[자동차] 액티브 노이즈 컨트롤 시스템

능동적으로 소리를 만들어 내다 - 자동차의 엔진음 튜닝

차량에서 발생되는 추진소음 (propulsion noise)은 크게 인매니의 흡기소음, 엔진의 기계소음, 익스매니의 배기소음 으로 나뉩니다. 

이중 우리가 엔진음 이라 부르는 소음은 기계소음이 아닌 배기소음으로, 실린더 내의 폭발소음으로부터 발생합니다. 일반적으로는 이들 소음은 최소화 하는 방향으로 기술이 개발되어 있는 상태입니다.

 

출처 : Renault Sport F1 / Flickr.com

그런데 자동차 전문 잡지등을 통해 재미있는 기사들이 올라오고 있습니다. 자동차 엔진음을 튜닝하고 있다는 글들이었는데요. 소음을 튜닝 한다라굽쇼? 

언뜻 보면 이해가 가지 않을 수도 있습니다만…… ‘그것은 실제로 일어났습니다.’ -_-

 

출처 : www.extravaganzi.com

소음을 줄이는 장치는 머플러 혹은 사일런서로 불리우며 일반적으로 차량 하부에 장착됩니다. 원리는 비교적 간단해서 둥근 통 내에 격벽을 설치하고 배기가스가 격벽에 부딪치면서 소음을 줄이는 구조를 가지고 있습니다.

 

출처 :  유튜브 / 사진내 기재

잘 설계된 머플러가 있고 없고의 차이는 꽤 큰데, 길거리 폭주족의 오토바이 소음을 생각해 보시면 됩니다. 

이들 중 대다수는 머플러에 구멍을 뚫어 인위적으로 소음을 키우는 경우가 많죠. 덕분에 귀가 찢어질 듯한 날카로운 소리를 만들면서 폭주질을 시전. 귀를 막고 인상을 찌푸린 적이 한번씩 있으실 겁니다. 

출처 :  사진내 기재

 이에 비해 할리 데이비슨은 10배가 큰 배기량을 가지고 더 낮고 웅장한 배기 을 만들어 냅니다. 조금 시끄러울 수도 있으나 (규제 때문에 어느 상한치를 넘지는 않습니다.) 대개는 잘 조율된 중저음의 배기음을 가지고 있지요.

 

출처 : w8themes.com

잘 만들어진 머플러는 규제도 피하면서 기분 좋은 소리를 만들어 낸 다는 사실. 쉽게 유추가 가능합니다. 그래서 일반적으로 좋은 배기음을 위해 가장 먼저 손봐지는 쪽은 바로 머플러입니다. 

개발 단계부터 업체와 협력하여 주관적인 데이터를 통해 배기음의 조율이 이루어 지지요. 

출처 : www.iitrpr.ac.in 

파이프 전 후에 센서를 달아 소리를 측정해 가면서 구조를 변경합니다. 최근 기술 개발에 따라 시뮬레이션도 돌리기도 하구요. 필요에 따라서 익스매니와 엔진의 어쿠스틱을 노이즈도 조절하지만 역시 메인은 머플러입니다.

출처 : dynamicmuffler.net

그런데 최근 언급된 기사 내용 대로 이를 적극적인 방법으로 튜닝하는 기술들이 탑재되었는데요. 네, 소위 이야기 하는 감성 품질을 탑재시키기 위해 섭니다. 액티브 노이즈 컨트롤(Active Noise Control) 이라 불리는 이 시스템은 소음제거가 목적이 아닌 특정 주파수를 살려 우렁찬 배기음을 만드는 컨셉입니다.

일부 고성능 차량을 중심으로 개발되어왔죠.

 

www.m3fever.com

방법은 크게 두 가지 입니다. 특정 영역의 소음을 증폭, 혹은 특정영역의 소음을 제거. 

아무래도 증폭하는 쪽이 제거하는 쪽보다는 쉽고, 대표적인 케이스가 BMW의 '엑티브 사운드 디자인'과 폭스바겐의 '사운드 액츄에이터' 입니다. BMW는 내부 오디오 시스템을 통해, 폭스바겐은 별도 액츄에이터을 사용한다는 점에서 차이를 보입니다.

출처 : paksystem.co.kr

 

BMW의 '액티브 사운드 디자인'은 크게 어렵지 않은 방법을 사용합니다. 이상적인 엔진음 표본으로 음원 분석을 하고 적절한 범위의 사운드를 골라 증폭시켜주지요. 어디로요? 바로 스퍼커로요. 

출처 : www.extravaganzi.com

출처 : blitzguy.tistory.com

2010년대 후반부터 적용이 시작되어 퍼포먼스를 중시하는 M 시리즈에 장착되어오고 있습니다. 제가 타볼 일이 없으니 그 효과가 어느 정도 일런지는 모르겠습니다만, 실제 엔진음과 만들어진 엔진음 사이의 갭을 잘 줄이는 게 핵심이지 않을까 합니다.

 

출처 : www.topgear.com

반면 폭스바겐의 '사운드 엑츄에이터'는 스피커와 같은 구조의 진동판을 차체에 붙여 소리를 증폭, 감쇄시켜줍니다. 뭐 스피커도 진동판이긴 하니 기술적인 컨셉은 같습니다만 공기를 진동시키지 않고 차체를 진동시킨다는 점이 조금 특이합니다.

출처 : forums.vwvortex.com

엑추에이터를 통해 파형이 선별되어 엔진음이 인위적으로 만들어지는데, 최근 개발된 헤드폰에서도 같은 방법을 사용하여 소리를 튜닝하고 있습니다. 필요한 영역은 증폭, 필요없는 영역은 감쇄를 시켜 소리를 조절합니다.

출처 : www.crutchfield.com

액츄에이터는 엔진룸 서스펜션 스트럿 하우스 윗쪽같은 적당한 공간에 설치되어있고 전원 및 통신 케이블로 연결 되어있습니다. RPM에 따라 작동하도록 셋팅 되어있구요. BMW는 사실 패시브에 가깝고 폭스바겐이 진정한 액티브 타입입니다. 더 진보한 시스템이라고 볼 수 있습니다.

출처 :  www.dailymail.co.uk

그런데 위의 사운드 튜닝을 과연 진정한 튜닝이라고 볼 수 있을까요? 실제 엔진에서 발생하는 노이즈를 메카닉적으로 조율하지 않고, 음파의 특성을 이용한 치팅에 가깝지는 않을까요? 

참고로 실내에서만의 소리를 위해서라면 ‘사운드 레이서’ 라는 제품이 있기도 합니다. 시거잭에서의 쓰로틀 노이즈와 연동되어 엔진음을 만들어준다고 하는데. 소리를 들어보면 ‘재미’있기는 하나 그 이상의 무엇을 느끼기는 힘듭니다. 

 출처 : archiv.aukro.cz

출처 : geekify.com.au

원체 두 자동차 회사가 좋은 차를 만들어 내니 약간의 액티브 타입의 튜닝에 부정적인 입장은 아닙니다만, 역시 감성을 자극하기에는 약간 부족할 수 있겠다는 느낌입니다. (타보고 나면 평가가 달라질런지도 모르겠지만요 -_-;;;)

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