[아무Tech]'귓속의 평화' 만드는 '노이즈 캔슬링'…이어폰부터 자동차까지

반대 파동 이용해 '상쇄 간섭' 효과로 소음 저감
산업현장에서 일상 이어폰으로 대중화된 노이즈 캔슬링…자동차에도 활용

가수 아이유가 20일 서울 JW메리어트 동대문스퀘어 서울 호텔에서 소니코리아의 무선 노이즈 캔슬링 헤드셋 1000X 시리즈의 3세대 모델인 무선 노이즈 캔슬링 헤드폰 WH-1000XM3를 선보이고 있다.2018.9.20/뉴스1 ⓒ News1 이광호 기자

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = '소귀에 경 읽기'

경을 읽는 사람도 답답하지만, 소의 입장에서는 의미 없는 소리를 계속 들어야 하는 고통일 것이다. 소와는 다르게 사람은 듣기 싫은 소리에서 벗어날 수 있다. 바로 '노이즈 캔슬링'의 힘이다.

노이즈 캔슬링은 소리의 본질인 '공기의 진동'을 줄여, 원치 않는 소리를 감소시키는 기술이다. 이 기술은 에너지를 사용하는 액티브 노이즈 캔슬링과 사용하지 않는 패시브 노이즈 캔슬링으로 나뉜다.

패시브 노이즈 캔슬링은 문자 그대로 귀를 꽉 막아서 공기의 진동을 막아버리는 방식이다. 흡음, 방음재로 만든 각종 귀마개, 이어플러그, 귀를 덮는 헤드셋, 귀에 밀착하는 이어폰 등이 대표적이다.

액티브 노이즈 캔슬링(ANC)은 소음에는 소음으로 맞서는 '이이제이' 방법을 사용한다.

여러 파동이 만나면 '간섭 효과'가 나타난다. 한 파동과 반대 형태의 파동이 만나면 서로 상쇄되어 파동이 없는 것과 같은 효과가 나오는 '상쇄 간섭' 현상이 일어난다. ANC는 상쇄간섭을 이용한다. 마이크를 통해 외부의 소음 정보를 수집하고 이에 반대되는 파동을 계산, 스피커로 흘려보내 소음을 거의 없애는 식이다.

예를 들어, 이어폰의 마이크에 인식된 소음이 +5, -10, +17이라면, 그 소음이 귀에 도달하는 타이밍에 맞추어 -5, +10, -17의 소음을 이어폰에서 흘려보내 최종적으로 0, 0, 0으로 소음을 없애는 것이다.

만약 소음과 상쇄 소리의 타이밍이 어긋나면, 소음이 두 배가 될 수 있다. 그렇기 때문에 초기 ANC는 비교적 균일하거나 규칙적인 소음이 들리는 산업현장, 항공기, 헬기 등을 중심으로 도입됐다. 이후 반도체의 소형화와 연산 성능 향상, 배터리 기술의 발전을 통해 이어폰과 같은 소형 기기에도 ANC가 적용되어 더 폭넓게 활용되고 있다.

노이즈 캔슬링 기술은 음향 기기뿐만 아니라 자동차 산업에도 활약 중이다.

현대자동차는 2020년 노면 소음을 줄이는 액티브 노이즈 캔슬링을 개발했다. 이전에는 자동차 산업에서는 주로 흡음재, 차음재를 자동차 내부에 심거나 진동 발생 자체를 줄이는 충격흡수제를 이용해 소음을 조절했다.

이 방식의 경우에는 차체 무게를 늘리게 되거나, 부품의 재질을 바꿔야 해서 연비가 나빠지거나 비용이 커지는 단점이 있다. 또 자동차 자체의 소음은 줄일 수 있어도, 도로와 바퀴가 마찰을 일으키며 발생하는 다양한 노면 소음은 줄이기 어렵다.

현대차가 개발한 노면 소음 저감 기술은 가속도계와 마이크를 이용해 주행시 발생하는 소음 관련 정보를 수집, 프로세서가 상쇄용 소리를 만들어 오디오로 내보내는 구조로 이뤄졌다.

노이즈 캔슬링 기술은 이같이 소음을 줄여 삶의 질을 높여주지만, 동시에 '필요한 소리'도 막아 안전 문제로 이어지기도 한다. 일부 노이즈 캔슬링 제품들은 연산 장치를 조정해서 특정한 주변 소리는 통과시키는 '환경 인식 모드' 같은 기능을 도입하고 있다.

seungjun241@news1.kr