액티브 노이즈 캔슬링 기술과 그 작동 원리에 대해 설명해주세요~

Question

액티브 노이즈 캔슬링이란 무엇인지 알고 싶습니다.

이 기술은 어떻게 소음을 억제할 수 있는 것인가요?

반대로 한계점에 대해서도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

액티브 노이즈 캔슬링(ANC)은 이어폰 안팎의 소리를 “청취”하는 마이크,음파를 반전시키는 ANC 칩셋 그리고 음파를 중성화하여 외부 소리를 없애는 이어폰 내부의 스피커를 기반으로 합니다. 외부에 +2를 적용하고 내부에 -2를 적용하여 0으로 만드는 것과 비슷한 원리입니다.

마이크와 스피커를 사용하여 배경 및 주변 잡음을 줄입니다. 가장 널리 알려진 유형이며 대부분 오버이어 헤드폰에서 사용되었습니다. 이제는 기술이 발전하여 크기가 작아지고 배터리 효율성이 뛰어나기 때문에 진정한 무선 인이어 이어폰에서도 사용할 수 있습니다.

한계점으로는 고주파 구간에서는 액티브 노이즈 캔슬링이 작동하지 않습니다.

Answer 2

안녕하세요. 안상우 과학전문가입니다.

노이즈캔슬링은 외부에서 들어오는 소리가 있을 때 그 소리에 반대되는 음력을 발생에 줌으로써 외부 소리를 중화 시켜 마치 안 들리는 것처럼 만드는 원리 입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

액티브 노이즈 캔슬링은 소음을 상쇄하는 기술입니다. 소리는 파동의 일종이며, 위상이 180도 다른 파동은 서로 상쇄됩니다. 액티브 노이즈 캔슬링은 외부 소음을 센서로 감지하여, 그와 반대 위상의 소리를 발생시켜 소음을 상쇄하는 방식으로 작동합니다 액티브 노이즈 캔슬링의 단점은 외부 소음이 일정해야 효과적으로 작동합니다. 그래서 바람 소리나 엔진 소리와 같은 불규칙한 소음은 억제하기 어렵습니다.

Answer 4

안녕하세요. 홍기윤 과학전문가입니다.

액티브 노이즈 캔슬링의 원리는 쉽게 말해 소리를 소리로 제거하는 것이다. 이어폰이나 헤드폰으로 듣는 음악은 소리이며 소리는 일정한 주파수로 진동하는 파동이다. 이는 옆사람과 나누는 대화, 에어컨 같은 전자장비의 소음도 마찬가지로 파동의 형태를 띠는 소리이다.

이 파동에는 ‘간섭 효과’라는 것이 있다. 이는 두 개 이상의 파동이 서로 만났을 때 파동의 진폭이 더 커지는 ‘보강 간섭’, 사라지는 ‘상쇄 간섭’을 말한다. 보강 간섭은 대개 같은 진폭과 주파수를 갖는 파동이 만나면 동일한 파도가 하나로 합쳐지는 것처럼 진폭이 아주 커지는 것이다. 반면 상쇄 간섭은 진폭과 주파수는 동일한데 그 진행 방향이 마치 거울상처럼 서로 반대 방향의 파동이 만날 때 일어난다. 하나는 상승하며 하강하고 다른 하나는 하강하며 상승하는 파동을 생각해보라.

따라서 액티브 노이즈 캔슬링은 주변에 있는 소음을 마이크로 감지하고 그 소음의 파동을 분석하여 소음을 상쇄할 수 있는 반대 파동을 만들어 이어폰 내부의 스피커로 보내준다. 그렇게 소음과 소음이 만나 무음이 되는 것이다. 그 단계를 일반화하면 첫째, 마이크로 소리를 감지한다. 둘째, 소리를 디지털 신호로 바꾼다. 셋째, 이어폰이나 헤드폰에 있는 처리기를 통해 상쇄 파동 신호를 만든다. 넷째, 그 신호를 다시 소리로 바꿔 보내준다.

출처:KIST