자동차 풍동 실험에서의 소음 측정과 음향 카메라 활용(Automotive Wind Tunnel, Aeroacoustic Noise, Acoustic Camera, 3D Beamforming)

 

목차

 

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Automotive Wind Tunnel의 소음 측정

 

포르쉐, 폭스바겐 풍동 소음 측정 설계

 

 

자동차 개발에서 풍동(Wind Tunnel) 실험은 공기역학 성능뿐만 아니라 소음 특성을 분석하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 최근 자동차 산업에서는 공력 소음(Aeroacoustic Noise)이 주행 쾌적성과 브랜드 고급감에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 이를 정밀하게 측정하고 개선하는 기술이 필수적이다. Acoustic Camera(음향 카메라)는 이러한 소음원을 시각화하고 정량적으로 분석하는 핵심 도구로 사용된다.

 

Wind Tunnel 이동형 설계도

 

 

풍동 환경에서의 소음 측정은 일반 도로 환경과 달리 일정한 공기 흐름과 다양한 풍향 조건을 재현할 수 있어, 특정 부품에서 발생하는 와류(Vortex)나 난류(Turbulence)로 인한 소음 발생 지점을 정확히 파악할 수 있다. 특히, 외부 미러, 와이퍼, 도어 실(seal), 휠 하우스 등에서 발생하는 고주파 소음은 실내로 전달되어 승차감을 저해할 수 있기 때문에, 이를 개선하는 것이 주요 목표이다.

 

 

Sphere Microphone array 차량 실내 음향 및 풍동 음향 비교

 

 

소음 측정에는 일반적으로 "Delay-and-Sum" 방식의 빔포밍(Beamforming) 기술이 사용된다. 이는 다수의 마이크로폰 어레이로부터 수집된 음향 신호의 시간 지연을 보정하여 특정 공간상의 음향 강도를 추정하는 방식이다. 풍동에서는 차량 주변에 다양한 형태의 마이크 어레이를 배치하며, 최근에는 3D-Beamforming 기법이 사용되어 보다 입체적인 소음원 분석이 가능해졌다. 이를 통해 차량 외부 및 내부로 전달되는 소음의 전파 경로를 가시화하고, 각 부품이 기여하는 소음의 크기를 정량화할 수 있다.

 

 

3차원 빔포밍 음향 카메라 분석 화면

 

 

풍동 실험에서는 측정의 정확성과 시간 효율성이 중요하다. 따라서 gfai tech의 Acoustic Camera와 같은 시스템은 모듈화된 하드웨어와 고성능 데이터 레코더를 통해 신속한 측정과 분석을 가능하게 한다. 또한, 풍향 변경(Wind Shift)과 같은 다양한 조건에서도 안정적인 측정이 가능해야 한다. 소음 데이터는 주파수별, 시간별 분석과 함께 사진 또는 영상 형태의 소음 지도(Acoustic Map)로 표현되며, 이를 바탕으로 자동차 설계 개선과 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 최적화가 진행된다.

 

이러한 기술을 활용하면 프로토타입 단계에서부터 소음을 사전에 예측하고, 생산 단계에서는 품질 관리에 활용할 수 있어 개발 비용 절감과 빠른 ROI(투자 대비 효과)를 기대할 수 있다

 

 

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