The Journal of the Acoustical Society of KoreaISSN:1225-4428(Print) 2287-3775(Online)한국음향학회

본 논문에서는 실제 작동 조건을 고려하여 냉장고 증발기 입구 배관에 대해 수치적으로 유동해석 및 소음해석을 진행하여 냉매음의 발생메커니즘을 분석했다. 냉장사이클의 팽창과정을 고려하여 4개의 작동조건을 선정 후 경계조건으로 부여했다. 응축기 출구부터 증발기 입구까지 영역에 대해 R600a냉매의 온도 변화 및 상변화를 고려하여 이상유동해석을 진행했다. 소음해석 결과 증발기 입구 근처 영역이 모세관 대비 높은 소음기여도를 가지는 것을 확인했다. 소음해석 결과를 기포 순간 음압과 비교하여 냉매소음 개선을 위한 배관영역을 제시했다.

최근, 심해역 수중 음파전달 특성을 기반으로 안정적인 수중 표적을 탐지하기 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 심해 환경인 동해 중북부 해역에서 수심 약 1,800 m 부근에 수중청음기를 설치하여 저주파수(200 Hz) 음원을 이용한 전달 손실을 측정 및 분석하였다. 또한, 실측한 전달 손실 값의 비교 및 분석을 위하여 보유하고 있는 해양 환경 자료 기반 Range-dependent Acoustic Model(RAM) 모델을 통해 음파 전달 모델링을 수행하였다. 그 결과, 심해 평탄한 지역(Flat)과 오르막(Upslope) 지역에서 측정한 전달 손실 결과와 모델링 결과가 유사하게 나타남을 확인하였다. 해당 결과를 기반으로 수심 및 계절에 따른 음향 탐지 환경 분석을 수행하였다. 센서가 표층보다 저층에 위치할 때 탐지 확률 및 위치 탐지 결과가 상대적으로 높게 나타났으며, 음파의 하향 굴절로 인하여 탐지 거리가 수심의 약 5 ~ 7배로 나타남을 확인하였다. 해당 연구 결과는 심해 환경에서의 수중음향 특성 및 수중 음원 위치 추정 등의 응용에 기여할 것으로 판단된다.

본 연구는 함정 프로펠러에서 발생하는 수중 방사 소음을 저감하기 위해 능동 소음 제어 적용을 위한 예비 연구로 진행되었다. 본 연구에서는 가상 제어기를 이용한 능동 소음 제어 시뮬레이션을 이용해 능동소음제어(Active Noise Control, ANC) 에 따른 수중 프로펠러 소음의 저감 효과 및 음장 변화를 예측하였다. 시뮬레이션 결과, 수중 프로펠러는 낮은 주파수의 날개통과 주파수(Blade Passing Frequency, BPF) 성분을 가졌으나 충격 파형 특성을 갖는 것으로 나타났다. 이에 FxLMS 알고리즘 ANC를 이용해 수중 프로펠러 소음을 저감하기 위해서는 40 kHz 이상의 높은 샘플링 레이트를 갖는 제어기가 필요하였다. 또한, 단일 입력 단일 출력(Single-Input Single-Output, SISO) ANC의 경우 에러 마이크 방향으로 소음 저감이 가능하였지만 에러 마이크와 반대 방향에서는 소음이 증가하는 현상이 나타났다. 본 연구에서는 시뮬레이션을 통해 수중 프로펠러 소음에 대한 ANC 적용을 위한 조건 및 ANC 적용에 따른 저감 성능을 확인하였으며, 이를 통해 함정 프로펠러 소음에 대한 능동소음제어를 위한 선행조건 및 검증 단계에 대해 제시하였다.

잡음이 입출력에 모두 존재하는 경우 완전 최소 자승법이 최소 자승법보다는 더 나은 추정 성능을 낸다는 것이 알려져 있다. 완전 최소 자승법을 사용할 경우 실시간 성을 더하기 위해서 Recursive Total Least Squares(RTLS) 알고리즘이 제안되어 있다. 그러나 RTLS 알고리즘을 사용할 때 역행렬 계산에서 오는 수치적인 불안정성을 지닌다. 본 논문에서는 RTLS의 알고리즘 구조의 수치적 불안정성을 줄이기 위한 방법을 제안한다. 이 알고리즘을 위해서 백색화 과정을 도입한 새로운 RTLS를 제안한다.

감정과 관련된 다중 모달리티 신호의 심층 학습을 통한 상호보완적 정보 공유의 이점을 고려하여, 본 논문에서는 Electroencephalogram(EEG) 신호와 해당 오디오 신호를 기반으로 한 다중 모달리티 감정인식 방식을 제안한다. 제안하는 방식에서는 먼저 EEG 신경망(EEGNet)과 Temporal Convolution Network(TCN) 신경망을 사용하여 뇌전도 신호로부터 시공간 특징을 추출하고, 사전학습된 VGG신경망과 TCN 신경망을 사용하여 해당 오디오 신호로부터 시공간 특징을 추출한 다음, Conformer 메커니즘을 적용하여 뇌파 및 해당 오디오 특징을 병합하여 모델링함으로써 4가지의 감정 상태를 인식하였다. 감정인식에 널리 사용되는 DEAP 데이터세트에서 실험을 수행한 결과, 제안된 방식이 EEG 신호만 사용한 이전 연구와 비교하여 향상된 정확도를 보여주었다.

본 논문은 모바일 기기를 통해 수집된 소리와 활동 정보를 통해 사용자의 비상상황을 인식하여 알려주는 실내 비상인식 알람 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템에서는 모바일 기기의 마이크로 입력되는 실내 공간 사운드, 그리고 모바일 기기 내에 장착된 가속도계와 자이로스코프의 신호를 셀프 어텐션 잔차 시간적 합성곱 신경망(Self-Attentive Residual Temporal Convolutional Networks, SARTCN)에 적용함으로써 비상상황을 인식하고 모바일 전송 시스템을 사용하여 모니터링되는 사람의 상태를 보호자나 가족에게 신속하게 전달한다. 학습을 위해 실제 모바일 기기를 통해 녹음된 사운드 데이터 및 가속도계, 자이로스코프의 신호를 활용하여 비상상황을 인식하는 실험을 수행하였으며, SARTCN은 사운드 이벤트 인식과 활동인식의 통합한 실내 비상 상황 인식에서 93.7 %의 높은 정확도를 보여주었다. 제안하는 시스템은 노인과 어린아이와 같이 도움이 필요한 사람들의 비상상황을 자동으로 감지하고 대처하는 모니터링 시스템에 효과적으로 적용될 수 있다.

명음소음은 프로펠러 날개에서 박리되는 와류가 구조물과 공진하여 발생하는 강한 소음현상이다. 명음소음은 발생 시 선원의 안락성을 저해하고 해양생태계에 악영향을 미치기 때문에 효과적인 저감대책이 필요하나, 수신되는 신호의 주파수 변조현상으로 인해 해당 소음원에 대한 효과적인 분석이 어렵다. 본 연구에서는 명음소음의 위치추정을 위한 음향 신호모델을 제안하였고, 명음소음원을 단극자 소음원으로 가정하고 발생위치를 추정할 수 있는 역산기법을 제안하였다. 해당 기법은 단일 청음기만을 이용한 명음소음 분석 방법을 제공하여 설계 및 운용 단계에서 명음소음 방지대책 수립을 가능하게 한다. 제안된 신호모델을 이용한 역산기법은 실험과 수치해석 분석을 통해 성능의 유효성을 검증하였다.

본 논문은 갈대밭 면적 축소와 환경오염 등으로 인해 갈대청 공급이 제한되어 있고, 갈대청 대체 재료 연구도 없는 상황이라 기초연구가 필요한 상황이다. 그래서 대금연주자들의 의견을 기반으로 갈대청 특성과 대체 재료의 물성과 음향특성을 비교하여 대체 재료를 제안하고자 한다. 먼저 청음 결과를 살펴보면 B 갈대청을 가장 선호(57 %)하였고, 그다음으로 A 갈대청을 선호(25 %)하였다. 갈대청 물성 기준으로 대체 재료를 제안하고자 한다. 갈대청의 탄성률은 약 0.7 GPa ~ 1 GPa이고, low-density polyethylene는 1.08 GPa로 범주에 들어 대체 재료로 제안할 수 있다. 음향 분석은 A, B 갈대청과 C(low-density polyethylene)를 비교하였다. A는 역취에서 평균 2.2 kHz ~ 20 kHz에서 음압이 상승하였고, B는 평취, 역취에서 평균 2.9 kHz ~ 16 kHz에서 음압이 상승하였고, C는 저취, 평취, 역취에서 평균 1.5 kHz ~ 4.7 kHz에서 음압이 상승하였다. 8 kHz 기점으로 A, B와 C가 나뉜 것을 확인할 수 있었다. 8 kHz이상 구간은 치찰음 성분이 포함된 구간이며 음색 특징의 주요 요인으로 살펴볼 수 있었다. 음색 선호 결과는 C를 33 % 선호하며 ‘저품질 갈대청의 특성을 나타낸다.'는 연주자 의견을 받았다. 이 자료는 갈대청 대체 재료 연구에 기반이 될 것으로 기대된다.

기존의 초음파 이미징은 회절 한계로 인해 공간 분해능이 제한된다. 초음파 지역화 현미경(Ultrasound Localization Microscopy, ULM)은 조영제를 사용하여 이 회절 한계를 극복하고 초고해상도 이미징을 달성할 수 있으나, 주로 혈관 이미징에 제한되며 단일 고해상도 이미지를 생성하기 위해 수만 장의 저해상도 이미지를 획득해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 연구는 새로운 초음파 기반 구조화 조명 현미경(ultrasound-based Structured Illumination Microscopy, uSIM) 기법을 제안한다. 본 논문에서 제안한 기법은 초음파 시뮬레이션 및 인체조직 모사 팬텀 실험에서 평가되었으며, 개선된 공간 분해능을 보여주었다. 실험 결과는 uSIM 기법이 특정 조직에 국한되지 않고 개선된 공간 분해능을 달성하며, 고해상도 이미지를 생성하는데 단 9장의 저해상도 영상만 필요함을 보여주었다. 본 기법은 다양한 의료용 초음파 진단 응용 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구는 층간소음 성가심에 영향을 미치는 인구사회학적 요인을 분석하고자 수행되었다. 2021년 광주 사회조사 데이터(4,905가구 대상)를 대상으로 통계 분석과 나이팅게일 로즈 다이어그램를 활용하여 분석을 실시하였다. 연구 결과, 종사상 지위, 일 여부, 그리고 행정구역이 층간소음 성가심과 통계적으로 유의미한 관계가 있는 것으로 나타났다. 구별 분석에서는 광산구가 가장 높은 성가심 응답률을 보였다. 고용 상태별로는 임시 및 일용 근로자 그룹에서 성가심 비율을 보였다. 본 연구는 광주광역시의 층간소음 성가심이 다양한 인구사회학적 요인들의 복잡한 상호작용에 영향을 받고 있음을 밝혔다. 이러한 결과는 지역별, 계층별 특성을 고려한 맞춤형 소음 관리 정책 수립의 필요성을 시사한다.

실제 어린이의 뛰어다님을 모사하는 바닥충격음 발생원인 “아이뜀이”를 활용하여 실내화 10종, 매트류 10종 및 그 조합 10종에 대한 실험을 실시하였다. 매트류에 대해서는 “아이뜀이”와의 충격원 비교를 위해 기존 충격원인 태핑머쉰과 고무공에 대한 실험도 병행 시행하였다. “아이뜀이”를 충격원으로 하였을 때, 실험 대상 구조별로 성능 구분을 할 수 있어 실내화나 매트류에 대한 변별력이 있는 충격원임을 확인할 수 있었다. 그리고, “아이뜀이”는 실제 어린이의 뛰어다님을 모사하였기 때문에 우리나라 공동주택에서 실내화나 매트류를 적용하였을 경우의 현실적인 저감량을 파악할 수 있을 것으로 기대된다. 매트류에 대한 기존 충격원의 실험 결과, 태핑머쉰은 시편의 성능을 과도하게 평가할 수 있는 소지가 있었고 반대로 고무공은 과소하게 평가할 수 있음을 확인하였다. 따라서 두 가지의 기존 충격원은 실제 상황을 반영한다는 측면에서는 매트류의 성능 평가에 적절한 충격원은 아니라고 할 수 있다.

소음은 불쾌감을 유발하며 인간의 전반적인 행동기능에 영향을 미친다. 소음으로 인한 스트레스를 정량화하려는 다양한 시도가 지속되고 있으며, 생체반응은 자각 이전의 스트레스를 감지 및 추적할 수 있다는 점에서 잠재적 지표로 주목받고 있다. 하지만, 관련 선행 연구를 살펴보면 소음의 유형, 실험 환경 및 설계, 측정 지표 및 방법 등으로 인하여 합의된 결과를 도출하기 어려운 실정이다. 본 연구의 목적은 소음에 의해 유발된 스트레스를 생체 반응으로 측정한 연구를 분석하여, 소음의 유형에 따른 스트레스의 생체 반응과 그 경향을 고찰하는데 있다. PubMed와 Web of Science에서 ‘Noise’, ‘Stress’, ‘뇌전도(Electroencephalogram, EEG)’, ‘심전도(Electrocardiogram, ECG)’, ‘광혈류(Photoplethysmogram, PPG)’ 등의 핵심어를 사용하여 최근 6년간의 문헌을 검색하고 선정 기준에 부합하는 18편의 연구를 선정한 후, 주제범위 문헌고찰 방법으로 문헌의 일반적 특성, 소음의 특성, 측정방법 및 지표, 생체 반응의 경향, 소음 유형에 차별화된 생체지표에 대해 분석하였다. 분석 결과, 20대 성인 대상자, 평균 28.5명을 대상으로, 실험실 환경에서 스피커를 통하여 소음이 제시되었으며, 소음과 함께 인지 과제를 사용하여 스트레스를 유발하였다. 소음 스트레스 지표로 EEG의 경우 주파수 대역별 신호의 크기, ECG의 경우 심박수, 심박 변이도, 고주파-저주파 비율을 사용하였다. 소음 스트레스에 대한 EEG와 ECG 지표별 반응 분석 결과, 소음의 유형에 따라 EEG 주파수 대역별 지표와 ECG 변이도 지표가 상이한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 다양한 생체 지표와 반응이 효과적인 소음 관리와 소음 저감 기술의 평가지표로서 활용될 수 있음을 시사한다.

사운드스케이프 평가에서 바이노럴 녹음은 실제 환경과 유사한 소리 경험을 제공하는 중요한 역할을 하지만, 착용형 바이노럴 마이크로폰은 신체 특성에 따라 녹음 결과와 심리음향지표가 달라질 수 있어 이에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 인공머리 시뮬레이터와 착용형 바이노럴 마이크로폰 두 종류(인이어 타입 및 헤드폰 타입)를 대상으로 사운드스케이프 평가에서 바이노럴 마이크로폰의 종류 및 측정자 간 측정 결과를 비교 분석 하였다. 현장에서 직접 녹음한 물소리, 도로교통 소음, 사람소리와 생성한 핑크노이즈를 이용하여 평가를 진행했다. 바이노럴 마이크로폰 간 성능 비교 분석 결과, 인이어 타입과 헤드폰 타입의 바이노럴 마이크로폰 간 유의미한 차이가 나타났다. 특히 A-가중 등가소음레벨과 Loudness, Sharpness에서 인공머리 시뮬레이터와 헤드폰 타입은 차이가 작았으나, 인이어 타입과는 큰 차이를 보였다. 또한, 바이노럴 마이크로폰 종류 및 착용자에 의한 결과를 비교했을 때, 헤드폰 타입은 인이어 타입보다 인공 머리 시뮬레이터와 유사한 값을 보였고, 착용자에 의한 차이도 인이어 타입에서 더 크게 나타났다. 또한, 핑크노이즈와 물소리에서 두 마이크로폰 간 차이가 컸으며, 사람소리와 도로교통 소음에서는 비교적 유사한 결과를 나타냈다. 본 연구는 다양한 바이노럴 마이크로폰으로 측정된 데이터를 분석하여 장비와 측정자 간 변수가 측정 결과에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 그러나 본 연구는 녹음된 소리에 대한 물리적 음향 지표 분석만을 다루었으며, 실제 청취자가 소리를 들을 때의 차이는 반영되지 않았다. 따라서 향후 연구에서는 청취자의 소리 인식을 분석하기 위해 주관적 평가와 물리적 음향 지표 평가를 함께 수행하고, 그 결과를 물리적 음향 분석과 비교할 필요가 있다.

본 논문은 국내 라멘구조와 무량판구조 공동주택의 바닥충격음 차단성능 수준을 파악하고, 이러한 구조형식이 공동주택 바닥충격음 관련 사회문제 개선에 대안이 될 수 있는지를 알아보며, 향후 필요한 연구 방향을 제시하기 위해 수행되었다. 이를 위해 관련 연구를 검토하고 해당 구조에 거주하는 주민들의 소음 인식조사를 실시하였다. 문헌고찰 결과 실험실 연구 또는 목업 연구가 현장 연구에 비해 부족하며, 현장연구는 변수 통제의 한계로 정확한 성능 비교가 어려움을 확인하였다. 또한 공동주택 거주자들을 대상으로 한 설문조사 결과, 벽식구조와 라멘/무량판구조 거주자 간의 음환경 인식에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 향후 실제 구조형식이 확인된 현장에 방문하여 거주자들의 인식조사를 수행할 필요가 있다. 또한 바닥충격음 차단성능 사후확인제도 도입에 따른 구조별 차단성능 데이터와 거주자 인식 간의 상관성 분석에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

바닥충격음 저감을 위해 많은 기술이 제시되어 왔으며 기존 공동주택 바닥충격음 저감을 위한 바닥구조 개발 및 적용이 진행 중에 있다. 이에 대해, 본 연구는 슬래브 두께 210 mm 미만 노후 공동주택을 대상으로 바닥구조 개선 및 모르타르 두께 변화를 통해 바닥충격음의 저감성능을 파악하고자 하였다. 두 공동주택을 대상으로 세대 내 바닥구조 및 천장구조를 개선하는 주택과 모르타르 두께를 달리하여 바닥구조를 개선하는 주택으로 구분하였다. 모르타르 두께는 기초모르타르 20 mm∼50 mm, 마감모르타르 40 mm∼70 mm로 차이를 두어 동일 공동주택의 네 세대를 대상으로 적용하였다. 세대 내 바닥충격음은 KS F ISO 16283-2:2015를 통해 측정하여 KS F　ISO 717-2:2020에 따라 평가하였다. 측정결과, 기존 바닥구조 대비 중량충격음은 17 dB, 경량충격음은 16 dB 저감되는 효과를 보였다. 또한, 중량충격음은 기초 및 마감 모르타르의 두께가 두꺼움에 따라 높은 저감효과를 보였고 경량충격음은 Ethylene Vinyl Acetate (EVA) 및 Expanded Polystyrene(EPS)가 적용되는 완충재 및 마감모르타르 타설 시 저감효과가 뚜렷하게 나타났다. 다만, 노후 공동주택 리모델링 시 특정 주파수 대역의 공진현상이 발생할 수 있다. 따라서 모르타르를 포함하여 구성요소별 바닥충격음 저감에 효과적인 주파수 특성을 충분히 고려하여 바닥구조를 형성해야 한다.