Household refrigerator radiates noise of which the pattern is dependent on the operating condition of its parts, such as compressor, flow fans, etc. Thus the refrigerator noise has a variety of frequency characteristics. Therefore, it is required to consider the noise characteristics for evaluating ...
Household refrigerator radiates noise of which the pattern is dependent on the operating condition of its parts, such as compressor, flow fans, etc. Thus the refrigerator noise has a variety of frequency characteristics. Therefore, it is required to consider the noise characteristics for evaluating the noise quality and eventually developing the sound quality index of the refrigerator noise. In this study, five units of household refrigerator were selected to measure their noises that were used to generate sound sources for jury test of the study. The measured noises of five refrigerators were divided into ten kinds of sound source by considering operating condition and frequency characteristics. Additionally, the ten sources were each edited to have the same SPL of 30 dBA. Totally twenty kinds of sound sources (10-original SPL, 10-edited SPL 30 dBA) were evaluated by twenty-two subjects, and compared with their sound quality metrics. It was found that only the loudness of the metrics was meaningfully correlated with the subjective evaluation. The rests, sharpness, roughness and fluctuation strength, were not related. The conclusion of this study is that a new sophisticated index is necessary to be developed to qualitatively evaluate the household refrigerator noise.
Household refrigerator radiates noise of which the pattern is dependent on the operating condition of its parts, such as compressor, flow fans, etc. Thus the refrigerator noise has a variety of frequency characteristics. Therefore, it is required to consider the noise characteristics for evaluating the noise quality and eventually developing the sound quality index of the refrigerator noise. In this study, five units of household refrigerator were selected to measure their noises that were used to generate sound sources for jury test of the study. The measured noises of five refrigerators were divided into ten kinds of sound source by considering operating condition and frequency characteristics. Additionally, the ten sources were each edited to have the same SPL of 30 dBA. Totally twenty kinds of sound sources (10-original SPL, 10-edited SPL 30 dBA) were evaluated by twenty-two subjects, and compared with their sound quality metrics. It was found that only the loudness of the metrics was meaningfully correlated with the subjective evaluation. The rests, sharpness, roughness and fluctuation strength, were not related. The conclusion of this study is that a new sophisticated index is necessary to be developed to qualitatively evaluate the household refrigerator noise.
냉장고 소음 평가에 사용할 소음원 추출을 위하여 모든 냉장고 타입에 포함하여 총 5대의 냉장고(Type A: 2대, Type B: 1대, Type C: 1대, Type D: 1대)를 선정하였다. 그리고 동일한 조건에서의 소음을 추출하기 위하여 시험 냉장고를 처음 작동시켜 충분한 시간이 지난 후에 동일한 냉장 사이클이 반복되는 조건에서 소음을 측정하였다.
이 연구는 여러 가지 냉장고 소음을 측정하여 냉장고의 작동 사이클에 따라 4가지 타입으로 분류하였고 각각의 타입에 대하여 대표 냉장고의 소음을 선정하였으며, 청음 평가(jury test)를 통해 주관적 음질 평가를 수행하였다. 그리고 주관 평가의 결과를 요인 분석법(factor analysis method)을 이용하여 냉장고 소음을 가장 잘 표현할 수 있는 어휘(verbatim)를 선정하였고 음질 4대 지표 등의 객관적 음질 지표와 주관 평가 사이의 상관도를 분석하였다.
여러 명의 평가자를 대상으로 실시하는 심리음향학(psychoacoustics)의 시험은 현장에서 실제 음원을 녹음하는 정밀도뿐만 아니라 청음 평가를 실시할 때 실험실에서 음원을 재생하는 시스템과 시험 절차의 신뢰성이 중요하다. 따라서 이 연구에서는 일반적인 가정용 냉장고 방사 소음의 주요 주파수와 음압레벨(sound pressure level, SPL)을 고려한 마이크로폰과 스피커 그리고 녹음과 재생 시스템을 선정하여 사용하였다.
이 연구는 여러 가지 냉장고 소음을 측정하여 냉장고의 작동 사이클에 따라 4가지 타입으로 분류하였고 각각의 타입에 대하여 대표 냉장고의 소음을 선정하였으며, 청음 평가(jury test)를 통해 주관적 음질 평가를 수행하였다. 그리고 주관 평가의 결과를 요인 분석법(factor analysis method)을 이용하여 냉장고 소음을 가장 잘 표현할 수 있는 어휘(verbatim)를 선정하였고 음질 4대 지표 등의 객관적 음질 지표와 주관 평가 사이의 상관도를 분석하였다.
냉장고 소음은 압축기, 기계실홴, 고내홴에 의한 소음과 냉매 유수음, 제상 소음이 함께 발생하며 특정 부품의 작동 유무에 따라 특성이 다른 소음을 방사한다. 이 연구에서는 다양한 냉장고 소음 중에서 대표적인 음원을 선정하기 위하여 최근 시판되고 있는 다양한 냉장고 모델에 대하여 특정한 홴 부품의 적용 유무에 따라 4가지 타입으로 분류하였고 분류 방법을 Table 1에 나타내었다. 냉장고 소음 평가에 사용할 소음원 추출을 위하여 모든 냉장고 타입에 포함하여 총 5대의 냉장고(Type A: 2대, Type B: 1대, Type C: 1대, Type D: 1대)를 선정하였다.
이 연구에서는 부품의 작동 유무에 따라 다양한 주파수 특성의 소음을 방사하는 냉장고의 성질을 고려하여 소음을 분류하였고 청음 평가를 실시하였다. 그리고 청음 평가의 결과를 통계 분석하였으며 객관적 음질 지표와 상관도를 분석하였다.
냉장고 소음은 주된 주파수 범위가 3 kHz 이하에 있고 음압레벨은 25 dBA에서 35 dBA로 비교적 작은 크기의 특성을 가진다. 이 연구에서는 원음을 최대한 왜곡 없이 녹음하고 재생하기 위하여 가청 음역대에서 평평한 주파수 특성을 가지는 SENNHEISER사의 콘덴서 지향성 마이크로폰과 50 Hz에서 20 000 Hz 범위에서 평평한 주파수 특성을 가지는 GENELEC 사의 8040B 스피커를 사용하여 재생 시스템을 구축하였다. 그리고 냉장고 소음을 AD 변환하여 녹음하고 DA 변환하여 재생하는 장치로 TASCAM 사의 HD-P2를 이용하였다.
대상 데이터
이러한 점을 고려하여 10개 음원(Type A: 1개, Type B: 3개, Type C: 3개, Type D: 2개)을 선정하였다. 그리고 이 연구에서는 음질 평가에 있어서 소음의 크기에 의한 변수가 배제된 결과를 함께 비교하기 위하여 앞의 10가지 음원의 크기를 인위적으로 조정하여 SPL값이 30 dBA으로 동일하게 제작된 10개 음원을 추가로 준비하였다. Table 2에는 현장에서 실제로 측정한 냉장고 소음의 음원 10개와 크기를 동일하게 조정하여 제작된 10개 음원의 ID와 SPL값을 나타내고 있다.
이 연구에서는 다양한 냉장고 소음 중에서 대표적인 음원을 선정하기 위하여 최근 시판되고 있는 다양한 냉장고 모델에 대하여 특정한 홴 부품의 적용 유무에 따라 4가지 타입으로 분류하였고 분류 방법을 Table 1에 나타내었다. 냉장고 소음 평가에 사용할 소음원 추출을 위하여 모든 냉장고 타입에 포함하여 총 5대의 냉장고(Type A: 2대, Type B: 1대, Type C: 1대, Type D: 1대)를 선정하였다. 그리고 동일한 조건에서의 소음을 추출하기 위하여 시험 냉장고를 처음 작동시켜 충분한 시간이 지난 후에 동일한 냉장 사이클이 반복되는 조건에서 소음을 측정하였다.
1의 무향실 A와 같이 설치하였다. 냉장고 소음의 수음 위치는 냉장고의 전면과 후면의 소음 특성을 동시에 반영할 수 있는 냉장고의 우측면 중심에서 0.5 m 떨어지고 높이 1.0 m 위치로 선정하였다. 냉장고 소음은 주된 주파수 범위가 3 kHz 이하에 있고 음압레벨은 25 dBA에서 35 dBA로 비교적 작은 크기의 특성을 가진다.
냉장고 소음의 주관 평가를 위하여 순음 청력검사를 통과한 22세에서 30세의 남자 18명과 여자 4명(총 22명)의 평가자가 참가하였다. 평가자들은 예비시험을 통하여 청음 평가의 절차와 주의사항 등을 숙지할 수 있도록 하였으며, 피로감에 의한 평가의 오류를 줄이기 위해 이 시험을 실시하기 전에 충분한 휴식을 취하였다.
이 연구에서는 냉장고 소음의 주관적 평가를 위하여 4가지 타입의 냉장고에서 측정한 정상상태 소음 중에서 대표성이 있는 음원을 선정하였다. 음원을 선정하기 위하여 작동 조건에 따라 변화하는 냉장고 소음 특성을 고려하였다.
3의 A 구간과 B 구간의 소음은 동일한 냉장고에서 방사되지만 소음 특성은 다르다. 이러한 점을 고려하여 10개 음원(Type A: 1개, Type B: 3개, Type C: 3개, Type D: 2개)을 선정하였다. 그리고 이 연구에서는 음질 평가에 있어서 소음의 크기에 의한 변수가 배제된 결과를 함께 비교하기 위하여 앞의 10가지 음원의 크기를 인위적으로 조정하여 SPL값이 30 dBA으로 동일하게 제작된 10개 음원을 추가로 준비하였다.
데이터처리
무향실 A에서 측정된 소음 신호와 반무향실 B에 재생된 소음의 일치성을 확인하기 위하여 Fig. 1(b)의 반무향실 B와 같이 청음 평가에서 평가자의 귀가 위치할 스피커의 음향 축(acoustical axis)에서 1.0 m 거리의 점에서의 신호와 냉장고 소음의 수음점에서의 신호를 LMS test.Lab를 이용하여 분석하고 비교하였다. Fig.
이 연구에서는 부품의 작동 유무에 따라 다양한 주파수 특성의 소음을 방사하는 냉장고의 성질을 고려하여 소음을 분류하였고 청음 평가를 실시하였다. 그리고 청음 평가의 결과를 통계 분석하였으며 객관적 음질 지표와 상관도를 분석하였다. 그 결과 SPL의 차이가 있는 소음의 경우에는 소음의 크기가 냉장고 소음의 청감에 가장 영향을 주며, 반대로 소음의 크기가 유사한 경우에는 압축기가 작동할 때 발생하는 고주파수 소음이 청감 반응에 큰 영향을 주었다.
0을 이용하였다. 먼저 표본 적합성을 판별하기 위하여 20개의 음원을 이용하여 KMO 검정과 Bartlett 검정을 수행했다. 일반적으로 KMO 검정값이 0.
이 연구에서는 음질 4대 지표와 5가지 어휘의 주관 평가의 평균인 냉장고 소음 품질 점수 사이의 상관도를 분석하기 위해 회귀직선과 실제 값의 적합성을 나타내는 결정계수(coefficient of determination, R2)를 계산하였다. 독립변수 X와 종속변수 Y로 이루어진 회귀모형이 존재할 때 결정계수는 식 (1)에서 (3)으로 구할 수 있다.
이론/모형
요인분석의 인자 추출 방법으로 주성분 분석(principle component analysis)을 사용하였고 인자 회전 방법으로 배리맥스(VARIMAX) 직교 회전을 사용하였다. 요인 분석 결과, 5가지 어휘와 유의한 상관성을 가지며 61.
요인 분석법은 변수들 간의 상호 연관성을 분석해 공통된 인자를 추출하여 유사한 변수끼리 묶는 방법으로 변수의 수를 줄이는 통계적 차원 감소 기법이다. 이 연구에서는 음원에 대한 주관적 평가시험에서 사용한 5가지 어휘 중에서 냉장고 소음의 특징을 가장 잘 대표할 수 있는 어휘를 결정함과 동시에 각 음원에 대한 주관 평가 점수 도출을 위하여 요인 분석법을 사용하였다. 먼저 요인 분석의 결과가 의미있기 위해 표본의 변수들 간에 어느 수준 이상의 상관관계가 있는지 표본 적합성을 검정해야 한다.
성능/효과
그리고 청음 평가의 결과를 통계 분석하였으며 객관적 음질 지표와 상관도를 분석하였다. 그 결과 SPL의 차이가 있는 소음의 경우에는 소음의 크기가 냉장고 소음의 청감에 가장 영향을 주며, 반대로 소음의 크기가 유사한 경우에는 압축기가 작동할 때 발생하는 고주파수 소음이 청감 반응에 큰 영향을 주었다. 나아가 청음 평가 결과와 음질 지표의 상관도를 분석한 결과 loudness 이외의 지표는 냉장고 소음의 청감을 반영하지 못했다.
그 결과 SPL의 차이가 있는 소음의 경우에는 소음의 크기가 냉장고 소음의 청감에 가장 영향을 주며, 반대로 소음의 크기가 유사한 경우에는 압축기가 작동할 때 발생하는 고주파수 소음이 청감 반응에 큰 영향을 주었다. 나아가 청음 평가 결과와 음질 지표의 상관도를 분석한 결과 loudness 이외의 지표는 냉장고 소음의 청감을 반영하지 못했다. 그러므로 냉장고 소음의 음질을 객관적인 지표로 도출하기 위해서는 요인 분석으로 도출된 ‘거친’ 소음 특성과 압축기의 작동으로 인해 생기는 소음 특성을 반영할 수 있는 새로운 지표의 개발이 필요하다.
후속연구
나아가 청음 평가 결과와 음질 지표의 상관도를 분석한 결과 loudness 이외의 지표는 냉장고 소음의 청감을 반영하지 못했다. 그러므로 냉장고 소음의 음질을 객관적인 지표로 도출하기 위해서는 요인 분석으로 도출된 ‘거친’ 소음 특성과 압축기의 작동으로 인해 생기는 소음 특성을 반영할 수 있는 새로운 지표의 개발이 필요하다.
참고문헌 (13)
Jeong, J. E., Yang, I. H., Fawazi, N., Jeong, U. C., Lee, J. Y. and Oh, J. E., 2012, Sound Quality Evaluation for Laundry Noise by a Virtual Laundry Noise Considering the Effect of Various Noise Sources in a Drum Washing Machine, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 22, No. 6, pp. 564~573.
Park, S. W., Yang, H. J., Na, E. W., Lee, S. K., Park, Y. J. and Kim, J. W., 2010, Identification of Printer Noise Source and Its Sound Quality Evaluation System Development, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 20, No. 11, pp. 1018~1025.
Lim, J. T. and Lee, S. K., 2007, Development of Sound Quality Index of SUV' Axle for Evaluation of Enhancement of Sound Quality Based on Human Sensibility, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 17, No. 4, pp. 298~309.
Lee, J. K., Cho, T. H., Seo, D. W., Lim, Y. S. and Won, K. M, 2012, A Development of Sound Quality Index of Intake and Exhaust System for High Quality Improvement of Luxury Vehicles, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, 2012, Vol. 22, No. 3, pp. 234~243.
Kim, S. H., Park, D. C., Jo, H. H., Sung, W. C. and Kang, Y. J., 2014, The Development and Application of Sound Quality Index for the Improving Luxury Sound Quality of Road Vehicle Power Window System, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 24, No. 2, pp. 108~116.
Jo, H. H., Sung, W. C., Kim. S. H., Park, D. C. and Kang, Y. J., 2015, A Study on Developing Sound Quality Index of Car Door Latch and Improving Sound Quality by Changing Door Latch Assembly Design, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 25, No. 9, pp. 614~619.
Kang, H. S., Lee, S. K., Shin, T. J., Jung, K. W. and Park, D. C., 2015, Study Concerning Preference for Noise Quality of Automotive Horn for Improvement of Perceived Quality and Improvement of New Noise Metric, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 25, No. 3, pp. 141~149.
Jeong, J. E., Yang, I. H., Park, G. D., Lee, Y. Y. and Oh, J. E, 2010, Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 34, No. 12, pp. 1871~1876.
Kong, K. S., Jeong, W. B., Kim, T. H., Shin, D. S. and Ahn, S. J., 2016, Pattern Analysis of Noise Radiated from Household Refrigerator, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, in Print
Jeon, J. Y., You, J., Chang, H. Y., Lee, C. H. and Jeong, J. H., 2006, Sound Quality Characteristics of Refrigerator Noise in Real Living Environments, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 8, pp. 797~805.
Park, J. G., Cho, Y., Lee, S. W., Hwang, D. S. and Lee, C. H., 2009, Objective Assessment Model for Refrigerator Noises, The Institute of Electronics Engineers of Korea, Vol. 46, No. 5, pp. 80~90.
Zwicker, E. and Fastl, H., 1999, Psychoacoustics Facts and Models, 2nd Edition, Springer-Verlag, Germany, pp. 61~261.
Noh, H. K., 2014, Principle Component Analysis & Factor Analysis, Hanol, Korea, pp. 208~267.
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