| 연구개발개요 |
- 도시화가 진행됨에 따라 공동주택 주거비율이 증가하고 있으며, 이에 따른 층간소음 문제가 지속적인 사회문제로 대두되고 있음- 슬래브 두께 증가, 바닥 구조 개선, 완충재 적용 등 구조적인 대책은 경량충격음 저감에는 유효하나, 중량충격음 저감에는 효과가 미미한 것으로 알려져 있음- 능동 소음제어 기술은 소음 발생 시 역위상의 음파를 발생시켜 소음을 상쇄시키는 상쇄간섭의 원리를 이용한 기술로서, 특히 저주파 대역의 소음제어에 높은 효율 보임- 본 기술은 슬래브의 진동을 계측하여 발생 소음을 예측하고, 이를 기반으로 역위상의 제어음을 발생시킴으로써 중량충격음 대역의 층간소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 층간소음 제어를 위한 능동형 소음제어 장치의 개발을 목표로 함- 이를 위해 주관/공동연구기관이 확보하고 있는 ANC 기술을 기반으로 공동주택에서 발생하는 20~100Hz 음역의 저주파 층간소음을 4dB 이상 저감시키기 위한 ICT 기반 능동소음제어(ANC) 시스템 개발을 목표로 함 (슬래브 두께 30mm 증가시 중량충격음 약 1.5dB 감소하는 것으로 알려져 있으며, 4dB은 중량충격음에 대한 바닥충격음 차단성능 등급을 1단계 이상 상향시킬 수 있는 성능임)
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| 최종목표 |
최종목표 : 공동주택에서 발생하는 20~100Hz 음역의 저주파 층간소음을 4dB 이상 저감시키기 위한 ICT 기반 능동소음제어(ANC) 시스템 개발？ 주관연구기관 : 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 플랫폼 및 전용앱 개발- 1단계: 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 플랫폼 개발- 2단계: 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 연동 전용앱 개발？ 공동연구기관 : 층간소음 DB 구축 및 유형별 최적 ANC 시스템 개발- 1단계: 층간소음 특성 분석 및 ANC 시뮬레이션 DB 구축을 통해 공동주택 층간소음 저감용 유형별 최적 ANC 시스템 구축- 2단계: 현장적용검증 및 장기운영테스트를 통해 시스템의 안정성과 효율성 확보
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| 연구내용 및 범위 |
층간소음 문제의 핵심인 중량충격음을 효율적으로 저감할 수 있는 능동형 소음제어 시스템 개발을 위한 요소기술 개발 및 상용화를 위한 기술 고도화ㅇ 1차년도 목표 : - 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 알고리즘 개발 - 층간소음 특성 분석 및 ANC 시뮬레이션 DB 구축ㅇ 1차년도 연구내용 및 범위 <공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 알고리즘 개발> 1) 슬래브 구조의 진동특성과 중량충격음 상관관계 분석 - 경계조건, 면적, 뜬바닥 구조, 두께, 철근량, 강도 등 변수에 따른 중량충격음 특성 분석 2) 중량충격원에 의한 슬래브 방사음 예측 알고리즘 개발 <층간소음 특성 분석 및 ANC 시뮬레이션 DB 구축> 1) 공동주택 유형별 층간소음 특성 분석 - 층간소음 유형별 가속도 측정 신호 특성 분석 - 공동주택 구조유형별 층간소음 전파 메카니즘 분석 - 층간소음 유형 분류 및 대응 신호 특성 정의 2) 실시간 ANC 적용을 통한 층간소음 저감효과 분석 - 실시간 ANC 시뮬레이션 시나리오 설계 - 실시간 ANC 시뮬레이션을 위한 층간소음 데이터 수집 - 실시간 ANC 시뮬레이션에 따른 층간소음 저감효과 분석 3) 층간소음 측정방법 정립 및 소음수준 정량화 - 가속도 기반으로 측정한 층간소음 수준 정량화 - 층간소음 측정을 위한 최적 설치 위치 및 방법 도출ㅇ 2차년도 목표 : - 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 플랫폼 개발 - 공동주택 층간소음 유형별 최적 ANC 시스템 구축ㅇ 2차년도 연구내용 및 범위 <공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 플랫폼 개발> 1) 간헐적 중량충격음에 최적화된 ANC DSP 개발 2) 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 구성요소 개발/선정 - ANC용 DSP PCB 프로토타입 개발 - 최적 가속도센서 선정 (MEMS 센서부터 고가의 센서까지 적용성 검토) - 최적 스피커 유닛 선정 (저가부터 고가까지 성능 대비 가격 비교) - 스피커 구동용 앰프 유닛 선정 - 인클로져 설계 및 제작 3) 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템 플랫폼 개발 <공동주택 층간소음 유형별 최적 ANC 시스템 구축> 1) ANC 효과 분석을 위한 시험평가 - 표준 층간소음 측정시험에 의한 ANC 효과분석 - ANC 운용 조건별(설치위치, 방법) 소음저감 효과 정량화 - ANC 효과 증진방안(최적설치, 기구설계 개선) 도출 2) 소음측정 시스템 최적 기능설계 - 저전력 기반의 소음측정 시스템(DAU) 설계 및 선정 - 측정된 가속도를 이용한 층간소음 발생 이력관리 시스템 개발 - ANC를 위한 층간소음 가속도신호 처리 알고리즘 개발 3) 실거주 공동주택 단기 적용테스트를 통한 제품 성능 검증 - 실거주 공동주택 적용을 통한 실제 층간소음 특성 분석 - 단기 적용테스트를 통한 제품 성능 검증 및 층간소음 저감효과 정량화 - 최적 제품 설치방법 도출 및 그에 따른 기구설계 - 단기 테스트 대상 실거주 공동주택 거주자 만족도 조사ㅇ 3차년도 목표 : - 공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템의 제어, 설정, 모니터링을위한 전용앱 개발 - 현장적용 검증 및 장기운영 테스트ㅇ 3차년도 연구내용 및 범위 <공동주택 층간소음 제어용 ANC 시스템의 제어, 설정, 모니터링을위한 전용앱 개발> 1) 주기적 소음발생 리포트 기능을 포함하는 주거자 편의사양 중심의 앱 개발 - 전용앱 기능 정의 및 설계 - 전용앱 화면 디자인 - 전용앱 프로그래밍 (Android, iPhone 등 복수 플랫폼 대응) - 전용앱 안정성 테스트 2) 홈 네트워크 시스템과의 연동을 위한 OpenAPI 개발 - 홈 IoT 네트워크 연동을 통한 스마트 공동주택 관리 시스템 지원 - 다양한 운영체계 대응이 가능한 OpenAPI 개발 <현장적용 검증 및 장기운영 테스트> 1) 실 공동주택 장기 적용테스트를 통한 제품 안정성 및 효과 분석 - 실 공동주택 장기 적용을 통한 실제 층간소음 특성 DB 구축 - 실 공동주택 장기 적용을 통한 제품 성능 검증 및 층간소음 저감효과 정량화 - 제품 장기운영을 통한 기능 및 성능 검증 - 장기운영 결과에 따른 제품 개선방안 도출 2) 기술인증을 위한 성능테스트 - 표준 시험방법을 통한 제품인증 - 다양한 테스트 시나리오 별 층간소음 저감효과 분석 3) 상용화 제품 현장 적용 검증 및 최적화 - 최종 상용제품을 실 공동주택에 설치하여 현장적용성 검토 - 공동주택 유형별 최적 설치 및 운영 방안 도출 - 표준 설치 및 운영 매뉴얼 작성
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