무선이어폰의 노이즈 캔슬링은 어떤 원리인가요?

Question

귀를 덮는 이어폰에서 귀안에 들어가는 이어폰까지 노이즈 캔슬링 기능이 있습니다.소비자의 필요에 의해 기능이 확산되는 추세 같습니다.

노이즈 캔슬링은 층간소음 등 주변음

삭제나 원하는 소리에 집중하도록

도와주는 기능인 것으로 알고 있습니다.

이 노이즈 캔슬링의 원리는 무엇인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.

노이즈 캔슬링 헤드폰은 아주 효과적으로 외부 소음을 제거하는데 헤드폰 안에 감춰진 마이크가 주변의 소리를 듣고 이를 서로 다른 음파 즉, 파형이 정반대인 음파로 변형해 사용자의 귀에 전달하는 것이다. 이 두 음파가 서로를 상쇄시키는 과정을 '상쇄 간섭'이라고 한다. 상쇄 간섭을 통해 헤드폰에서 나오는 음파가 아주 효과적인 소음 제거의 역할을 맡아 결국 헤드폰 바깥의 소음을 다른 방식의 소음을 내서 없애는 것처럼 착각시키는 것이다. 쉽게 말해 오랑캐로 오랑캐를 물리치는 ‘이이제이(以夷制夷)’와 같은 셈이다.

노이즈 캔슬링 기술은 1934년 폴웩이 발표한 주파수 논문을 기초로 1950년대 영국에서 개발됐다. 본격적인 제품은 1984년 루프트한자 항공사가 '젠하이저'에 파일럿용 노이즈 캔슬링 헤드셋 개발 요청을 하면서부터다. 기내에서 느낄 수 있는 제트 엔진의 소음은 대략 80dB 정도다. 이는 한낮 시내 대로변에서 발생하는 교통 소음과 맞먹으며, 오래 들으면 불쾌감을 유발하고 심할 경우 수면 장애나 난청으로 이어질 수 있는 큰 소음이다. 이렇게 시끄러운 소리를 비행 내내 참아야 하니 파일럿으로서는 고역이 아닐 수 없다. 당시 은퇴한 파일럿 10명 중 6명이 소음성 난청에 걸릴 정도로 심각한 직업병 중 하나로 꼽혔다. 파일럿의 난청 방지용 헤드셋에서 출발한 노이즈 캔슬링 기술은 1987년 '보스'와 '젠하이저'가 개인용 모바일 오디오 기기에 적용하며 대중적으로 쓰이기 시작한다.

Answer 2

안녕하세요. 이은수 과학전문가입니다.

소리는 파동으로 전해지는 에너지입니다.

노이즈 캔슬링 기능은 장치가 해당 파동을 먼저 듣고 이 파동과 역의 파동음을 발생시켜 중화 시켜버리는 기능입니다.

원 소리가 파동 1이라면 장치가 이를 읽고 2를 만들어 합쳐 버리면 상쇄가 되어 마치 소리가 없는상태처럼 만드는 기술입니다.

Answer 3

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

노이즈캔슬링은 음파의 간섭효과를 이용한 기술입니다.

음파는 일정한 파장과 주파수를 가지고있는데, 반대되는 위상의 음파와 만나는 경우 상쇄되어 사라지게됩니다.

따라서, 이어폰이 주변소음을 인식하고, 소음과같은 소리의 반대되는 파장을 내보내주면 해당 소리가 삭제되어 나오게됩니다.

또는, 전기신호로써 삭제를 하기도합니다.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 신광현 과학전문가입니다.

노이즈캔슬링은 2가지 방법이 있습니다.

한가지는 PNC 패시브 노이즈 캔슬링

즉 쉽게 말하면 헤드폰이나 이어폰으로 아예 귀로 들어오는 소리는 막는 방법이죠.

그리고 많는 사람이 생각하는 노이즈 캔슬링이 바로

ANC인데 액티브 노이즈 캔슬링이라고 합니다. 소닉에서 처음에 보여준거라 생각하지만 군용에서 사용하던 기술로 파동의 간섭효과를 이용해서 만든 기술입니다.

두 파동이 겹쳤을 때 보강과 상쇄효과가 나타나는데 상쇄효과를 이용합니다. 들어오는 주파수의 반대주파수를 발생시켜 상쇄효과를 일으켜 귀의 소음을 차단합니다. 규칙적이고 반복적인 소리 에어컨소음이나 냉장고 소리등 그런 소리를 잘 축소합니다.

Answer 5

안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.

노이즈 캔슬링은 외부 소음의 파동을 분석해서 그 파동의 상쇄파를 만들어 소리를 없애는 원리입니다

Answer 6

소리는 파장이기 때문에 보강간섭과 상쇄간섭을 할 수 있습니다.

파장은 같은 위치에서 중첩되면 보강 간섭이 일어나고 반대방향으로 중첩되면 상쇄 간섭이 일어나게 됩니다.

이때 노이즈 캔슬링은 상쇄간섭을 이용하여 파장의 진폭을 줄여 소리를 차단합니다.

이어폰의 노이즈 캔슬링이 외부의 잡음에 대해 반대되는 파동을 같은 시간에 발생시켜 외부의 소음을 상쇄시킵니다.