[Tech 스토리] 정숙한 자동차 만드는 능동형 소음 저감 기술

기사입력 : 2023년04월02일 07:11

최종수정 : 2023년04월02일 07:36

현대차그룹, 능동형 노면소음 저감기술 세계 최초 개발
정숙성 중요한 전기차에 활용 기대
풍절음 줄이기 위한 기술도 개발 중

기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 정승원 기자 = 자동차는 사람이 구입할 수 있는 것 중 집 다음으로 비쌉니다. 그렇기 때문에 사람들은 자동차를 구매할 때 여러 가지 요소를 살펴봅니다. 주행 성능이 중요한 차라면 최대 출력과 토크를, 공간이 중요하다면 휠베이스를 살펴보겠죠.

'정숙성' 역시 자동차를 고를 때 중요한 요소입니다. 자동차 안이 개인적인 공간이고, 도로를 달릴 때 외부 소음이 클 수 있기 때문에 그만큼 정숙성이 중요합니다. 완성차 브랜드들이 차내 소음을 줄이는 기술 개발에 공을 들이고 있는 이유입니다.

RANC가 적용된 현대자동차 '디 올 뉴 그랜저' [사진=현대차]

현대자동차그룹은 세계 최초의 능동형 노면소음 저감 기술(Road Active Noise Control)을 개발했습니다. 이는 노면 소음과반대되는 음파를 차내에 발생시켜 소음을 줄이는 기술입니다. 마치 이어폰이나 헤드폰에 적용되는 노이즈 캔슬링 기술과 흡사합니다.

기존의 소음 제거는 흡음재나 차음재 등 물리적인 자재를 덧대는 방식이었습니다. 흡차음재는 후드 안쪽은 물론 엔진룸과 실내 사이의 격벽에 들어가며 소리를 줄입니다. 유리를 이중으로 만드는 것도 소음을 줄이는 방법입니다. 고속으로 주행 시 차 안으로 들리는 풍절음을 줄이기 위해 자동차의 전면과 측면 유리를 이중접합 방식으로 만드는 것입니다.

이렇게 물리적인 자재를 사용하는 방식은 소음 저감에는 분명한 효과가 있지만 차체의 무게를 늘리게 됩니다. 무게가 늘어나면 비용은 늘어나고 연비가 떨어집니다. 이는 고효율/고연비를 위해 공기저항계수를 낮추고 차를 가볍게 하는 완성차업계의 최신 경향과는 완전히 배치됩니다. 저주파에서 발생하는 타이어 공명음 등 노면 소음을 완전히 막기 힘들다는 단점도 있습니다. 이러한 단점은 이어폰이나 헤드폰에 적용되던 능동형 소음 저감기술(Active Noise Control, ANC)을 자동차에 적용한 계기가 됐습니다.

하지만 차내에 ANC를 적용한다고 해도 완전히 소음을 줄이는 것은 쉽지 않았습니다. 자동차에서 발생하는 소음은 헤드폰이나 이어폰 등 음향기기 외부에서 발생하는 소음과 달리 전방위적이고 종류가 다양하기 때문입니다. 이에 현대차그룹은 ANC를 넘어 RANC(Road-noise Active Noise Control)라는 기술을 개발했습니다.

RANC은 주행 중 발생하는 노면 소음을 ANC를 이용해 줄여줍니다. 이를 위한 시스템은 가속도 센서, DSP(Digital Signal Processor, 음향신호 분석을 위한 제어 컴퓨터), 마이크, 앰프, 오디오 등으로 구성됩니다. 가속도 센서가 진동의 전달 경로에 위치해 노면소음을 유발하는 진동을 취득합니다. 이 때 진동 전달 경로를 정확히 파악하기 위해 센서의 위치가 매우 중요한데 현대차그룹 연구팀은 이를 찾아냈습니다.

능동형 노면소음 저감기술의 작동 원리 [사진= 현대차그룹]

DSP는 취득된 진동 정보를 바탕으로 실내로 유입되는 소음을 예측하고 그에 반대되는 위상의 음파를 만들어냅니다. 반대 위상의 음파가 실내로 전파되면 노면 소음과 만나 서로 상쇄가 되는 것입니다. 마이크는 소음의 저감 정도를 확인하기 위해 실내 소음 수준을 실시간으로 모니터링합니다. 모니터링된 정보는 다시 DSP로 보내져 소음에 대응하도록 합니다.

이러한 과정에는 0.002초가 소요됩니다. 노면 소음이 승객에게 들리기까지 0.009초가 걸리는데 RANC의 작동이 더욱 빠른 것이죠. 그 덕분에 실내로 들어온 노면 소음은 승객의 귀에 들어가기 전에 반대 위상의 음파에 상쇄돼 줄어들게 됩니다. 현대차그룹에 따르면 RANC를 제어하는 전기 신호는 1초에 30만km를 이동하는 빛의 속도로 이동합니다. 그만큼 빠르게 노면 소음에 대응할 수 있다는 것입니다.

RANC의 장점은 탁월한 소음 저감 능력과 함께 시스템 자체의 가벼움입니다. 가속도 센서, DSP, 마이크, 앰프, 오디오로 구성된 RANC는 1kg 수준입니다. 흡차음재를 사용할 때 차가 무거워지는 점을 생각해보면 크게 무게를 늘리지 않고 저주파의 소음을 줄일 수 있는 것입니다.

RANC는 전동화 시대를 맞이해 현대차그룹의 소음 저감 기술에 더욱 힘을 실어줄 수 있을 것으로 보입니다. 내연기관차는 엔진소음으로 인해 노면소음과 풍절음이 상대적으로 작게 들리지만 엔진이 없는 전기차는 상대적으로 노면 소음이 크게 들리게 됩니다. 현대차 아이오닉5, 아이오닉6, 기아 EV6, EV9 등 전기차 출시에 박차를 가하고 있는 현대차그룹에 RANC가 적극 사용될 수 있는 이유입니다.

현대차그룹은 RANC로 저주파인 노면 소음을 줄이는 데 그치지 않고 500~5000Hz의 주파수의 풍절음을 저감하는 ANC 기술도 개발 중입니다. 노면 소음과 풍절음을 모두 ANC 기술로 줄일 수 있게 된다면 전동화 시대 현대차그룹의 경쟁력은 더욱 올라갈 수 있을 것으로 보입니다.

능동형 노면소음 저감기술의 작동 원리 [사진= 현대차그룹]

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광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-29 08:00

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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35