KR-20260061761-A - ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM FOR SEATS

Abstract

본 발명은 능동 소음 제어 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 차량에 탑재되는 차량내 실장되어 탑승자에게 전달되는 소음을 제거하는 차량 시트용 능동 소음 제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 차량 내 실장되는 하나 이상의 차량 시트 내부로 스피커와 기구적으로 연결되는 도파관 구조 및 혼(Horn)을 부착 또는 매립하여 음향 방사 효율을 높이고 높은 음압을 형성함으로써, 기존 차량 오디오 시스템의 실내 음질을 향상시킴과 더불어 차량 능동 소음 제어 시스템을 구현하여 차량 소음을 최소화하여 보다 쾌적한 차량 운행 환경을 조성할 수 있는 효과가 있다.

Inventors

• 정인지
• 조완호

Assignees

• 한국표준과학연구원

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (6)

1. 이동체에 탑재되는 하나 이상의 시트에 설치되는 시스템으로서, 상기 이동체의 바닥부에 매립되어 소음 상쇄 음향을 출력하는 하나 이상의 스피커; 입력단이 상기 스피커의 출력면에 연결되고, 상기 시트의 내부에 매립 또는 일면에 부착되어 상기 소음 상쇄 음향을 출력단으로 전달하는 하나 이상의 도파관; 및 상기 이동체의 일 영역에 설치되고, 상기 스피커와 전기적으로 연결되어 상기 소음 상쇄 음향을 출력하기 위한 음향신호를 생성하는 제어 장치 를 포함하는 시트용 능동 소음 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트용 능동 소음 제어 시스템은, 상기 출력단으로부터 멀어질수록 직경이 커지는 구조이고, 상기 도파관의 출력단에 연결되어 상기 소음 상쇄 음향을 외부로 송출하는 혼 구조물 을 더 포함하는 시트용 능동 소음 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 시트는 등판 및 헤드 레스트를 포함하고, 상기 혼 구조물은, 상기 등판 또는 헤드 레스트 내부에 매립되는 것인, 시트용 능동 소음 제어 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 이동체에 존재하는 소음에 대하여 반전된 위상의 상쇄신호를 생성하여 상기 스피커에 제공하는 ANC 모듈 을 포함하는 시트용 능동 소음 제어 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 ANC 모듈은, 상기 이동체의 내부 일 영역에 설치되어 상기 소음을 입력받아 상기 ANC 모듈로 전달하는 메인 마이크로폰; 및 상기 도파관의 출력단에 연결되어 상기 도파관을 통해 출력되는 소음 상쇄 음향을 입력받아 상기 ANC 모듈로 전달하는 서브 마이크로폰 과 전기적으로 연결되는 것인, 시트용 능동 소음 제어 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 ANC 모듈은, 상기 서브 마이크로폰으로부터 전달되는 소음 상쇄 음향에 의해 발생하는 음압에 대한 전달함수가 정의되고, 상기 음향신호 생성시, 상기 전달함수에 기반하여 상기 음압에 의한 노이즈를 필터링하는 역함수 필터 를 포함하는 시트용 능동 소음 제어 시스템.

Description

시트용 능동 소음 제어 시스템{ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM FOR SEATS} 본 발명은 능동 소음 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 차량 등에 탑재되어 탑승자에게 전달되는 소음을 제거하는 시트용 능동 소음 제어 시스템에 관한 것이다. 현대의 차량내 탑재되는 차량 전장 시스템은 차량의 기능성을 극대화하는 데 필수적인 요소로서, 엔진 제어 시스템을 비롯하여 안전 시스템, 인포테인먼트, 자동주행 기능 등을 포함한 다양한 전자 장치가 포함된다. 또한, 차량 전장 시스템은 차량의 성능과 안전성을 향상시키며, 연비 개선 및 환경 친화적인 기술 개발에도 기여하고 있다. 이러한 차량 전장 시스템에는 운행과는 직접적인 관련은 없으나, 탑승자의 편의성과 쾌적한 운행을 위한 엔터테인먼트 장치로서 스피커, 플레이어를 비롯한 오디오 시스템도 포함된다고 볼 수 있다. 이중, 스피커는 엔터테인먼트를 전달하는 요소로써 승객들에게 원하는 소리를 제공하거나 음성지원 서비스를 제공하는 수단으로 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 능동 소음 제어(active noise control)와 같이 원하지 않는 소리를 상쇄 간섭하여 제거하는 기술을 구현하는데 활용하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 이와 관련된 선행문헌으로서, 한국공개특허공보 제10-2021-0003671호는 액티브 노이즈 상쇄(ANC, active noise cancellation) 시스템에 관한 것으로, 이차 경로의 추정(즉, 스피커와 오차 마이크로 폰 간의 전달 함수)을 제공하는 이차 경로 필터들에 저장된 모델링된 전달 특성의 정확도를 검증하기 위한 설비 들을 포함하고, 신호 분석 제어기는 오차 마이크로폰으로부터의 오차 신호를 조절하기 위해 추정되는 안티-노이즈 또는 음악 신호들을 사용하여, ANC 불안전성 또는 노이즈 부스팅을 검출하는 구성을 개시하고 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 적용 례를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 전체 구조를 나타낸 도면이다. 도 3은 스피커의 크기에 따라 발생하는 백색 잡음에 대한 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 설치 형태를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 도파관 구조 및 그 특성을 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 설치 형태를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 설치 형태를 나타낸 도면이다. 상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다. 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템을 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 적용 례를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템은, 항공기, 차량(1) 등의 실내에 탑재되는 시트(10)에 적용되어 주변에서 발생하는 소음을 제거하는 역할을 하는 것으로, 기존 차량에 설치되는 스피커(110)를 활용하되, 기구 구조물 형태인 도파관(120)을 연결하고 이를 시트(10)상에 부착 또는 매립함으로써 스피커(110)를 통해 출력되는 소음 상쇄 음향을 도파관(120)을 통해 탑승자 측에 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다. 상세하게는, 본 발명의 시스템은 차량(1)내 설치되어 탑승자가 착석하는 하나 이상의 시트(10)별로 차량(1) 바닥 내 하나 이상의 스피커(110)가 매립될 수 있다. 또한, 스피커(110)와 입력단이 연결되어 그로부터 출력되는 소음 상쇄 음향을 시트(10)의 상부방향으로 전달하여 탑승자 측으로 방출하는 하나 이상의 도파관(120)이 시트(10)의 배면에 부착되거나, 시트(10) 내부로 매립될 수 있다. 여기서, 도파관(120)에 시트(10)에 매립된 구조일 경우, 그 도파관(120)의 출력단은 시트(10)의 헤드 레스트(13)와 인접하여 시트(10) 내부에서 외부로 노출된 형태일 수 있다. 또한, 스피커(110)의 활용 목적에 따라, 시트(10)에 부착하는 스피커(110)의 개수를 늘리거나 줄일 수 있으며, 부착 위치 또한 시트(10)의 구조적인 형상에 따라 변경이 가능하다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 스피커(110)가 차량(1) 바닥면에 배치됨에 따라, 무거운 고출력의 스피커 또는 우퍼와 같이 크기가 큰 스피커를 적용할 수 있으며, 우퍼 또는 서브우퍼와 같이 저주파수 대역을 커버할 수 있는 스피커를 부착하는 경우 기존 구조의 차량(1)과 같이 시트(10)의 일부 영역이나 헤드 레스트(12)에 부착되는 소형 스피커에 대비하여 음향방사효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 이러한 스피커(110)는 차량(1)의 대시보드 측에 설치되는 제어 장치(150)와 전기적으로 연결되어 목적에 따른 음향신호를 입력받아 구동할 수 있다. 그리고, 도파관(120)의 출력단에는 혼 구조물(130)이 기구적으로 연결될 수 있다. 혼 구조물(130)은 음향이 진입하는 방향으로부터 방출되는 방향으로 직경이 넓어지는 구조일 수 있고, 등판(11)의 내부로 매립되거나, 헤드 레스트(13)의 내부에 매립 또는 양측면에 부착될 수 있다. 아울러 도시되어 있지는 않으나, 도파관(120) 및 혼 구조물(130)은 차량(1) 내 각 시트(10)별로 설치될 수 있다. 전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템은 차량 등의 내부 바닥면에 시트와 대응하도록 스피커를 설치하고, 스피커와 연결되는 도파관을 시트의 외부 또는 내부에 배치하여 출력되는 소음 상쇄 음향이 탑승자를 직접 향하도록 함으로써, 보다 효과적인 능동 소음 제어 효과를 기대할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시트용 능동 소음 제어 시스템의 전체 구조를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 능동 소음 제어 시스템은, 차량과 같은 이동체에 탑재되는 하나 이상의 시트에 설치되는 시스템으로서, 이동체의 바닥부에 매립되어 소음 상쇄 음향을 출력하는 하나 이상의 스피커(110), 입력단이 스피커(110)의 출력면에 연결되고, 시트의 내부에 매립 또는 일면에 부착되어 소음 상쇄 음향을 출력단으로 전달하는 하나 이상의 도파관(120), 도파관(120)의 출력단으로부터 멀어질수록 직경이 커지는 구조이고, 도파관(120)의 출력단에 연결되어 소음 상쇄 음향을 외부로 송출하는 혼 구조물(130) 및, 이동체의 일 영역에 설치되고, 스피커(110)와 전기적으로 연결되어 소음 상쇄 음향을 생성하는 제어 장치(150)를 포함할 수 있다. 스피커(110)는 설계자의 의도에 따라 하나 또는, 탑승자의 좌우 귀의 위치를 고려하여 시트 별로 각각 한 쌍이 설치될 수 있으며, 바람직하게는 시트의 하부면으로 차량 바닥면 내 매립되는 형태로 배치될 수 있고, 제1 스피커(111) 및 제2 스피커(112)가 제어 장치(150)에 의한 음향 신호의 재생에 따른 음향을 출력할 수 있다. 도 3은 스피커의 크기에 따라 발생하는 백색 잡음에 대한 측정 결과를 나타낸 도면으로서, 도 3을 참조하면 무향실 내에서 직경이 2 인치(in) 정도의 작은 스피커를 통해 발생시킨 백색잡음과, 도파관이 부착된 직경이 8 인치 정도의 큰 스피커를 통해 발생하는 백색잡음에 대해 측정한 결과를 나타내고 있다(a). 그래프에서 y축은 배경소음레벨에 대한 신호 대 잡음비를 나타낸다(b). 이에 따르