무선 이어폰 노이즈캔슬링 기능의 원리를 알려주세요!

Question

안녕하세요

요즘 다들 무선 이어폰을 많이 사용하시는데요,

고가의 제품에 보면 노이즈캔슬링이라는 기능이 탑재 되어 있더라구요.

신기하게 기능을 키면 주변 소음이 다 차단되는데, 이렇게 되는 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 유용희 과학전문가입니다.

과거 이어폰에서는 소리와 소음을 함께 인식했지만, 노이즈캔슬린 이어폰은 소음만 인식하는 마이크가 장착되어 있고, 소음이 갖고 있는 파동을 인식해서 이를 상쇄하는 파동을 사용하여 소음이 우리에게 들리지 않도록 합니다. 이를 상쇄 간섭이라고 합니다.

이러한 간섭 효과는 서로 다른 파동이 서로 겹칠때 즉 중첩될 때 발생하는데 소리를 증폭시키는 보강간섭과 소리를 상쇄시키는 상쇄간섭이 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 과학전문가입니다.

노이즈 캔슬링 기능을 켜게 되면 주변 소음을 이어폰이 인식을 합니다. 그럼 이어폰에서 인식한 소음과 주파수는 같지만 진폭이 반대인 파형을 만들어줍니다. 그래서 2개의 파형이 만나서 상쇄되어 주변 소음이 차단된것 같은 느낌이 들게 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

노이즈 캔슬링 기술은 파동의 간섭 중 상쇄를 이용한 것입니다. 소리는 공기를 진동시키는 파동이고 외부의 소음은 전부 파동이라고 생각할 수 있습니다. 이 파동을 이어폰이 감지하여 반대로 진동을 시켜 상쇄시켜주는 것입니다. 이러한 원리가 적용된 이어폰이 노이즈 캔슬링입니다.

<참고>

<파동에 간섭>

파동이란 에너지의 흐름이고, 특정한 주파수나 파장을 가지고 있습니다. 흔히 기타줄을 튕기는것도 파동이라고 생각하시면 되고, 빛이나 소리도 파동입니다.

우리는 어릴적 줄넘기를 가지고 막 흔들면서 웨이브를 준적이 있을겁니다. 그런데 이 웨이브를 만약 반대편에서 같은 흔들림을 주면 더욱 증폭됩니다. 하지만 반대편에서 반대의 흔들림을 주면 웨이브는 상쇄되고 말것입니다. 이렇게 증폭되고 상쇄되는것을 두 파동의 간섭 현상이라고 합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김진성 과학전문가입니다.

노이즈 캔슬링의 넓은 의미는 소음을 차단하는 것을 의미하며, 소음을 상쇄시키는 것이라면 어찌되었든 노이즈 캔슬링에 포함되요. 다만 그 방식에 따라 액티브 노이즈 캔슬링(Active Noise Cancellation, ANC)과 패시브 노이즈 캔슬링(Passive Noise Cancellation, PNC)의 두 가지 방식으로 구분합니다.

액티브 노이즈 캔슬링의 경우 소리의 상쇄간섭 현상을 이용한 기술을 의미하고 소리는 일정한 형태를 갖는 파동의 일종이며 이와 반대되는 파동을 같은 시간에 발생시키면 서로 상쇄되는데, 이를 상쇄간섭이 일어났다고 합니다. 이러한 소리의 특성을 이용해서 제거 하려는 소음의 위상 및 진폭을 파악하고 이와 완전히 반대되는 위상과 진폭을 연산해 인위적으로 발생시켜 소음을 제거하는 기술이에요. 대표적인 사용처는 이어폰/헤드폰, 고급 세단 및 SUV, 항공기등이 있죠.

패시브 노이즈 캔슬링의 경우 인위적으로 발생시킨 상쇄간섭을 이용한 소음 제거 기술이 아닌 에너지를 물리적으로 차단하는 물질들을 사용해 소리가 차단되도록 하는 것을 의미해요. 방음재 및 흡음재들을 부착해 소음을 제거하는 것 또한 패시브 노이즈 캔슬링에 해당되며, 액티브 노이즈 캔슬링이 없는 이어폰이나 귀마개를 착용해 소음을 차단하는데 이용하는 것도 패시브 노이즈 캔슬링에 해당됩니다.

즉, 노이즈 캔슬링을 구현하는 방법도 여러가지이며 소음이 많이 발생하는 현대의 생활 전반의 여러 곳에서 쓰이고 있음을 알 수 있습니다.

답변이 도움이 되셨길 바라며 좋은 하루 보내시길 바랍니다.

Answer 5

안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.

노이즈라는 것은 내가 원하지 않는 소리를 없애는 기능입니다. 전자회로에는 저주파 필터, 고주파 필터가 있는데 코일, 커패시터, 저항 등의 값을 적절하게 조절하여 원하는 주파수 영역만 신호를 받아들이도록 할 수 있습니다. 노이즈 캔슬링은 사람 목소리의 주파수 대역만 받아들여 신호른 처리하는 장치입니다. 소음(노이즈)는 사람 목소리세 비해 주파수 너무 낮거나 높은 특성을 가집니다.

Answer 6

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

노이즈캔글링은 파동상쇄간섭을 이용합니다.

아마 소리가 파동으로 되어 있다는 것을 들어보셨을 겁니다. 그리고 파동은 더하거나 뺄수도 있는데 노이즈캔슬링은 이 파동의 마루에 진폭을 더하거나 빼서 해당 소리의 파동을 상쇄시킵니다.

노이즈캔슬링 이어폰은 이런 파동을 캐치하기 위해 이어폰 외부에 작은 마이크 같은 것을 갖추고 있답니다.

Answer 7

안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.

노이즈캔슬링이 적용된 헤드폰 혹은 이어폰에는 외부 소리를 수집할 수 있는 외부 마이크와 기기 내부에 또 다른 회로가 있다. 외부 마이크로 수집된 소음을 내부 회로가 분석하고, 이렇게 분석된 소음과 반대되는 파동의 소리를 만들어내 결국 외부 소음을 아예 상쇄시키는 원리다. 일종의 간섭 현상을 이용한 것이다. 이로써 외부 소음은 최소화되고, 이어폰에서 전달하는 음악 소리에 집중할 수 있는 것이다.

Answer 8

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

노이즈 캔슬링은 외부에서 오는 소리의 파동을 분석해 상쇄하는 파동을 발산하여 소리를 없애는 원리입니다

Answer 9

소리는 파장이며, 파장은 진동을 하는 것이 특징입니다.

이 파장은 중첩되면 보강 간섭이 일어나거나 상쇄 간섭이 일어나게 됩니다.

노이즈 캔슬링은 상쇄 간섭을 이용하여 파장의 진폭을 줄여 소리를 차단합니다.

외부의 잡음에 대해 반대되는 파동을 같은 시간에 발생시켜 상쇄 간섭을 일으키면 노이즈가 사라지게 됩니다.