도로교통 소음을 저감시키고자 하는 방안으로 가장 보편적인 방안으로 방음벽이 사용되어오고 있다. 하지만, 건물의 높이가 증가하여 방음벽의 높이도 높아지며, 이를 통한 주변경관을 저하가 되고 있다. 또 한, 방음벽의 높은 설치 및 유지비용도 방음벽의 한계로 작용하고 있다. 본 연구는 이러한 방음시설의 한 계를 극복하고자 능동형 소음 저감 기술(Active Noise Cancellation, 이하 ANC)이 대안으로 제시하였고, ANC 알고리즘 개발 및 현장 적용 분석을 진행하였다. ANC기술은 주로 음향장비, 차량내부 등 주로 내부 공간의 소음을 저감시키는데 사용된 기술이며, 도로 분야에 대한 적용은 기초적인 단계에 있다. 본 연구 에서는 가장 범용적인 ANC 알고리즘은 Fx LMS 알고리즘을 본 연구에서 개발한 ANC 제어기에 적용하여 현장 적용 분석을 수행하였다. 현장 적용은 경기도 광주 여주 IC 부근의 국도 구간과 중부내륙고속도로에 위치한 한국도로공사 시험도로에서 진행하였다. 현장 적용 결과 일반 국도에서는 일부 주파수 대역에서의 근소한 소음 저감 효과를 보였고, 고속도로의 경우 부분 주파수 대역에서 최대 3dB의 소음 저감을 보였다. 본 연구는 가장 범용적인 ANC 알고리즘은 Fx LMS 알고리즘을 통해 현장 적용 가능성을 입증 하였고, 향후, 다양한 ANC 알고리즘을 적용하여 현장적용에 적합한 알고리즘을 도출할 예정이다.

PURPOSES: The purpose of this thesis is to evaluate the effectiveness of an active noise cancellation (ANC) system in reducing the traffic noise level against frequencies from the predictive model developed by previous research. The predictive model is based on ISO 9613-2 standards using the Noble close proximity (NCPX) method and the pass-by method. This means that the use of these standards is a powerful tool for analyzing the traffic noise level because of the strengths of these methods. Traffic noise analysis was performed based on digital signal processing (DSP) for detecting traffic noise with the pass-by method at the test site. METHODS : There are several analysis methods, which are generally divided into three different types, available to evaluate traffic noise predictive models. The first method uses the classification standard of 12 vehicle types. The second method is based on a standard of four vehicle types. The third method is founded on 5 types of vehicles, which are different from the types used by the second method. This means that the second method not only consolidates 12 vehicle types into only four types, but also that the results of the noise analysis of the total traffic volume are reflected in a comparison analysis of the three types of methods. The constant percent bandwidth (CPB) analysis was used to identify the properties of different frequencies in the frequency analysis. A-weighting was applied to the DSP and to the transformation process from analog to digital signal. The root mean squared error (RMSE) was applied to compare and evaluate the predictive model results of the three analysis methods. RESULTS: The result derived from the third method, based on the classification standard of 5 vehicle types, shows the smallest values of RMSE and max and min error. However, it does not have the reduction properties of a predictive model. To evaluate the predictive model of an ANC system, a reduction analysis of the total sound pressure level (TSPL), dB(A), was conducted. As a result, the analysis based on the third method has the smallest value of RMSE and max error. The effect of traffic noise reduction was the greatest value of the types of analysis in this research. CONCLUSIONS : From the results of the error analysis, the application method for categorizing vehicle types related to the 12-vehicle classification based on previous research is appropriate to the ANC system. However, the performance of a predictive model on an ANC system is up to a value of traffic noise reduction. By the same token, the most appropriate method that influences the maximum reduction effect is found in the third method of traffic analysis. This method has a value of traffic noise reduction of 31.28 dB(A). In conclusion, research for detecting the friction noise between a tire and the road surface for the 12 vehicle types needs to be conducted to authentically demonstrate an ANC system in the Republic of Korea.

도로교통 소음을 감소시키고자 하는 방안으로 방음벽 설치는 가장 보편적인 방안으로 사용되어오고 있 다. 하지만, 도시의 고도화로 인해 방음벽의 높이도 높아지며, 이는 주변경관을 저해시키는 요인으로 작용 하고 있다. 이에 대한 방안인 투명형 방음벽은 조류가 충돌하여 죽는 생태계 교란 문제를 발생시키고 있다. 이러한 방음시설의 한계를 극복하고자 능동형 소음 저감 기술(Active Noise Cancellation, 이하 ANC) 이 대안으로 제시되고 있다. ANC기술은 주로 헤드폰이나 차량, 항공기, 열차 내부 등 주로 내부에서 외부로부터의 소음을 저감시키는데 사용되어온 기술이며, 현재 도로 분야에 대한 적용은 기초적인 단계에 있다. 본 연구에서는 도로교통과 관련된 소음문제를 해소하기 위한 ANC용 전용 제어기를 제작하며, 제어기 H/W의 성능 실험 및 검증을 목적으로 한다. ANC 전용 제어기는 그림 1과 같이 OMAP-L137과 아날로그 신호처리 디바이스 등으로 구성되어 Working Sample이 아래와 같이 제작 되었으며 커넥터를 통해 아날로그 및 제어 신호를 처리 하도록 설계 되었다. DSP 보드는 OMAP-L137과 NAND 및 SDRAM 메모리, UART 및 이더넷 통신 칩으로 구성되어 있으며 아날로그 보드는 마이크로폰으로부터 입력 받은 신호를 증폭하는 Pre-Amp와 디지털 신호로 변화하는 ADC 및 반대로 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 하는 DAC 및 증폭기로 구성 되어 있다. 제작된 H/W는 ADC/DAC 입출력 신호 시험 데이터 분석을 통하여 H/W 성능을 검증하였다. 본 연구는 한국건설기술연구원 주요사업인 “전자식 도로교통 소음 저감 기술 개발”의 연구비 지원에 의해 수행되 었습니다.