초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
〇 차량 좌석별 독립 음환경 구현을 위한 음향제어 시스템
• 4인용 승용 차량의 4 좌석에서 독립된 음환경 구현이 가능한 독립음장 시스템 개발.
• 과제 종료 단계에서 상용화 가능한 수준이 되도록, 실시간 신호처리가 가능한 효율적인 제어 알고리즘 개발.
• 하드웨어 측면에서 추가 비용을 최소로 하면서 구현 가능한 형태가 되도록 기존 차량 스피커를 적극적으로 활용 할 수 있는 효율적인 스피커 배치 및 스피커 어레이 개발.
〇 탈착형 지향성 스피커 모듈 및 소음 저감

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
〇 차량 좌석별 독립 음환경 구현을 위한 음향제어 시스템
• 4인용 승용 차량의 4 좌석에서 독립된 음환경 구현이 가능한 독립음장 시스템 개발.
• 과제 종료 단계에서 상용화 가능한 수준이 되도록, 실시간 신호처리가 가능한 효율적인 제어 알고리즘 개발.
• 하드웨어 측면에서 추가 비용을 최소로 하면서 구현 가능한 형태가 되도록 기존 차량 스피커를 적극적으로 활용 할 수 있는 효율적인 스피커 배치 및 스피커 어레이 개발.
〇 탈착형 지향성 스피커 모듈 및 소음 저감(ANC) 알고리즘 개발
• 기존 차량 내부에 용이하게 적용하여 독립 음환경을 구현 할 수 있는 소형 지향성 음원 어레이 개발.
• 도로 주행시 외부 유입 소음을 저감 하기 위한 능동 소음 저감 알고리즘 개발
〇 주행감 향상을 위한 가상음원 합성기법 개발
• 주행 만족도 및 안전성을 증가시킬 수 있는 가상음원 설계
• 운전자ㆍ동승자 별로 필요성을 고려한 가상음원 제시체계 구축

□ 개발내용 및 결과
〇 차량 좌석별 독립 음환경 구현을 위한 음향제어 시스템
• 독립 음장 구현을 위한 제어 알고리즘 개발 및 최적화
• 차량 실내 음환경 분석을 통한 최적 레이아웃 도출 방법 개발
• 독립음장제어 알고리즘 고도화 및 모듈(HW/SW)개발
• 차량 실내 최적의 스피커 어레이 특성 및 설치 위치 결정
• 독립음장제어 알고리즘(SW)실용화 및 실차 적용 평가
〇 탈착형 지향성 스피커 모듈 및 소음 저감(ANC) 알고리즘 개발
• 지향성 미니스피커 어레이 모듈(HW) 설계 및 성능평가
• 지향성 미니 스피커 어레이 모듈 제작 및 실차 내부 성능 평가
• 실내 차량 ANC 알고리즘 개발 및 MIMO 시스템 구현
• 차실내 차량 ANC 알고리즘 적용
〇 주행감 향상을 위한 가상음원 합성기법 개발
• 차량 유형 및 운전환경에 따른 주행감 영향인자 파악
• 실도로 변동음질 재현 시뮬레이터 제어 시스템 및 GUI 개발
• 운전 및 주행 상황에 적합한 부가 주행음 및 경고음 설계
• 도로 주행 변동소음이 포함된 가상음원 시뮬레이터 개발
• 운전ㆍ주행 상황 맞는 부가 주행음 및 경고음 제시체계 개발

□ 기술개발 배경
〇 연구 개발 배경
• 각 좌석의 탑승자가 각자 다른 콘텐츠를 동시에 즐길 수 있도록하는 개인형 음향 시스템에 대한 요구가 증가하고 있음.
• 최근 자동차 NVH 분야에서 소음제어 기법 적용을 통하여 차량소음을 최적화하여, 제품 경쟁력 및 브랜드 이미지 향상에 중점을 두고 있으며, 선진국 자동차 제조사를 중심으로 관련 연구를 진행중임.
〇 기존 연구 현황
• 2002년 KAIST에서는 임의의 음향 대조 제어 (Acoustic Contrast) 제어 기법을 최초로 제안, 독립 음향공간 구현의 기반 기술로써 세계적으로 널리 활용중임
• 2013년 Univ. of Southampton에서 자량 독립음장 구현을 목적으로 최소자승해 기반 음향 어레이를 적용, 20 dB 이상의 음압차 달성이 가능함을 실험적으로 보임
• 2014년 KAIST에서는 개선된 acoustic contrast 제어 기법을 통해 차량에 원래 설치된 스피커만으로 1 kHz 이하 대역에서 10dB 이상 음압의 확보를 보고함
• 2015년과 2017년 Harman에서 Individual Sound Zone이라는 명칭으로, 별도의 headrest 스피커와 천정 매립형 스피커, 그리고 Lexus 차량의 스피커를 조합하여 CES에서 데모를 수행
• 이상의 연구에서, 차량의 전석/후석 간 음압차는 20 dB 수준으로 보고되고 있으나, 좌/우측 좌석의 분리는 상대적으로 어려운 문제로 아직까지 실용화 단계에 이르지 못하고 있음.

□ 핵심개발 기술의 의의
〇 차량 좌석별 독립 음환경 구현을 위한 음향제어 시스템
• 본 연구에서 개발된 기술 및 시스템은 실험실 수준을 벗어나 실제 차량 내에서 사용될 수 있는 수준의 성능을 도출
• 단순히 하나의 적용 성공 사례를 제시하는 것이 아닌, 설계 및평가 방법 등 범용성이 높은 기술을 개발하여 향후 확장 가능
• 실제 조건에서 영향을 줄 수 있는 변수들의 영향을 정량적으로 평가하고 민감도를 파악
〇 탈착형 지향성 스피커 모듈 및 소음 저감 알고리즘 개발
• 기존에 발매된 차량이나 저가 차량에도 적용할 수 있는 독립모듈 구성을 통하여 대상 시장을 크게 확대
〇 차량 내 가상음원 개발 및 경고음 재생 체계 구축
• 독립음장 시스템과 연계하여, 운전감 향상 및 다양한 운전지원 부가ㆍ경고음에 대한 최적화된 가상음원 체계 개발

□ 적용 분야
〇 자동차 엔터테인먼트 및 운전 보조 시스템
• 고급형 자동차에 대한 최적화 음환경 제공 시스템
• 기존ㆍ저가격 차량용 튜닝카ㆍ애프터마켓형 독립음장 시스템
〇 차량 이외의 독립음장 구현을 위한 기반 솔루션
• 철도, 비행기, 항공, 선박, 골프카트, 전시관, 대중교통 등

(출처 : 초록-3. 개발결과 요약 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 16
• 제 1 장 서 론 ... 17
• 제 1 절 과제의 개요 ... 17
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 27
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 27
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 31
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 32
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 46
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 47
• 제 3 장 결과 ... 48
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 48
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 108
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 110
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 111
• 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 112
• 제 4 장 사업화 계획 ... 113
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 113
• 제 2 절 사업화 계획 ... 114
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 116
• 부록. 시험 성적서 ... 117
• 부록. 수요 기업 의견 ... 122
• 끝페이지 ... 124