불규칙적인 노면소음 발생 저감
타이어 소음을 반대음파로 상쇄
새로운 소음저감 해법 제시 평가
[교통신문 이승한 기자] 현대자동차그룹은 11일 도로에서 발생해 실내로 유입되는 노면소음을 크게 줄여주는 ‘능동형 노면소음 저감기술(RANC)’을 세계 최초로 개발해 앞으로 나올 제네시스 신차에 적용한다고 밝혔다.
ANC는 다양한 유형으로 여러 곳에서 동시에 나타나는 노면소음을 실시간 분석해 이를 상쇄시키는 반대 위상 음파를 발생시켜줌으로써 실내 정숙성을 대폭 향상시켜준다. 기존 수동적인 소음 차단 방식은 차음재나 다이내믹 댐퍼 등을 사용함에 따라 차량 무게가 증가돼 연료소비효율에 불리했다. 그리고 ‘웅웅’ 거리는 저주파 소음 차단도 불완전했다.
그에 반해 능동형 소음 저감기술(ANC)은 마이크 등 상대적으로 가벼운 부품을 쓰면서 저주파 소음도 개선할 수 있어 일부 차량에는 도입됐지만, 기술적 한계로 소음 유형이 일정하고 소음이 언제 발생할 지를 예측할 수 있는 상황에 한정돼 효과가 제한적이었다.
노면소음은 약 0.009초 만에 실내로 전달되는 데다 불규칙적이어서 이를 측정하고 분석한 뒤 상쇄 음파를 즉시 발생시켜 소음을 줄이는 것이 기술적으로 힘들었다는 게 현대차그룹 설명. 그래서 연소시기를 통해 소음 발생 타이밍을 미리 알 수 있고 소음 유형도 일정한 엔진 소음에 한해 주로 이 기술이 적용됐다. 하지만 RANC 기술은 소음 분석부터 반대 위상 음파를 발생하는데 까지 걸리는 시간이 고작 0.002초에 불과하기 때문에 동시다발적으로 발생하는 불규칙한 노면소음을 효과적으로 줄이는 것이 가능하다.
RANC 원리는 반응이 빠른 가속도 센서를 이용해 노면에서 차로 전달되는 진동을 계측하면 ‘디지털 시그널 프로세서(DSP)’라는 제어 컴퓨터가 소음 유형과 크기를 실시간 분석한 뒤 역위상 상쇄 음파를 생성해 오디오 시스템 스피커로 내보내는 방식이다. 그리고 RANC용 마이크는 노면소음이 제대로 상쇄되고 있는지를 지속적으로 모니터링해 DSP가 소음 저감 효과를 높이도록 도와준다.
현대차그룹은 6년여 개발기간을 거쳐 RANC 양산 적용에 성공했다. 특히 KAIST, 번영, ARE, 위아컴 등이 참여하는 산학협력 오픈이노베이션 형태로 선행개발이 진행됐다. 또한 양산 단계에서는 글로벌 차량 오디오 전문업체 ‘하만’과 협업해 완성도를 높였다. RANC 적용으로 감소하는 약 3dB 소음은 이를 적용하지 않았을 때보다 실내 소음에너지가 절반 수준으로 줄어드는 효과를 내는 것으로, 누구라도 쉽게 소음 저감을 체감할 수 있다. 한 체급 더 높은 차량 정숙성을 갖춘 수준이라고 할 수 있다.
RANC 개발로 다양하고 불규칙한 노면소음까지 줄이는 것이 가능해져 기존 소음·진동·떨림(NVH) 저감 기술 한계를 넘어 조용한 자동차 실내 구현이 가능해질 것으로 기대된다. 특히 수소전기차와 전기차는 파워트레인 소음이 거의 없어 상대적으로 노면소음이 두드러질 수밖에 없어 RANC가 적용되면 더욱 효과가 클 것으로 보인다. 현대자동차그룹은 RANC 핵심 요소기술인 센서 위치 및 신호 선정 방법에 대해 한국과 미국에 특허 출원을 완료했다.
이강덕 현대차그룹 연구개발본부 NVH 리서치랩 연구위원은 “RANC는 기존 NVH 기술을 한 단계 도약시킨 혁신적인 기술이다. NVH 저감 기술 분야에서 지속 우위를 확보하고 고객에게 최고 정숙성을 선사하기 위해 노력을 지속할 것”이라고 했다.
