KR20230158819A - 노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬링 시스템의 제어 방법 - Google Patents

노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬링 시스템의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노이즈 캔슬링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안티 노이즈 파형을 발생시켜 노이즈를 캔슬링하는 노이즈 캔슬링 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬링 시스템의 제어 방법은 도심형 항공 모빌리티의 실내공간에 전달되는 소음을 감지하고, 이를 감쇠하기 위해 안티 노이즈 파형을 스피커로 송신함으로써 도심형 항공 모빌리티에 탑승하는 승객의 소음에 대한 불편함을 해소할 수 있는 효과가 있다. 또한, 도심형 항공 모빌리티의 이동속도, 로터 RPM, 외부 온도, 고도, 풍속 등을 고려하여 능동적으로 노이즈를 캔슬링 할 수 있는 효과가 있다.

Description

노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬링 시스템의 제어 방법{Noise canceling system and control method of thereof}
본 발명은 노이즈 캔슬링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안티 노이즈 파형을 발생시켜 노이즈를 캔슬링하는 노이즈 캔슬링 시스템에 관한 것이다.
시간적, 공간적 제약을 넘어설 수 있는 3차원 이동이 가능한 도심 항공기(Urban Air Mobility, 이하 UAM)는 다가올 미래 도시 모빌리티의 가장 유력한 주자로 주목받고 있으며, 세계 각국 기업체에서 UAM 개발에 관련된 전략 발표가 이어지고 있다.
그러나, UAM은 비행체이기 때문에 로터의 출력이 상대적으로 높을 수 밖에 없고, 필수적으로 노이즈가 발생할 수 있었으며, 또한, 외부 바람과 항공기 기체가 충돌함으로써 발생하는 노이즈 또한 상당하였다. 이에 따라 소비자가 탑승하는 실내공간에 소음 공해가 발생할 수 있었다. 기존의 대중교통의 경우, 지상을 운동하기 때문에 상대적으로 소음의 볼륨이 낮았기 때문에, 이러한 단점은 추후 UAM의 상용화에 있어 문제점으로 작용할 수 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 기술에서는 로터의 사용을 최소한으로 감축함으로써 로터에서 발생하는 노이즈를 절감하고자 하였다. 즉, 특이한 상황을 제외하고 가용 모터만 순차적으로 구동하거나 일부만 구동하여 소음을 줄이는 방식을 채택하였다. 그러나, 이와 같이 로터의 독립구동을 통해 저감하는 방식은 결국 로터를 사용하게 되기 때문에 로터의 동작중에는 소음 발생이 불가피 하였다.
대한민국 등록특허 10-2243044 "오디오인식을 활용한 능동형 음향기기"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 도심형 항공 모빌리티의 실내공간에 전달되는 소음을 감지하고, 이를 감쇠하기 위해 안티 노이즈 파형을 스피커로 송신함으로써 도심형 항공 모빌리티에 탑승하는 승객의 소음에 대한 불편함을 해소할 수 있는 노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬링 시스템의 제어 방법을 제공함에 있다.
또한, 도심형 항공 모빌리티의 이동속도, 로터 RPM, 외부 온도, 고도, 풍속 등을 고려하여 능동적으로 노이즈를 캔슬링 할 수 있는 노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬링 시스템의 제어 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 캔슬링 시스템은 적어도 하나의 로터를 포함하는 항공기에 적용되는 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서, 로터에서 발생하는 노이즈를 포함한 주변 소리를 측정하는 적어도 하나의 마이크를 포함하는 마이크부, 로터의 RPM 정보, 항공기의 속도 정보, 외부 기온 정보, 풍속 정보 및 풍향 정보 중 적어도 어느 하나를 제공하는 센서부, 주변 소리 및 센서부의 제공 정보를 토대로 항공기의 실내공간에 전달되는 노이즈 정도를 예측하고, 발생된 노이즈를 저감하기 위해 노이즈의 안티 노이즈 파형과, 그 볼륨을 선정하는 제어부, 선정된 볼륨으로 안티 노이즈 파형을 출력하는 적어도 하나의 스피커를 포함하는 스피커부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 로터의 초기 구동 시, 로터의 RPM 값이 소정의 제 1 기준보다 커지는 경우, 스피커부의 볼륨이 소정의 기준 볼륨까지 점진적으로 증가되도록 스피커부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 항공기의 로터가 복수인 경우, 스피커부는 각각의 로터와 대응되는 적어도 하나의 스피커를 포함하며, 제어부는, 로터간 RPM 값의 차이가 소정의 범위를 벗어나는 경우 로터와 대응되는 스피커 별로 안티 노이즈 파형을 도출하고, 로터와 대응되는 스피커를 통해 안티 노이즈 파형을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 각각의 로터의 RPM값을 토대로 로터의 출력 값을 실시간으로 계산하고, 로터의 출력 값에 비례하도록 로터에 대응되는 스피커의 볼륨을 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 스피커부의 구동 시 수신한 주변 소리의 볼륨이 시간에 따라 증가하는 것으로 판단되면, 스피커부의 출력이 최소화되도록 스피커부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 항공기의 속도가 소정의 제 1 범위 내인 경우, 항공기의 속도, 풍속, 항공기의 이동 방향 및 풍향을 고려하여 스피커부의 볼륨을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 항공기의 속도가 소정의 제 1 범위 내인 경우, 항공기의 전방에 위치한 스피커의 볼륨을 상향 조정하고, 항공기의 후방에 위치한 스피커의 볼륨을 하향 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 스피커부는, 다수의 스피커를 포함하고, 각각의 스피커는, 항공기의 실내공간의 중심을 관통하고 항공기의 진행방향과 평행한 중심선을 기준으로 서로 대칭으로 배치되며, 마이크부는, 중심선을 대칭으로 배치되는 다수의 마이크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 스피커부는, 항공기의 최전방이자 중심선이 지나가는 위치에 배치되는 중심 스피커와, 항공기의 측방이자 중심선을 기준으로 서로 대칭으로 배치되는 측방 스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 스피커부는, 항공기의 후방이자 중심선이 지나가는 위치에 배치되는 후방 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법은 항공기의 실내공간의 노이즈를 저감하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법에 있어서, 제어부가, (a) 마이크부로부터 로터에서 발생한 노이즈를 포함한 주변 소리 정보를 수신하는 단계, (b) 센서부로부터 로터의 RPM 정보, 항공기의 속도 정보, 외부 기온 정보, 풍속 정보 및 풍향 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 수신하는 단계, (c) (a) 단계 또는 (b) 단계에서 수신한 정보를 토대로 항공기의 실내공간에 전달되는 노이즈 정도를 예측하고, 발생된 노이즈를 저감하기 위해 노이즈의 안티 노이즈 파형과, 그 볼륨을 선정하며, 스피커부를 통해 출력하여 소음을 저감하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, (c) 단계에서, 제어부는, 로터의 RPM 값이 소정의 제1기준 이하인 상태에서 제1기준보다 큰 소정의 제2기준 보다 커지는 경우, 스피커부의 볼륨이 소정의 기준 볼륨까지 점진적으로 증가되도록 스피커부를 제어하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, (c) 단계에서, 로터간 RPM 값의 차이가 소정의 범위를 벗어나는 경우, (c1) 로터의 출력 값과 비례하도록 로터에 대응되는 스피커의 볼륨을 설정하는 단계, (c2) 각각의 로터와 대응되는 스피커 별로 안티 노이즈 파형을 도출하는 단계, (c3) 로터와 대응되는 스피커를 통해 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, (c) 단계에서, 제어부는, 항공기의 속도가 소정의 제 1 범위 내 인 경우, (c4)항공기의 속도, 풍속, 항공기의 이동 방향 및 풍향을 분석하는 단계, (c5) 항공기의 전방에 위치한 스피커의 볼륨을 소정 기준 볼륨보다 상향 조정하여 설정하는 단계, (c6) 항공기의 후방에 위치한 스피커의 볼륨을 기준 볼륨보다 하향 조정하여 설정하는 단계, (c7) 스피커를 통해 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부가, (c) 단계에 후행되며, (d) (c) 단계에서의 노이즈 캔슬링 결과를 실시간으로 수신하고 이를 피드백하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, (d) 단계는, 스피커부의 구동 시, 마이크부로부터 수신한 주변 소리의 볼륨이 시간에 따라 증가하는 추세를 보이는 경우, (d1) 스피커부의 출력이 최소화되도록 스피커부를 제어하는 단계, (d2) (a) 단계 및 (b) 단계에서 수신한 정보를 기반으로 안티 노이즈 파형을 재연산하는 단계, (d3) (d1) 단계에서 최소화한 스피커의 볼륨을 다시 높여 재차 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템 및 노이즈 캔슬링 시스템의 제어 방법은 도심형 항공 모빌리티의 실내공간에 전달되는 소음을 감지하고, 이를 감쇠하기 위해 안티 노이즈 파형을 스피커로 송신함으로써 도심형 항공 모빌리티에 탑승하는 승객의 소음에 대한 불편함을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 도심형 항공 모빌리티의 이동속도, 로터 RPM, 외부 온도, 고도, 풍속 등을 고려하여 능동적으로 노이즈를 캔슬링 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템의 기본 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템의 제 1 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템의 제 2 실시 예를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 노이즈 캔슬링 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하로, 도 1을 참조하여 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)의 기본 구성 및 각 구성관 관계에 대해 설명한다.
본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)은 적어도 하나의 로터(R)를 포함하는 항공기(U)에 적용되어 실내 공간으로 전달되는 노이즈를 저감할 수 있다. 이 때, 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)이 적용되는 항공기(U)는 도심 항공기(Urban Air Mobility)일 수 있으나, 그 외에도 사람이 탑승 할 수 있는 항공기라면 어디에도 적용 가능한다. 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)은 로터(R)에서 발생하는 노이즈를 포함한 주변 소리를 측정하는 적어도 하나의 마이크(110)를 포함하는 마이크부(100)를 포함할 수 있다. 마이크부(100)는 항공기(U)의 실내에 배치되되, 주변 소리를 감지할 수 있도록 항공기(U) 측면 내벽에 부착되는 것이 바람직하다. 후술할 본 발명의 제어부(400)는 마이크부(100)로부터 수신한 주변 소리 정보를 기반으로 노이즈를 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)은 로터(R)의 RPM 정보, 항공기(U)의 속도 정보, 외부 기온 정보, 및 풍속 정보 중 적어도 어느 하나를 제공하는 센서부(300)를 포함할 수 있다. 보다 자세히, 센서부(300)는 로터(R)의 RPM 값을 측정하는 각속도 센서(310), 항공기(U) 이동속도를 측정할 수 있는 속도 센서(320), 항공기(U)의 외기 온도를 측정할 수 있는 온도 센서(330), 항공기(U) 인근의 풍향 및 풍속을 측정할 수 있는 풍속 센서(340)를 포함할 수 있다. 이 때, 온도 센서(330) 및 풍속 센서(340)는 항공기(U)의 최전방에 부착되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)은 스피커부(200)와 스피커부(200)를 제어하는 제어부(400)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 마이크부(100)로부터 수신한 주변 소리 및 센서부(300)로부터 제공받은 정보를 토대로 항공기(U)의 실내공간에 전달되는 노이즈 정도를 예측할 수 있고, 발생된 노이즈를 저감하기 위해 수신한 노이즈의 안티 노이즈 파형과, 안티 노이즈 파형의 송출 볼륨을 선정할 수 있다. 스피커부(200)는 제어부(400)의 제어 신호에 따라 안티 노이즈 파형을 출력할 수 있다.
스피커부(200)는 복수의 스피커를 포함할 수 있으며, 각각의 스피커는 항공기(U)의 실내공간에 배치되되, 로터(R)가 결합되는 항공기(U)의 날개와 가까운 위치에 배치될 수 있다. 또는 마이크(110)가 배치된 위치의 인근에 배치되어 마이크(110)에서 수신되는 노이즈값에 정확히 대응되는 안티 노이즈 파형을 출력할 수 있다.
이하로, 도 2 내지 3을 참조하여 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)의 각 실시 예에 대해 설명한다.
우선 본원발명의 스피커부(200) 및 마이커부의 배치에 대해 설명하자면, 스피커부(200)는 다수의 스피커를 포함할 수 있고, 각각의 스피커는 항공기(U)의 실내공간의 중심을 관통하고 항공기(U)의 진행방향과 평행한 중심선을 기준으로 서로 대칭으로 배치될 수 있다. 이 때 마이크부(100)는, 중심선을 대칭으로 배치되는 다수의 마이크(110)를 포함하는 것이 바람직하다. 각각의 마이크(110)는 스피커와 일대일 대응되어 각 스피커의 인근에 배치될 수 있고, 이에 따라 스피커부(200)는 마이크(110)에서 수신되는 노이즈값에 정확히 대응되는 안티 노이즈 파형을 출력할 수 있다. 또한 마이크부(100)는 항공기(U)의 날개 인근에 배치되어 로터(R)에서 발생하는 소음을 보다 민감하게 감지할 수 있다.
이 때, 도 2에 도시된 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)의 제 1 실시 예에서, 스피커부(200)는, 항공기(U)의 최전방이자 중심선이 지나가는 위치에 배치되는 중심 스피커(211)와, 항공기(U)의 측방이자 중심선을 기준으로 서로 대칭으로 배치되는 측방 스피커(212)를 포함하는 것이 바람직하다. 보다 자세히, 항공기(U)가 전방과 후방에 각각 2개의 로터(R)를 포함할 시, 도 2에 도시된 바와 같이 실내공간의 최전방에 중심 스피커(211)를 포함하고, 실내공간의 측면이자, 항공기(U) 날개의 인근에 배치되는 측방 스피커(212)를 4개 포함할 수 있다. 이에 따라 중심 스피커(211)는 항공기(U)가 이동함에 따라 외기와 부딪혀 발생되는 노이즈를 캔슬할 수 있고, 측방 스피커(212)는 각각의 항공기(U) 로터(R)와 일대일 대응되어 개별적인 로터(R)의 노이즈를 캔슬할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)의 제 2 실시 예에서, 스피커부(200)는, 항공기(U)의 최전방이자 중심선이 지나가는 위치에 배치되는 중심 스피커(211)와, 항공기(U)의 측방이자 중심선을 기준으로 서로 대칭으로 배치되는 측방 스피커(212) 및 항공기(U)의 최후방이자 중심선이 지나가는 위치에 배치되는 후방 스피커(213)를 포함하는 것이 바람직하다. 보다 자세히, 항공기(U)가 전방과 후방에 각각 2개의 로터(R)를 포함할 시, 도 3에 도시된 바와 같이 실내공간의 최전방에 중심 스피커(211)를 포함하고, 실내공간의 측면이자, 항공기(U) 날개의 인근에 배치되는 측방 스피커(212)를 4개 포함할 수 있다. 이에 따라 중심 스피커(211) 및 후방 스피커(213)는 항공기(U)가 이동함에 따라 외기와 부딪혀 발생되는 노이즈를 캔슬할 수 있고, 측방 스피커(212)는 각각의 항공기(U) 로터(R)와 일대일 대응되어 개별적인 로터(R)의 노이즈를 캔슬할 수 있다.
이하로, 본 발명의 제어부(400)의 제어 알고리즘에 대해 설명한다.
본 발명의 제어부(400)는, 로터(R)의 초기 구동시, 즉 항공기(U)에 시동이 걸렸을 시 로터(R)의 RPM 값이 소정의 제 1 기준보다 커지는 경우, 스피커부(200)의 볼륨이 소정의 기준 볼륨까지 점진적으로 증가되도록 스피커부(200)를 제어하는 것이 바람직하다. 보다 자세히, 제 1 기준은 초기에 로터(R)를 시동할 시 1초 내지 2초 내에 로터(R)가 도달하는 각속도인 것이 바람직하다. 이와 같이 점진적으로 스피커부(200)의 볼륨을 증대하는 것은 초기 시동이 걸렸을 경우에 한하는 것이 바람직하며, 항공기(U)가 비행 중인 경우에는 무시하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제어부(400)는 노이즈 캔슬링 시스템(1000)이 적용되는 항공기(U)의 로터(R)가 복수인 경우에, 로터(R)간 RPM 값의 차이가 소정의 범위를 벗어나는 경우 로터(R)와 대응되는 스피커 별로 안티 노이즈 파형을 도출하는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 스피커를 독립제어하여 스피커와 대응되는 로터(R)의 노이즈의 안티 노이즈 파형을 각각의 스피커가 출력하도록 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 로터(R)의 RPM값을 토대로 로터(R)의 출력 값을 실시간으로 계산하고, 로터(R)의 출력 값에 비례하도록 로터(R)에 대응되는 스피커의 볼륨을 조정하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 항공기(U)의 운행방식에 따라 로터(R)의 소음 발생 정도가 상이한 경우에도 능동적으로 노이즈를 캔슬할 수 있다.
더 나아가, 제어부(400)는 항공기(U)의 실내공간에 탑승한 승객 정보가 기 저장될 수 있고, 승객이 탑승하지 않은 영역의 스피커의 볼륨을 최소화 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 불필요한 에너지 소모를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 제어부(400)는, 스피커부(200)가 구동되고 있는 동안 마이크부(100)로부터 수신한 주변 소리의 볼륨이 시간에 따라 증가하는 것으로 판단되는 경우, 스피커부(200)의 소리와 기존 노이즈의 합이 발산하는 것으로 판단하고, 스피커부(200)의 출력이 최소화되도록 스피커부(200)를 제어하는 것이 바람직하다. 이후, 제어부(400)는 외부 환경 정보 및 로터(R) 정보를 기반으로 안티 노이즈 파형을 재연산할 수 있고, 스피커부(200)를 재구동하여 능동적으로 노이즈를 캔슬할 수 있다.
또한, 제어부(400)는, 항공기(U)의 속도가 소정의 제 1 범위 내 인경우, 항공기(U)의 속도, 풍속, 항공기(U)의 이동 방향 및 풍향을 고려하여 스피커부(200)의 볼륨을 조절하는 것이 바람직하다. 이 때, 제 1 범위는 30km/h이상 ~ 200km/h일 수 있다. 보다 자세히 항공기(U)의 이동 및 풍향을 벡터화하여 항공기(U)의 영역 별 풍절소음을 예측하고, 예측된 풍절소음의 세기에 비례하도록 스피커의 볼륨을 조절하는 것이 바람직하다.
이 때, 항공기(U)의 전방이 후방보다 풍절소음이 크므로, 제어부(400)는, 항공기(U)의 전방에 위치한 스피커의 볼륨을 상향 조정하고, 항공기(U)의 후방에 위치한 스피커의 볼륨을 하향 조정하는 것이 바람직하다. 이에 따라 능동적으로 항공기(U)의 실내 공간에 전달되는 노이즈를 캔슬할 수 있다.
또한, 제어부(400)는, 외부 기온이 제 1 기준 온도보다 큰 경우, 제어부(400)의 안티 노이즈 파형을 도출하는 알고리즘을 보정하는 것이 바람직하다. 또한, 외부 기온이 제 2 기준 온도 보다 큰 경우, 풍속 정보와 함께 고려하여 항공기(U)의 고도를 계산하고, 이에 따라 제어부(400)의 안티 노이즈 파형을 도출하는 알고리즘을 보정하는 것이 바람직하다.
이하로, 도 4 내지 6을 참조하여 본 발명의 노이즈 캔슬링 시스템(1000)의 제어방법에 대해 설명한다.
도 4에 도시된 본 발명은 항공기(U)의 실내공간의 노이즈를 저감하는 노이즈 캔슬링 시스템(1000)의 제어방법에 있어서, 제어부(400)가, (a) 마이크부(100)로부터 로터(R)에서 발생한 노이즈를 포함한 주변 소리 정보를 수신하는 단계, (b) 센서부(300)로부터 주변 소리 정보를 제외한 로터(R)의 RPM 정보, 항공기(U)의 속도 정보, 외부 기온 정보, 풍속 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 수신하는 단계, (c) (a) 단계 또는 (b) 단계에서 수신한 정보를 토대로 항공기(U)의 실내공간에 전달되는 노이즈 정도를 예측하고, 발생된 노이즈를 저감하기 위해 노이즈의 안티 노이즈 파형과, 그 볼륨을 선정하며, 스피커부(200)를 통해 출력하여 소음을 저감하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이 때, (c) 단계에서, 제어부(400)는, 로터(R)의 RPM 값이 소정의 제1기준 이하인 상태에서 제1기준보다 큰 소정의 제2기준 보다 커지는 경우, 스피커부(200)의 볼륨이 소정의 기준 볼륨까지 점진적으로 증가되도록 스피커부(200)를 제어하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 보다 자세히, 제 1 기준은 초기에 로터(R)를 시동할 시 1초 내지 2초 내에 로터(R)가 도달하는 각속도인 것이 바람직하다. 이와 같이 점진적으로 스피커부(200)의 볼륨을 증대하는 것은 초기 시동이 걸렸을 경우에 한하는 것이 바람직하며, 항공기(U)가 비행 중인 경우에는 무시하는 것이 바람직하다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, (c) 단계에서, 로터(R)간 RPM 값의 차이가 소정의 범위를 벗어나는 경우, (c1) 로터(R)의 출력 값과 비례하도록 로터(R)에 대응되는 스피커의 볼륨을 설정하는 단계, (c2) 각각의 로터(R)와 대응되는 스피커 별로 안티 노이즈 파형을 도출하는 단계, (c3) 로터(R)와 대응되는 스피커를 통해 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 항공기(U)의 운행방식에 따라 로터(R)의 소음 발생 정도가 상이한 경우에도 능동적으로 노이즈를 캔슬할 수 있다. 더 나아가, 제어부(400)는 항공기(U)의 실내공간에 탑승한 승객 정보가 기 저장될 수 있고, 승객이 탑승하지 않은 영역의 스피커의 볼륨을 최소화 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 불필요한 에너지 소모를 절감할 수 있다.
또한, (c) 단계에서, 제어부(400)는, 항공기(U)의 속도가 소정의 제 1 범위 내 인 경우, (c4)항공기(U)의 속도, 풍속, 항공기(U)의 이동 방향 및 풍향을 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 범위는 30km/h이상 ~ 200km/h일 수 있다. 보다 자세히 항공기(U)의 이동 및 풍향을 벡터화하여 항공기(U)의 영역 별 풍절소음을 예측하고, 예측된 풍절소음의 세기에 비례하도록 스피커의 볼륨을 조절하는 것이 바람직하다. (c5) 항공기(U)의 전방에 위치한 스피커의 볼륨을 기준 볼륨보다 상향 조정하여 설정하는 단계, (c6) 항공기(U)의 후방에 위치한 스피커의 볼륨을 기준 볼륨보다 하향 조정하여 설정하는 단계, (c7) 스피커를 통해 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
더 나아가, (c) 단계에서, 외부 기온이 제 1 기준 온도보다 큰 경우, 제어부(400)의 안티 노이즈 파형을 도출하는 알고리즘을 보정하는 것이 바람직하다. 또한, 외부 기온이 제 2 기준 온도 보다 큰 경우, 풍속 정보와 함께 고려하여 항공기(U)의 고도를 계산하고, 이에 따라 제어부(400)의 안티 노이즈 파형을 도출하는 알고리즘을 보정하는 것이 바람직하다.
더하여, 본 발명의 뱝은 제어부(400)에 의해 수행되되 (c) 단계에 후행되며, (d) (c) 단계에서의 노이즈 캔슬링 결과를 실시간으로 수신하고 이를 피드백하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, (d) 단계는, 스피커부(200)의 구동 시, 마이크부(100)로부터 수신한 주변 소리의 볼륨이 시간에 따라 증가하는 것으로 판단되는 경우, 스피커부(200)의 소리와 기존 노이즈의 합이 발산하는 것으로 판단하고, (d1) 스피커부(200)의 출력이 최소화되도록 스피커부(200)를 제어하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이후, 제어부(400)는 (d2) 외부 환경 정보 및 로터(R) 정보를 기반으로 안티 노이즈 파형을 재연산하는 단계를 포함할 수 있고, (d3) (d1) 단계에서 최소화한 스피커의 볼륨을 다시 높여 재차 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 더 포함하여 능동적으로 노이즈를 캔슬할 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 노이즈 캔슬링 시스템
100 : 마이크부
110 : 마이크
200 : 스피커부
211 : 중심 스피커
212 : 측방 스피커
213 : 후방 스피커
300 : 센서부
310 : 각속도 센서
320 : 속도 센서
330 : 온도 센서
340 : 풍속 센서
400 : 제어부
U : 항공기
R : 로터

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 로터를 포함하는 항공기에 적용되는 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서,
    상기 로터에서 발생하는 노이즈를 포함한 주변 소리를 측정하는 적어도 하나의 마이크를 포함하는 마이크부;
    상기 로터의 RPM 정보, 상기 항공기의 속도 정보, 외부 기온 정보, 풍속 정보 및 풍향 정보 중 적어도 어느 하나를 제공하는 센서부;
    상기 주변 소리 및 상기 센서부의 제공 정보를 토대로 상기 항공기의 실내공간에 전달되는 노이즈 정도를 예측하고, 발생된 노이즈를 저감하기 위해 노이즈의 안티 노이즈 파형과, 그 볼륨을 선정하는 제어부;
    상기 선정된 볼륨으로 상기 안티 노이즈 파형을 출력하는 적어도 하나의 스피커를 포함하는 스피커부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 로터의 초기 구동 시, 상기 로터의 RPM 값이 소정의 제 1 기준보다 커지는 경우,
    상기 스피커부의 볼륨이 소정의 기준 볼륨까지 점진적으로 증가되도록 상기 스피커부를 제어하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 항공기의 로터가 복수인 경우,
    상기 스피커부는 각각의 상기 로터와 대응되는 적어도 하나의 상기 스피커를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 로터간 RPM 값의 차이가 소정의 범위를 벗어나는 경우
    상기 로터와 대응되는 상기 스피커 별로 상기 안티 노이즈 파형을 도출하고,
    상기 로터와 대응되는 상기 스피커를 통해 상기 안티 노이즈 파형을 출력하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    각각의 상기 로터의 RPM값을 토대로 상기 로터의 출력 값을 실시간으로 계산하고,
    상기 로터의 출력 값에 비례하도록 상기 로터에 대응되는 상기 스피커의 볼륨을 조정하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스피커부의 구동 시
    수신한 상기 주변 소리의 볼륨이 시간에 따라 증가하는 것으로 판단되면,
    상기 스피커부의 출력이 최소화되도록 상기 스피커부를 제어하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 항공기의 속도가 소정의 제 1 범위 내인 경우,
    상기 항공기의 속도, 풍속, 상기 항공기의 이동 방향 및 풍향을 고려하여 상기 스피커부의 볼륨을 조절하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 항공기의 속도가 소정의 제 1 범위 내인 경우,
    상기 항공기의 전방에 위치한 상기 스피커의 볼륨을 상향 조정하고,
    상기 항공기의 후방에 위치한 상기 스피커의 볼륨을 하향 조정하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 스피커부는,
    다수의 스피커를 포함하고,
    각각의 상기 스피커는,
    상기 항공기의 실내공간의 중심을 관통하고 상기 항공기의 진행방향과 평행한 중심선을 기준으로 서로 대칭으로 배치되며,
    상기 마이크부는,
    상기 중심선을 대칭으로 배치되는 다수의 마이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 스피커부는,
    상기 항공기의 최전방이자 상기 중심선이 지나가는 위치에 배치되는 중심 스피커와,
    상기 항공기의 측방이자 상기 중심선을 기준으로 서로 대칭으로 배치되는 측방 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스피커부는,
    상기 항공기의 후방이자 상기 중심선이 지나가는 위치에 배치되는 후방 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템.
  11. 항공기의 실내공간의 노이즈를 저감하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법에 있어서,
    제어부가,
    (a) 마이크부로부터 로터에서 발생한 노이즈를 포함한 주변 소리 정보를 수신하는 단계;
    (b) 센서부로부터 로터의 RPM 정보, 상기 항공기의 속도 정보, 외부 기온 정보, 풍속 정보 및 풍향 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 수신하는 단계;
    (c) 상기 (a) 단계 또는 상기 (b) 단계에서 수신한 정보를 토대로 상기 항공기의 실내공간에 전달되는 노이즈 정도를 예측하고, 발생된 노이즈를 저감하기 위해 노이즈의 안티 노이즈 파형과, 그 볼륨을 선정하며, 스피커부를 통해 출력하여 소음을 저감하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 제어부는,
    상기 로터의 RPM 값이 소정의 제1기준 이하인 상태에서 상기 제1기준보다 큰 소정의 제2기준 보다 커지는 경우,
    상기 스피커부의 볼륨이 소정의 기준 볼륨까지 점진적으로 증가되도록 상기 스피커부를 제어하는 것을 특징으로 하는
    것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 로터간 RPM 값의 차이가 소정의 범위를 벗어나는 경우,
    (c1) 상기 로터의 출력 값과 비례하도록 상기 로터에 대응되는 상기 스피커의 볼륨을 설정하는 단계,
    (c2) 각각의 상기 로터와 대응되는 상기 스피커 별로 상기 안티 노이즈 파형을 도출하는 단계,
    (c3) 상기 로터와 대응되는 상기 스피커를 통해 상기 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 제어부는,
    상기 항공기의 속도가 소정의 제 1 범위 내 인 경우,
    (c4)상기 항공기의 속도, 풍속, 상기 항공기의 이동 방향 및 풍향을 분석하는 단계,
    (c5) 상기 항공기의 전방에 위치한 상기 스피커의 볼륨을 소정 기준 볼륨보다 상향 조정하여 설정하는 단계,
    (c6) 상기 항공기의 후방에 위치한 상기 스피커의 볼륨을 상기 기준 볼륨보다 하향 조정하여 설정하는 단계,
    (c7) 상기 스피커를 통해 상기 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부가,
    상기 (c) 단계에 후행되며,
    (d) 상기 (c) 단계에서의 노이즈 캔슬링 결과를 실시간으로 수신하고 이를 피드백하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 스피커부의 구동 시,
    상기 마이크부로부터 수신한 상기 주변 소리의 볼륨이 시간에 따라 증가하는 추세를 보이는 경우,
    (d1) 상기 스피커부의 출력이 최소화되도록 상기 스피커부를 제어하는 단계,
    (d2) 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계에서 수신한 정보를 기반으로 상기 안티 노이즈 파형을 재연산하는 단계,
    (d3) 상기 (d1) 단계에서 최소화한 상기 스피커의 볼륨을 다시 높여 재차 상기 안티 노이즈 파형을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노이즈 캔슬링 시스템의 제어방법.

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