 중에서 고주파신호를 필터링하는 필터부를 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 불필요한 작동을 방지할 수 있으므로 작동신뢰성이 향상된다.

본 발명의 실내 음향 유출 방지장치는 실내의 음원으로부터의 음향의 외부 누설을 능동적으로 차단할 수 있으므로 소음에 대한 불편함으로부터 자유롭게 음향의 청취가 가능한 효과가 있다.

또한, 종래에 내부의 음향의 누출을 방지하기 위한 방음시설 시공에 따른 과도한 비용이 현저하게 절감될 수 있어 경제성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 음향 유출 방지장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실내 음향 유출 방지장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 실내 음향 유출 방지장치의 개념도.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 실내 음향 유출 방지장치의 개념도.
도 5는 본 발명에 추가적인 실시예에 따른 실내 음향 유출 방지장치의 상세구성을 나타내는 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 실내 음향 유출 방지장치를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실내 음향 유출 방지장치를 나타내는 도면이다.

본 발명은 기본적으로, 소정의 음향신호를 생성하는 음원부(100)와, 상기 음원부(100)로부터 수신된 음향신호를 출력하는 음향발생부(110)와, 상기 음원부(100)로부터의 음향신호에 대한 역위상신호를 출력하는 누설상쇄부(200)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 개념은 이하 설명에서, 소정의 벽체(10)에 의하여 밀폐된 공간을 기본으로 하여 설명하나 본 발명은 기본 개념은 일부 또는 전부가 개방된 공간에도 적용될 수 있다.

음향신호를 생성하는 음원부(100)는 TV, 홈시어터의 리시버, MP3, 넷북(Netbook), 테블릿 피씨(Tablet PC) 또는 휴대폰 중에서 선택되는 어느 하나의 기기일 수 있다. 여기서 본 발명의 음향신호는, 다양한 음성을 포함한 다양한 소리에를 전기적인 신호의 파형으로 변환한 것을 의미한다.

음향발생부(110)는 스피커와 같이 음향신호를 공기의 진동으로 전달하는 다양한 음향발생수단으로 이루어질 수 있는데, 다만 사람의 청각을 통하여 감각될 수 있다면 골진동 방식의 스피커를 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.

도면의 예에서는 상기 음원부(100)가 벽체(10)로 이루어지는 청취공간(20)에서 대략 전방측으로 배치되고, 그 양측에 음향발생부(110)가 배치되는 예가 도시된다. 이 경우 상기 음향발생부(110)가 지향하는 방향의 가상선에 대해 상호 교차되는 공간이 실질적으로 음향의 청취에 가장 효과적인 장소가 될 수 있다. 다만, 상기 청취공간(20)의 효율적인 위치는 스피커의 개수와 배열 및 각각의 출력 등의 요소에 의하여 선택될 수 있다.

상기와 같은 음원부(100)와 음향발생부(110)의 배치는 일반적인 음향발생장치의 다양한 예들이 적용될 수 있는데, 본 발명의 개념은 상기 음원부(100)로부터 생성된 음향신호를 후술할 바와 같이 역위상으로 변조하여 누설상쇄부(200)를 통하여 청취공간(20) 이외의 외부로의 누설을 차단하는 데 있다.

즉, 종래에는 능동적인 소음의 제거방식으로서 실내 또는 음향의 주파수에 혼입되는 외부의 노이즈를 감쇄시키는 방식이 일부 제안되어 왔으나, 본 발명의 개념과 같이 음원 자체의 음향신호를 분리하고 서로 다른 위상으로 변조한 후에 이를 모든 신호를 실내측을 지향하도록 하는 데 의미가 있음에 유의하여야 한다. 즉, 외부의 음원이나 소음과는 무관하게 음향의 송출과 감쇄의 기능은 청취공간(20) 내부에서 해소되는 것이다.

도면의 일실시예에서는 청취공간(20)이 벽체(10)에 의하여 평면상 대략 사각 형태의 공간을 이루고, 각 모서리의 네 개 소에 스피커와 같은 누설상쇄부(200)가 배치되는 상태가 도시되나, 이러한 배치관계는 선택적으로 이루어질 수 있다.

여기서, 청취공간이란 벽체에 의하여 차단된 공간을 의미할 수 있지만, 경우에 따라 청취가 가능하거나 청취가 필요한 영역을 의미하는 것일 수도 있음은 물론이다.

따라서, 음향발생부(110)로부터 출력된 음향은 실내의 이용자에 의하여 감각되며 이용자를 지나쳐 벽체(10)측을 지향하는 음파는 벽체에 인접한 부위에서 누설상쇄부(200)에 의하여 역위상의 파장을 통하여 상쇄 또는 감쇄된다.

여기서, 상쇄란 이상적인 상태 즉, 음향신호와 완전히 역전된 위상을 가지고 벽체(10)에 인접되는 상태에서의 진폭에 대응되는 진폭을 가진 누설상쇄부(200)로부터의 역위상파장일때 만족될 수 있는데, 벽체(10)의 모든 부위에서 이러한 상쇄의 효과가 실질적으로 발생되지 않을 가능성도 존재한다.

따라서, 본 발명의 상쇄의 개념은 실질적으로 벽체(10)를 진동하여 외부로 실질적으로 누설되지 않을 수 있을 정도의 감쇄를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실내 음향 유출 방지장치를 나타내는 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에서는 소정의 음향신호를 생성하는 음원부(100)와, 상기 음원부(100)로부터 수신된 음향신호를 출력하는 음향발생부(110)와, 상기 음원부(100)로부터의 음향상호에 대한 역위상신호를 출력하는 진동스피커부(210)를 포함하는 실내 음향 유출 방지장치를 제공한다.

음원부(100) 및 음향발생부(110)와 관련하여 상기와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

상기된 일실시예와 마찬지로, 본 발명의 다른 실시예에서도 음향신호를 역위상으로 출력하여 외부로의 유출을 방지하는데, 이를 위하여 누설상쇄부(200)가 진동스피커부(210)로 이루어지게 된다.

이러한 진동스피커부(210)는 소정의 진동을 통하여 음향발생부(110)로부터 방사되는 음향의 파장을 상쇄하도록 한다. 이때, 상기 진동스피커부(210)는 진동벽체(11)를 진동시켜 벽에 인접되어 벽체에서 진동을 상쇄하도록 하는 것이다.

이를 위하여, 상기 진동스피커부(210)는 진동벽체(11)에서 내측을 지향하여 배치되고, 더욱 정확하게는 진동벽체(11)의 외면을 대면하도록 결합될 수 있다.

이러한 진동벽체(11)는 일실시예에서의 벽체(10)일 수도 있고, 벽체(10)와는 별도로 실내측에 배치되는 소정의 진동판으로서 기능하는 별도의 벽부재일 수도 있음은 물론이다.

상기의 일실시예에서는 벽체(10)에 인접되는 음향파장에 대해 청취공간(20)에서 역위상 파장을 통하여 상쇄함에 반하여, 다른 실시예에서는 진동벽체(11)에서 진동함으로써 벽체를 진동하여 외부로 누설되는 경우를 차단하고자 하는 것이다.

도 3은 상기된 본 발명의 개념에 따른 실내 음향 유출 방지장치를 나타내는 도면이다.

음원부(100)로부터의 음향신호는 상기한 바와 같이 음향청취를 위한 음향파와 누설방지를 위한 역위상파로 출력된다. 이를 위하여, 상기 음원부(100)로부터의 음향신호의 전달라인은 각각 앰프부(120)와 역위상생성부(220)로 분기된다.

상기 앰프부(120)는 음원부(100)로부터의 신호를 증폭하여 음향발생부(110)를 통하여 원활한 청취가 가능한 음향으로서 출력시키도록 기능한다.

상기 역위상생성부(220)는 음향신호를 변조하여 음향과 반대되는 위상을 갖는 신호, 즉 역위상신호를 생성하게 된다. 이러한 역위상생성부(220)는 포텐셔미터를 포함할 수 있는데 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 소정의 신호에 대해 반대되는 위상을 갖는 신호를 생성할 수 있는 다양한 장치가 선택적으로 이용될 수 있다.

이러한 역위상생성부(220)로부터 생성된 역위상신호는 누설앰프부(230)를 통하여 진폭이 조정되고, 상기한 각 벽체(10)에 인접된 부위에서 누설가능성이 있는 음향파의 소거에 적합한 역위상파를 누설상쇄부(200)로 출력하도록 한다.

상기 누설앰프부(230)는 앰프부(120)에서 송출되는 음향신호를 통하여 역위상신호의 강도를 조절할 수 있도록 할 수 있다.

다만, 상기 앰프부(120)와 누설앰프부(230)는 하나의 앰프장치로서 구성될 수도 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 실내 음향 유출 방지장치를 나타내는 도면이다.

상기의 기본적인 개념과 마찬가지로 음원부(100)로부터의 음향신호는 앰프부(120)를 통하여 증폭되고 음향발생부(110)에서 정위상을 가진 파장으로 출력되어 이용자가 청취할 수 있도록 한다.

또한, 다른 음향신호는 역위상생성부(220)에서 반대 위상으로 변조되어 누설앰프부(230)를 통하여 증폭되고 누설상쇄부(200)에서 역위상을 가진 파장으로 출력되어 청취공간(20) 외부로 누설되는 음향을 상쇄하도록 한다.

이때, 상기 누설앰프부(230)는 감지부(240)와 연결되어 소정의 위치에서의 누설의 방지에 필요한 증폭량을 각 누설상쇄부(200) 별로 조정할 수 있도록 할 수 있다.

이를 위하여, 상기 감지부(240)는 벽체(10) 또는 진동벽체(11) 측에 구비되는 예를 들어, 마이크와 같은 음파의 감지수단일 수 있다. 이러한 감지부(240)는 각각의 누설상쇄부(200)에 인접되어 청취공간(20)의 벽 측에 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이러한 개념에 따라 각 누설상쇄부(200)가 배치되는 부위에서의 실측값이 반영되어 역위상을 가진 파장의 진폭이 조정될 수 있으므로 누설방지의 효율성은 극대화될 수 있다.

도 5는 도 4의 실내 음향 유출 방지장치를 더욱 구체적으로 나타내는 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 음원부(100)에서는 소정의 음향신호를 송부하게 되는데, 앰프부(120)에서는 정위상을 신호를 진폭을 가변하여 음향발생부(110)로 출력하여 이를 공기중의 음파로서 귀를 통하여 감각할 수 있도록 한다.

역위상생성부(220)는 포텐셔미터가 적용되는 예가 도시되며, 이를 통하여 위상변조된 신호는 앰프부(120)를 통하여 역위상파로서 누설상쇄부(200)를 통하여 출력된다.

여기서 상기된 다른 실시예의 경우와 같이 진동벽체(11)를 진동스피커부(210)를 통하여 역위상을 가진 진동으로서 진동하여 진동벽체(11)에서 상쇄 또는 흡수할 수 있는 개념을 제시하나, 상기된 일실시예가 적용될 수 있음은 물론이다.

상기 진동벽체(11) 또는 벽체(10) 또는 누설상쇄부(200)에 인접된 부위에 배치되는 감지부(240)에서의 감지신호는 누설앰프부(230)에서 역위상신호의 증폭시 고려될 수 있는 요소로 작용할 수 있다.

이때, 상기 감지부(240)의 신호는 전부 누설앰프부(230)에서 처리될 수도 있지만, 경우에 따라 필터부(250)가 개재될 수도 있다.

상기 필터부(250)는 임피던스매칭 및/또는 로우패스(Low pass)필터링 기능을 포함할 수 있다.

이러한 필터부(250)는 실질적으로 음향의 제거가 불가능하거나 불필요한 신호를 분류하여 제거하도록 기능할 수 있는데, 예를 들어 가청영역을 넘어서는 고주파영역인 kHz 단위의 신호는 제거될 필요성이 없으므로 이를 제거하도록 할 수 있다.

이렇게 누설상쇄부(200)에서 출력된 역위상파는 도시된 바와 같이 벽체(10) 또는 진동벽체(11)에 인접되어 정위상파와 상호 간에 혼합되어 누설을 상쇄하는 것이다.

상기된 본 발명의 실내 음향 유출 방지장치는 특히 소음이 극도로 억제될 필요성이 있는 독서실룸과 같은 공간에서 활용될 수 있는데, 이용자가 독서실룸 내부에서 동영상강의를 청취하고자 할 때 실내에 동영상의 음원을 역위상변조하고 이를 실내에 배치된 소정의 누설상쇄부(200)로서 외부로의 누설을 상쇄시킴으로써 다른 독서실룸이나 공간에의 바람직하지 않은 음향의 전달을 원천적으로 차단할 수 있으므로 학습의 효율성은 극대화될 수 있다.

또한, 이러한 개념은 음악작업이나 음악연습을 하는 공간에 적용될 수 있으며, 추가적인 방음장치에 소요되는 과도한 비용의 절감이 가능하면서도 자유로운 작업이 가능한 이점이 있다. 이 경우, 소정의 음원부(100)의 음향신호는 악기로부터 출력되는 음향신호이거나, 악기나 목소리로부터의 음향을 소정의 마이크와 같은 입력장치를 통하여 음향신호로 출력된 상태일 수 있다.

이때, 상기 마이크로부터의 음향신호는 상기한 바와 같이 각각 정위상과 역위상으로 분리되어 청취를 위한 정위상파와 벽체 측에서 소거를 위한 역위상파로 변환되므로 종래의 외부소음 차단의 개념과는 별개의 것임에 유의하여야 한다.

또한, 상기의 예는 본 발명의 적용예일 뿐 본 발명의 개념은 예상할 수 있는 음향의 유출을 방지하기 위한 다양한 공간에서의 적용이 가능하다. 예를 들어, 소나(sonar)를 통하여 수중에서 감지가 가능한 잠수함과 같은 경우 실내의 음향의 외부 유출을 방지하기 위하여 효과적인 사용이 가능할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실내 음향 유출 방지장치에 따라, 실내의 음원으로부터의 음향의 외부 누설을 능동적으로 차단할 수 있으므로 소음에 대한 불편함으로부터 자유롭게 음향의 청취가 가능한 이점이 있다.

특히, 종래에 내부의 음향의 누출을 방지하기 위한 방음시설 시공에 따른 과도한 비용이 현저하게 절감될 수 있어 경제성이 향상되는 이점이 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

10...벽체 11...진동벽체
20...청취공간 100...음원부
110...음향발생부 120...앰프부
200...누설상쇄부 210...진동스피커부
220...역위상생성부 230...누설앰프부
240...감지부 250...필터부

Claims (9)

1. 음향신호를 생성하는 음원부;
   상기 음원부로부터의 음향신호를 정위상으로 출력하는 음향발생부; 및
   상기 음원부로부터의 음향상호를 역위상으로 변조하여 출력하는 누설상쇄부;를 포함하고,
   상기 음향발생부는, 청취공간에서 음향의 청취가 가능하도록 하며,
   상기 누설상쇄부는, 청취공간의 외곽측에서 외부로 유출되는 음향을 상쇄하는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 청취공간은, 벽체에 의하여 밀폐된 공간이며,
   상기 누설상쇄부는, 벽체의 내부에서 청취공간측을 지향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 누설상쇄부는, 진동스피커로 이루어지고,
   상기 진동스피커는, 청취공간을 구획하는 벽체로 누설되는 진동을 상쇄하도록 음향신호와 역위상을 가진 진동을 벽체에 제공하는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 진동스피커는, 벽체의 외벽에서 청취공간 방향을 지향하여 밀착 배치되며 연결된 벽체의 내면을 진동벽체로서 진동시키는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 음원부로부터의 음향신호라인은 음향발생부로 증폭된 음향신호를 출력하는 앰프부와, 역위상생성부로 분기되는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 역위상생성부로부터의 역위상신호를 증폭하는 누설앰프부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 누설앰프부는, 앰프부의 증폭된 음향신호의 값에 따라 역위상신호의 증폭값을 결정하는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 누설앰프부는, 누설상쇄부에 인접된 감지부에서 감지되는 파장의 크기에 따라 역위상신호의 증폭값을 결정하는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 감지부로부터 감지된 파장 중에서 고주파신호를 필터링하는 필터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 음향 유출 방지장치.
   
   

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