[음향카메라] Mercedes-Benz Pass-by 소음 측정 사례(Acoustic Camera, 자동차, Sound, 패스바이 노이즈)

 

목차

 

"관련제품 문의는 로고 클릭 또는 공지사항의 연락처를 통해 하실 수 있습니다."

 

 

 

Gfai 음향카메라 시스템 소개

Gfai 음향카메라 제품 라인

 

 

Gfai tech GmbH는 2006년에 설립된 독일 베를린 소재의 소음·진동 솔루션 전문 기업으로, 세계 최초의 상용 음향카메라(Acoustic Camera)를 개발·생산한 회사입니다. 모회사인 GFaI(Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V., 응용컴퓨터과학진흥협회)는 160명 이상의 연구 인력을 보유한 현대적 연구기관으로, 이미지 처리, 구조 동역학, 신호 처리 등 다양한 분야에서 활동하고 있습니다. Gfai tech는 이 중 소음·진동 측정과 분석 분야를 담당하며, 전 세계에 파트너와 유통망을 갖추고 있습니다.

 

음향카메라는 “눈으로 듣는 기술”이라 불리며, 공간 속에서 발생하는 소리를 시각적으로 보여주는 장비입니다. 원리는 다수의 마이크로폰 배열(어레이)을 통해 동시에 수집한 음향 신호를 분석하여, 소리의 발생 위치와 크기를 2차원 또는 3차원 이미지로 표시하는 것입니다. 이를 위해 빔포밍(Beamforming)과 같은 음원 위치 추적 기법이 활용되며, Gfai는 여기에 자체 개발한 고급 알고리즘(SIFAH, HIBF 등)을 적용하여 정확성과 해상도를 높였습니다.

 

Star Array, Ring Type 음향 카메라

 

시스템은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 구성됩니다.

• 하드웨어에는 다양한 형태의 마이크로폰 어레이(아날로그 및 디지털)가 있으며, 최대 800채널 이상의 동시 측정이 가능합니다. 크기와 형태는 측정 환경과 목적에 맞추어 맞춤 설계가 이루어집니다. 이를 위해 Gfai는 주파수 범위, 공간 해상도, 측정 관심영역(AOI) 등 여러 조건을 고려한 어레이 최적화 설계 프로세스를 보유하고 있습니다.
• 소프트웨어는 NoiseImage Controller와 NoiseImage Analysis로 구성되며, 측정 제어, 데이터 동기화, 분석, 결과 비교, 보고서 생성 등의 기능을 제공합니다.

Gfai 음향카메라는 자동차, 철도, 항공, 기계 산업 등 다양한 분야의 시험 벤치(Test Bench)에서 활용됩니다. 예를 들어, 차량 주행 소음 분석(Pass-by Noise), 기어박스의 회전 상태별 진동·소음 분석, 부품의 누기(Leakage) 감지 등 매우 다양한 응용 사례가 있습니다. 특히, 초음파 대역의 측정 기능을 활용하면 주변 환경 소음을 억제하고, 물에 담그는 방식 없이 빠르고 정확하게 누설 부위를 찾을 수 있습니다.

 

이와 같이 Gfai 음향카메라는 단순한 소음 측정 장비를 넘어, 소음의 원인과 위치를 정확히 찾아내고, 부품별 기여도를 정량화하여 제품 개발 방향을 제시하는 종합 솔루션이라고 할 수 있습니다.

 

 

 

Mercedes-Benz Pass-by 소음 측정 사례

벤츠 ECE R51.03 음향 규격

 

Mercedes-Benz는 ECE R51.03 표준에 따라 차량의 외부 주행 소음을 측정하고, 규제 기준을 충족하기 위한 개발을 진행하고 있었습니다. 기존 표준 측정 방식에서는 차량이 정해진 조건 하에 시험 트랙을 주행하며, 트랙 양측에 배치된 두 개의 마이크로폰을 통과할 때의 소리 크기를 기록합니다. 이 방식은 전체 소음 레벨을 산출하는 데에는 충분하지만, 주행 중 어떤 부품이 소음을 발생시키고 있는지, 그리고 각각이 어느 정도 기여하는지에 대해서는 직접적인 정보를 제공하지 못하였습니다. 그 결과, 소음 피크가 나타났을 때 엔지니어는 경험과 추정에 의존하여 원인을 분석해야 했습니다.

 

PASS BY 노이즈 마이크로폰 측정 SPL

 

이러한 문제를 해결하기 위해 Gfai tech는 Mercedes-Benz와 협력하여 대규모 맞춤형 음향카메라 시스템을 설계하고 구축하였습니다. 해당 시스템은 864개의 마이크로폰이 장착된 대형 어레이와 6대의 동기화된 데이터 레코더로 구성되었으며, Gfai가 자체 개발한 SIFAH(Spherical Integration Farfield Acoustical Holography) 알고리즘을 적용하였습니다. 이를 통해 차량이 측정 구간을 주행하는 동안, 소리의 위치와 강도를 시간 및 공간 축 모두에서 정밀하게 시각화할 수 있었습니다.

 

벤츠 Pass by 노이즈 3차원 측정 및 노이즈 정밀 분석

 

시험은 실내 반무향 챔버에서 시뮬레이션된 Pass-by 환경으로 진행되었습니다. 차량이 주행하는 동안, 음향카메라는 특정 시점—특히 전체 소음이 최대치에 도달하는 순간—의 소음 분포를 3차원 모델 위에 표시하였습니다. 이를 통해 엔지니어는 단번에 어느 부위에서 가장 큰 소리가 발생하는지를 직관적으로 확인할 수 있었습니다.

 

3차원 스캔 화면 동기화 음향 소스 분석 화면

 

또한, Gfai는 부분 음원 분해 기법을 적용하여 각 부품별 기여도를 정량적으로 분석하였습니다. 이를 위해 관심 부위에 ‘체적 유속(Volume Velocity) 소스’를 설정하고, 해당 소스에서 어레이까지의 전달 함수를 계산한 뒤, HIBF(Helmholtz Inverse Beamforming) 알고리즘으로 분석을 수행하였습니다. 그 결과, 시험 차량에서는 타이어가 가장 큰 소음 기여원으로 확인되었으며, 그 다음은 엔진, 마지막으로 배기 시스템이 뒤를 이었습니다.

 

이와 같은 분석 결과를 통해 Mercedes-Benz 개발팀은 소음 저감을 위해 우선적으로 개선해야 할 부품을 명확히 파악할 수 있었습니다. 이는 규제 기준 충족뿐 아니라, 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능 향상과 브랜드의 정숙성 이미지 제고에도 중요한 기여를 하였습니다.

 

 

해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다.  관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)

 

https://famtech.co.kr/sub04/01_01.php

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