• Research Article

    Signal synchronization method for depth information transmission of high-speed underwater vehicle

    고속 수중 이동체의 심도 정보 전송을 위한 신호 동기화 기법

    Joo-Hyoung Lee, Geun-Hyeok Lee, Jeong-Ha An, Ki-Man Kim, Min-Su Han, and Seong-Yong Kim

    이주형, 이근혁, 안정하, 김기만, 한민수, 김성용

    This paper deals with a method of transmitting depth information of a high-speed underwater vehicle. The depth information signal transmitted from the ...

    본 논문은 수중 고속 이동체의 심도 정보를 전송하는 방법을 다룬다. 고속 이동체로부터 전송되는 심도 정보 신호는 높은 주파수 변동성을 갖고 수신된다. 제안한 ...

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    This paper deals with a method of transmitting depth information of a high-speed underwater vehicle. The depth information signal transmitted from the high-speed mobile object is received with high frequency variability. In the proposed method, we apply not only frequency synchronization but also additional synchronization on the time axis like the existing method. In the case of a Doppler frequency bank with less resolution than the conventional method through simulations performed in the environment moving up to 50 kn, and the depth information is recovered using the proposed method, the error rate of 6 % ~ 9 % is reduced to 0.2 % ~ 1 %.


    본 논문은 수중 고속 이동체의 심도 정보를 전송하는 방법을 다룬다. 고속 이동체로부터 전송되는 심도 정보 신호는 높은 주파수 변동성을 갖고 수신된다. 제안한 방법에서는 기존의 방법처럼 주파수 동기화뿐만 아니라 시간 축에서 추가로 동기화 하는 방법을 적용하였다. 최대 50 kn로 이동하는 환경에서 수행된 모의실험을 통하여 기존의 방법보다 낮은 해상도를 갖는 도플러 주파수 뱅크를 형성하고, 제안한 방법을 사용하여 심도 정보를 복구한 경우 기존에 6 % ~ 9 %이었던 오류율이 0.2 % ~ 1 %로 낮아진 오류 성능을 나타내었다.

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    March 2020
  • Research Article

    Numerical investigation of blade tip vortex cavitation noise using Reynolds-averaged Navier-Stokes simulation and bubble dynamics model

    Reynolds-averaged Navier-Stokes 해석과 기포동역학 모델을 이용한 날개 끝 와류 공동 소음의 수치적 고찰

    Garam Ku, Cheolung Cheong, and Hanshin Seol

    구가람, 정철웅, 설한신

    In this study, the Eulerian/Lagrangian one-way coupling method is proposed to predict flow noise due to Blade-Tip Vortex Cavitation (BTVC). The ...

    본 연구에서는 날개 끝 와류 공동(Blade-Tip Vortex Cavitation, BTVC)과 이에 기인한 유동 소음을 예측하기 위하여 Eulerian/Lagrangian 연성 해석기법을 제안하였다 ...

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    In this study, the Eulerian/Lagrangian one-way coupling method is proposed to predict flow noise due to Blade-Tip Vortex Cavitation (BTVC). The proposed method consists of four sequential steps: flow field simulation using Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques, reconstruction of wing-tip vortex using vortex model, generation of BTVC using bubble dynamics model and acoustic wave prediction using the acoustic analogy. Because the CFD prediction of tip vortex structure generally suffers from severe under-prediction of its strength along the steamwise direction due to the intrinsic numerical damping of CFD schemes and excessive turbulence intensity, the wing-tip vortex along the freestream direction is regenerated by using the vortex modeling. Then, the bubble dynamics model based on the Rayleigh-Plesset equation was employed to simulate the generation and variation of BTVC. Finally, the flow noise due to BTVC is predicted by modeling each of spherical bubbles as a monople source whose strength is proportional to the rate of time-variation of bubble volume. The validity of the proposed numerical methods is confirmed by comparing the predicted results with the measured data.


    본 연구에서는 날개 끝 와류 공동(Blade-Tip Vortex Cavitation, BTVC)과 이에 기인한 유동 소음을 예측하기 위하여 Eulerian/Lagrangian 연성 해석기법을 제안하였다. 제안한 방법은 크게 연속적인 4단계로 구성되며, 각각 전산유체역학을 이용한 유동장 모사, 와류모델을 이용한 날개 끝 와류의 재구성, 기포 동역학 모델을 이용한 BTVC의 생성, 그리고 음향상사법을 이용한 음향파 예측이다. 일반적으로 전산유체역학 자체가 지니는 고유한 수치감쇠와 과도한 난류 강도로 인해 와류 강도를 심각하게 작게 예측하므로, 유동방향의 날개 끝 와류는 와류모델을 사용하여 재생하였다. 다음으로 Reyleigh-Plesset 방정식에 기반한 기포 동역학 모델을 사용하여 BTVC의 발생과 변화를 모사하였다. 마지막으로 BTVC에 의한 유동소음을 각각의 구형 버블을 그 부피 시간변화율의 변화율에 크기가 비례하는 홀극원으로 모델링하여 예측하였다. 제안한 수치 방법의 유효성을 예측값과 측정값을 비교하여 검토하였다.

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    March 2020
  • Research Article

    Design of piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer for wideband ultasonic radiation in air

    공기 중 광대역 초음파 방사용 압전 박막 기반 초소형 초음파 트랜스듀서의 설계

    Hongmin Ahn, JaeHyeok Jin, and Wonkyu Moon

    안홍민, 진재혁, 문원규

    In this paper, the design of piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer (pMUT) for wideband ultrasonic radiation in air was investigated. One of the ...

    본 논문에서는 공기 중 광대역 초음파 방사용 압전 박막 기반 초소형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer, pMUT)의 설계 연구가 진행되었다 ...

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    In this paper, the design of piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer (pMUT) for wideband ultrasonic radiation in air was investigated. One of the methods to achieve wide frequency bandwidth in single device is modeling the transducer to multi-resonance system. The new pMUT was designed as a multi-resonance system with the addition of a suitable acoustic structure to the front and back of a thin film structure. A new pMUT consisting of thin film parts, radiation parts, and packaging parts is designed with a Lumped Parameter Model (L.P.M). Finally, it was validated as a Finite Element Method (FEM) simulation. The final designed pMUT achieved a frequency band of 102 kHz ~ 132 kHz (-3 dB).


    본 논문에서는 공기 중 광대역 초음파 방사용 압전 박막 기반 초소형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer, pMUT)의 설계 연구가 진행되었다. 하나의 트랜스듀서로 광대역을 달성하는 방법 중 하나는 다공진 시스템으로 설계하는 것이다. 새로운 pMUT은 박막 구조의 앞면과 뒷면에 적절한 음향 구조를 추가하여 다공진 시스템을 구현하도록 설계되었다. 박막 앞쪽은 도파관 구조로 모델링된 방사 파트로, 박막 뒷쪽은 음향 공동으로 모델링된 패키징 파트로 이루어져있다. 박막 파트, 방사 파트, 패키징 파트로 구성된 새로운 pMUT은 집중 변수 모델로 설계되었으며, 최종적으로 유한요소해석으로 검증되었다. 최종 설계된 pMUT은 102 kHz ~ 132 kHz (-3 dB)의 주파수 대역을 달성하였다.

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    March 2020
  • Research Article

    An effective method to reduce the contraction and expansion noise of air conditioner

    에어컨 실내기의 수축팽창 소음 저감 방법

    Kang-Hwan Kim and Won-Jin Kim

    김강환, 김원진

    A method to reduce the Contraction and Expansion (CE) noise occurred in an air conditioner is investigated. The noise is measured during ...

    에어컨 운전 중에 발생하는 실내기의 수축팽창 소음 현상을 분석하고 , 발생위치를 평가한다. 그리고 마찰실험을 통하여 수축팽창 소음을 유발하는 인자를 규명하고자 한다. 먼저 항온 ...

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    A method to reduce the Contraction and Expansion (CE) noise occurred in an air conditioner is investigated. The noise is measured during the cooling and heating phases in a temperature and humidity chamber to identify the generating phenomenon of CE noise of the air conditioner and the decomposition method is used to estimate its occurrence location. The CE noise of an air conditioner is known to be caused by a stick-slip phenomenon generated by joints of parts connected to the lower decor. Thus a friction experiment was conducted to investigate noise inducing factors. Also, this study established evaluation criteria to effectively analyze the results from friction experiments. Experimental results indicate that increasing surface roughness on both sides of joints is effective. Accordingly, the effect of increased surface roughness on joints of upper and lower decor of air conditioners is evaluated to see its feasibility in a temperature and humidity chamber.


    에어컨 운전 중에 발생하는 실내기의 수축팽창 소음 현상을 분석하고 , 발생위치를 평가한다. 그리고 마찰실험을 통하여 수축팽창 소음을 유발하는 인자를 규명하고자 한다. 먼저 항온·항습챔버에서 운전 환경 조건별로 수축팽창 소음의 발생횟수 및 특성을 분석하고, 분해법을 이용하여 냉방 및 난방 시 모두 하부 데코에서 발생하는 것을 확인하였다. 실내기에서 발생하는 수축팽창 소음은 하부 데코와 연결되는 부품들과의 체결부에서 발생하는 스틱슬립 현상에 의한 것으로 이러한 소음을 유발하는 인자를 규명하기 위하여 마찰실험을 진행하였다. 또한 마찰실험 결과의 효과적 분석을 위하여 십점평균 산출법을 도입하고, 실험 결과에서 Acrylonitrile Butadiene Styrene(ABS) 재질 간에 접촉하면 스틱슬립 현상을 유발하며 체결부의 양면에 표면조도를 증가하는 것이 소음저감에 효과적임을 확인하였다.

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    March 2020
  • Research Article

    Noise distribution analysis and noise barrier measures of thermal power plant

    화력발전소의 소음분포 해석 및 방음벽 대책

    Jun-Ho Yun and Won-Jin Kim

    윤준호, 김원진

    An analysis model of noise map is proposed to evaluate and reduce the acoustical noise of power plant and its surroundings. The ...

    발전소 소음을 저감하기 위해서는 여러 가지 설비요소의 소음원에 대해 설계단계에서부터 정확한 소음예측을 수행하고, 과도한 소음에 대해서는 효과적이고 경제적인 방음대책의 수립이 필요하다. 이에 ...

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    An analysis model of noise map is proposed to evaluate and reduce the acoustical noise of power plant and its surroundings. The sound powers of many noise sources are estimated by measuring the sound levels of major equipments in the power plant. The analysis of noise has been made by using ENPro that is a commercial program for environmental noise prediction. The proposed model is verified by comparing the results from noise analysis and measurement at several points of the power plant units 1 through 4, and residential areas. It is shown that noise map simulation using the proposed model has a reliability, since the overall noise level approximates within the error of ±2 dB. Furthermore, through noise analysis, the increasing effect of noise due to newly established units 5 and 6 on residential areas is also analyzed. Consequently, the noise barrier is designed to meet an environmental noise standard and satisfy low cost and safety conditions.


    발전소 소음을 저감하기 위해서는 여러 가지 설비요소의 소음원에 대해 설계단계에서부터 정확한 소음예측을 수행하고, 과도한 소음에 대해서는 효과적이고 경제적인 방음대책의 수립이 필요하다. 이에 본 논문에서는 발전소지역 및 주변 주택지역을 포함한 소음분포 해석 가능 모델을 제안하고, 주택지역의 소음저감 방법을 수립하였다. 발전소의 주요 소음원에 대한 소음레벨의 측정을 통하여 음향파워레벨을 평가하고, 설계도면 및 지형정보를 이용하여 소음전달에 영향을 주는 지형 및 지물 등을 최대한 상세히 모델에 포함함으로써 발전소 및 주택 지역의 소음분포를 효과적으로 해석할 수 있는 모델을 수립하였다. 수립된 소음 해석 모델의 신뢰성은 주요 위치에서의 소음레벨 해석 결과와 측정 결과를 비교하여 검증하였으며, 이를 바탕으로 신규호기의 증설에 의한 인근 주택지역에서의 소음 영향도를 평가하고, 발전소의 가동 시에 소음환경기준을 만족시키는 방음벽을 제안하였다.

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    March 2020
  • Research Article

    Noise evaluation method of DC motor according to change of load

    부하에 따른 DC모터 소음 평가법

    Su-Ho Cha and Sung-Hwan Shin

    차수호, 신성환

    Motor noise is a major concern in order to improve perceptual feeling of car interior sound due to increased motor usage in ...

    자동차에서의 모터 사용 증가로 자동차 실내 음질(sound quality) 향상을 위해 모터 소음이 주요 관심사이다. 본 연구의 목적은 부하변화에 따른 모터 소음 ...

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    Motor noise is a major concern in order to improve perceptual feeling of car interior sound due to increased motor usage in passenger cars. The purpose of this study is to propose factors that can represent the acoustic performance of motor noise according to the change of load. To this end, at first, it is shown that power spectrum and total loudness are not fit for noise performance, and then, PNB, partial loudness related to the brush friction component, and PNR, partial loudness related to the torque ripple component are investigated as factors representing motor noise. The performance curve of motor noise using PNB and PNR is proposed to identify trends of motor noise according to the loads. The curve could be a guide for the noise control, the selection of motor, and the improvement of a system.


    자동차에서의 모터 사용 증가로 자동차 실내 음질(sound quality) 향상을 위해 모터 소음이 주요 관심사이다. 본 연구의 목적은 부하변화에 따른 모터 소음 성능을 나타낼 수 있는 인자를 제안하는 것이다. 이를 위하여, 파워스펙트럼과 라우드니스가 소음 성능을 나타내는데 적합하지 않음을 확인하였고, 브러쉬 마찰 성분과 관련된 부분라우드니스(PNB)와 토크 리플 성분과 관련된 부분라우드니스(PNR)가 소음 성능을 나타내는 인자로 파악되었다. 그리고 PNB와 PNR를 이용하여 부하에 따른 모터 소음의 변화 특성을 나타내기 위한 방법으로 모터 소음 성능 곡선을 제안하였다. 이 곡선은 소음 제어, 모터 선정 및 시스템 개선을 위한 가이드로 활용될 것으로 기대된다.

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    March 2020
  • Research Article

    Underdetermined blind source separation using normalized spatial covariance matrix and multichannel nonnegative matrix factorization

    멀티채널 비음수 행렬분해와 정규화된 공간 공분산 행렬을 이용한 미결정 블라인드 소스 분리

    Son-Mook Oh and Jung-Han Kim

    오순묵, 김정한

    This paper solves the problem in underdetermined convolutive mixture by improving the disadvantages of the multichannel nonnegative matrix factorization technique widely used ...

    본 논문은 블라인드 소스 분리 분야에서 널리 사용되는 멀티채널 비음수 행렬 분해 기법의 단점을 개선하여 미결정 복잡한 혼합 환경에서 문제를 해결한다. 공간 ...

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    This paper solves the problem in underdetermined convolutive mixture by improving the disadvantages of the multichannel nonnegative matrix factorization technique widely used in blind source separation. In conventional researches based on Spatial Covariance Matrix (SCM), each element composed of values ​​such as power gain of single channel and correlation tends to degrade the quality of the separated sources due to high variance. In this paper, level and frequency normalization is performed to effectively cluster the estimated sources. Therefore, we propose a novel SCM and an effective distance function for cluster pairs. In this paper, the proposed SCM is used for the initialization of the spatial model and used for hierarchical agglomerative clustering in the bottom-up approach. The proposed algorithm was experimented using the ‘Signal Separation Evaluation Campaign 2008 development dataset’. As a result, the improvement in most of the performance indicators was confirmed by utilizing the ‘Blind Source Separation Eval toolbox’, an objective source separation quality verification tool, and especially the performance superiority of the typical SDR of 1 dB to 3.5 dB was verified.


    본 논문은 블라인드 소스 분리 분야에서 널리 사용되는 멀티채널 비음수 행렬 분해 기법의 단점을 개선하여 미결정 복잡한 혼합 환경에서 문제를 해결한다. 공간 공분산 행렬에 기반을 둔 기존의 연구들에서, 단일 채널의 파워게인 및 상관관계와 같은 값으로 구성된 행렬의 각 요소는 높은 분산으로 인해 분리된 소스의 품질을 저하시키는 경향이 있다. 이 논문에서는 추정된 소스들을 효과적으로 클러스터링하기 위해 레벨 및 주파수 정규화를 수행한다. 따라서 새로운 공간 공분산 행렬 및 효과적인 클러스터 쌍별 거리함수를 제안한다. 본 논문에서는 제안된 행렬을 공간 모델의 초기화에 활용하여 공간 모델의 향상된 추정과 이를 바탕으로 상향식 접근법에서의 계층적 응집 클러스터링에 활용함으로써 분리된 음원의 품질을 향상시켰다. 제안된 알고리즘은 ‘Signal Separation Evaluation Campaign 2008 development dataset’을 활용하여 실험을 하였다. 그 결과 객관적인 소스 분리 품질 검증 도구인 ‘Blind Source Separation Eval toolbox’를 활용하여 대부분의 성능향상지표에서의 향상을 확인하였으며, 특히 대표적인 수치인 SDR의 1 dB ~ 3.5 dB 정도의 성능우위를 검증하였다.

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    March 2020
  • Research Article

    A study on user defined spoken wake-up word recognition system using deep neural network-hidden Markov model hybrid model

    Deep neural network-hidden Markov model 하이브리드 구조의 모델을 사용한 사용자 정의 기동어 인식 시스템에 관한 연구

    Ki-mu Yoon and Wooil Kim

    윤기무, 김우일

    Wake Up Word (WUW) is a short utterance used to convert speech recognizer to recognition mode. The WUW defined by the user ...

    음성 인식기를 대기모드에서 동작 모드로 전환하기 위해 발화하는 짧은 단어를 기동어(Wake Up Word, WUW)라고 하며, 음성 인식기를 실제로 사용하는 사용자가 ...

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    Wake Up Word (WUW) is a short utterance used to convert speech recognizer to recognition mode. The WUW defined by the user who actually use the speech recognizer is called user-defined WUW. In this paper, to recognize user-defined WUW, we construct traditional Gaussian Mixture Model-Hidden Markov Model (GMM-HMM), Linear Discriminant Analysis (LDA)-GMM-HMM and LDA-Deep Neural Network (DNN)- HMM based system and compare their performances. Also, to improve recognition accuracy of the WUW system, a threshold method is applied to each model, which significantly reduces the error rate of the WUW recognition and the rejection failure rate of non-WUW simultaneously. For LDA-DNN-HMM system, when the WUW error rate is 9.84 %, the rejection failure rate of non-WUW is 0.0058 %, which is about 4.82 times lower than the LDA-GMM-HMM system. These results demonstrate that LDA-DNN-HMM model developed in this paper proves to be highly effective for constructing user-defined WUW recognition system.


    음성 인식기를 대기모드에서 동작 모드로 전환하기 위해 발화하는 짧은 단어를 기동어(Wake Up Word, WUW)라고 하며, 음성 인식기를 실제로 사용하는 사용자가 지정한 기동어를 사용자 정의 기동어라고 한다. 본 논문에서는 이러한 사용자 정의 기동어를 인식하기 위해 기존의 Gaussian Mixture Model-Hidden Markov Model(GMM- HMM) 기반의 시스템, Linear Discriminant Analysis(LDA)를 적용한 LDA-GMM-HMM 기반의 시스템과, LDA- GMM-HMM 모델에서 GMM을 Deep Neural Network(DNN)로 대체한 LDA-DNN-HMM 기반의 시스템을 제작하고 각 시스템의 사용자 정의 기동어 인식 성능 및 비기동어 거절 성능을 비교한다. 또한 기동어 인식기의 체감 성능을 향상시키고자 각 모델에 threshold를 적용하여 기동어 인식 실패율을 약 10 % 수준으로 감소 시킨 후에 비기동어(non-WUW)의 거절 실패율을 비교 평가한다. Threshold 적용시에 LDA-DNN-HMM 기반의 시스템의 경우 기동어 인식 실패율 9.84 % 수준에서 비기동어 거절 실패율이 0.0058 %의 인식 성능을 나타내어 LDA-GMM-HMM 시스템보다 약 4.82배 향상된 비기동어 거절 성능을 나타낸다. 이러한 결과는 본 논문에서 제작한 LDA-DNN-HMM 모델이 사용자 정의 기동어 인식 시스템을 구축하는데 효과적임을 입증한다.

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    March 2020
  • Research Article

    Speaker verification system combining attention-long short term memory based speaker embedding and I-vector in far-field and noisy environments

    Attention-long short term memory 기반의 화자 임베딩과 I-vector를 결합한 원거리 및 잡음 환경에서의 화자 검증 알고리즘

    Ara Bae and Wooil Kim

    배아라, 김우일

    Many studies based on I-vector have been conducted in a variety of environments, from text- dependent short-utterance to text-independent long-utterance. In this ...

    문장 종속 짧은 발화에서 문장 독립 긴 발화까지 다양한 환경에서 I-vector 특징에 기반을 둔 많은 연구가 수행되었다. 본 논문에서는 원거리 잡음 환경에서 ...

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    Many studies based on I-vector have been conducted in a variety of environments, from text- dependent short-utterance to text-independent long-utterance. In this paper, we propose a speaker verification system employing a combination of I-vector with Probabilistic Linear Discriminant Analysis (PLDA) and speaker embedding of Long Short Term Memory (LSTM) with attention mechanism in far-field and noisy environments. The LSTM model’s Equal Error Rate (EER) is 15.52 % and the Attention-LSTM model is 8.46 %, improving by 7.06 %. We show that the proposed method solves the problem of the existing extraction process which defines embedding as a heuristic. The EER of the I-vector/PLDA without combining is 6.18 % that shows the best performance. And combined with attention-LSTM based embedding is 2.57 % that is 3.61 % less than the baseline system, and which improves performance by 58.41 %.


    문장 종속 짧은 발화에서 문장 독립 긴 발화까지 다양한 환경에서 I-vector 특징에 기반을 둔 많은 연구가 수행되었다. 본 논문에서는 원거리 잡음 환경에서 녹음한 데이터에서 Probabilistic Linear Discriminant Analysis (PLDA)를 적용한 I-vector와 주의 집중 기법을 접목한 Long Short Term Memory(LSTM) 기반의 화자 임베딩을 추출하여 결합한 화자 검증 알고리즘을 소개한다. LSTM 모델의 Equal Error Rate(EER)이 15.52 %, Attention-LSTM 모델이 8.46 %로 7.06 % 성능이 향상되었다. 이로써 본 논문에서 제안한 기법이 임베딩을 휴리스틱 하게 정의하여 사용하는 기존 추출방법의 문제점을 해결할 수 있는 것을 확인하였다. PLDA를 적용한 I-vector의 EER이 6.18 %로 결합 전 가장 좋은 성능을 보였다. Attention-LSTM 기반 임베딩과 결합하였을 때 EER이 2.57 %로 기존보다 3.61 % 감소하여 상대적으로 58.41 % 성능이 향상되었다.

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    March 2020