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이어폰도 차도…소음 잡는 노이즈캔슬링

  • 2021.08.22(일) 07:40

[테크따라잡기]
무선이어폰 필수 된 외부소음제거 기능
음파 상쇄 ANC 방식 대세…고급차서도 활용

무선이어폰 시장이 해를 거듭할수록 커지고 있어요. 글로벌 시장조사업체인 카운터포인트리서치는 올해 무선이어폰이 전 세계적으로 3억1000만대가 팔릴 거래요. 이는 작년보다 약 33% 늘어난 규모죠.

글로벌 전자기업들도 잇따라 무선이어폰을 내놓고 있어요. 애플의 '에어팟', 삼성전자의 '갤럭시 버즈', LG전자의 '톤프리' 등이죠. 최근 출시되는 무선이어폰 대부분이 노이즈캔슬링(소음 제거) 기능을 포함하고 있는데요. 이번 테크따라잡기는 노이즈캔슬링 원리에 대해 알아볼 거에요. 보다 쉬운 설명을 위해 삼성전자, 현대자동차의 자료를 참고했어요.

물리적 차단 PNC, 소리로 차단 ANC

노이즈캔슬링 기술은 크게 두가지예요. 기술 원리에 따라 패시브 노이즈캔슬링(Passive Noise Cnacelling·PNC)과 액티브 노이즈캔슬링(Active Noise Cancelling·ANC)으로 나뉘어요. 

삼성전자 갤럭시 버즈 프로(검은색)와 애플의 에어팟 프로 /사진=백유진 기자 byj@

패시브 노이즈캔슬링부터 알아보도록 해요. 패시브 노이즈캔슬링은 외부 소리가 들어오지 못하게 소리가 들어오는 공간을 수동적(Passive)으로 차단한 기술이에요. 수동적이라는 의미가 잘 와닿지 않는다고요? 'Passive'라는 단어를 직역해서 그래요. '물리적'이라고 의역해 표현하는 게 더 적절해요. 

더 쉬운 이해를 위해 예를 들어볼게요. 듣고 싶지 않은 소리를 들을 때 우리는 손을 이용해 귀를 막죠. 이게 바로 물리적으로 소음을 차단한 패시브 노이즈캔슬링의 기본적 원리에요. 이어폰에 이어캡을 씌운 커널형 이어폰이 대표적이에요. 주로 실리콘 소재로 된 이어캡을 사용하는데요. 이어폰을 귀에 꽂으면 이어캡이 물리적으로 소음을 차단하는 역할을 하는 셈이죠.

이제 액티브 노이즈캔슬링에 대해 알아볼까요. 액티브 노이즈캔슬링 원리를 이해하기 위해선 소리에 대한 기본적 개념부터 짚고 가야 해요. 소리는 파동의 형태를 띠고 있어요. 눈에 보이진 않는 파동이 공기(매질)를 통해 귀에 닿으면 우리가 소리를 들을 수 있게 되는 거죠.

이 파동은 서로 합쳐지기도 해요. 두 개 이상의 파동이 합쳐져 진폭이 커지기도(보강 간섭) 하고요, 사라지기도(상쇄 간섭) 해요. 진폭이 커진다는 건 소리가 커진다는 걸 의미해요. 액티브 노이즈캔슬링은 이 두 원리 중 상쇄 간섭의 원리를 이용해요. 즉 진폭을 줄여 소음을 제거한단 얘기죠. 

최근 출시한 무선이어폰 대부분은 액티브 노이즈캔슬링 기술이 활용돼요. 무선이어폰 내부엔 마이크가 장착돼있어요. 이 마이크는 외부 소음을 수집한 뒤 내부 회로에 전달하는 역할을 해요. 내부 회로에서는 이 외부 소음을 분석해 반대의 파동을 만들어 내보내요. 이 과정에서 바로 파동의 상쇄 간섭 원리가 활용되는 거죠.

외부 소음의 파동과 반대인 파동을 내보내면서 진폭을 낮춰 소음을 제거한단 얘기에요. 수치로 쉽게 표현하자면 외부에서 들어온 +5의 파장을 내부 회로에서 -5의 파장을 내보내 합 0을 만들어 진폭을 상쇄키는 거죠. 

자동차에도 활용

자동차에도 노이즈캔슬링 기술이 활용돼요. 노이즈캔슬링을 활용해 주행 중에 발생하는 풍절음(차체가 공기와 부딪히면서 발생하는 소음)과 엔진 소음, 노면에서 올라오는 소음 등을 줄이는 거죠. 예전엔 패시브 노이즈캔슬링만 활용됐는데요. 현재는 기술이 개발돼 액티브 노이즈캔슬링도 함께 사용돼요.

현대차의 세단 모델인 그랜저는 유리를 겹친 이중 접합 구조를 통해 창문 사이에서 발생하는 소음을 줄인데요. 엔진 소음 차단을 위해선 엔진룸에 흡음 패드도 장착하기도 하고요. 이 방식 모두 물리적으로 소음을 차단하는 방식이니 패시브 노이즈캔슬링 기술을 활용한 거죠.

ANC 기능이 탑재된 현대차의 팰리세이드 /사진=현대차 제공

현대차는 스포츠유틸리티차(SUV) 모델인 팰리세이드에 처음으로 액티브 노이즈캔슬링 기술을 활용했어요. 펠리세이드에 마이크, 제어 모듈, 스피커 등이 장착됐는데요. 헤드라이닝(천장)에 위치한 마이크가 소음을 감지하고요. 제어 모듈은 파동을 측정해요. 스피커는 측정한 파동의 반대 파동을 내보내 소음을 감소시켜요.

현대차 프리미엄 모델인 제네시스의 G80은 외부의 휠에도 액티브 노이즈캔슬링 기술이 적용됐어요. G80은 타이어에서 발생하는 소음을 줄이기 위해 중공 흡음 휠을 활용해요. 중공 흡음 휠은 중공실과 흡음 홀로 구성돼 있는데요. 중공실과 흡음 홀은 주행 중 발생하는 타이어 소음과 반대되는 파동을 발생 시켜 소음을 감소시킨대요. 차이점이 있다면 중공 흡음 휠은 스피커와 같은 전자적 장치가 아닌 공기 흐름을 통해 자체적으로 반대 음파를 만들어내요.

[테크따라잡기]는 한 주간 산업계 뉴스 속에 숨어 있는 기술을 쉽게 풀어드리는 비즈워치 산업팀의 주말 뉴스 코너입니다. 빠르게 변하는 기술, 빠르게 잡아 드리겠습니다. [편집자]

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