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Inter-Noise 2019 학술대회 참관기

이인철 (Commercial Aircraft) 2019-07-01

INTER-NOISE 2019의 공식명칭은 48th International Congress and Exhibition on Noise Control Engineering으로 International Institute of Noise Control Engineering (I-INCE)의 주관아래”NOISE CONTROL FOR A BETTER ENVIRONMENT”라는 슬로건으로 스페인 마드리드에서 6월 16일에서 19일까지 개최되었습니다. INTER-NOISE는 올해로 26회를 맞는 ICSV(International Congress on Sound and Vibration)와 더불어 가장 규모가 큰 소음 진동 관련 국제 학술대회입니다. 이번 INTERNOISE 2019에는 총 1500명 이상이 등록하였으며 스페인에서 개최되었지만 유럽뿐만 아니라 미국, 중국, 한국 등 전세계 여러 나라의 소음 관련 연구자들이 모여서 기술 교류를 하는 기회가 되었습니다. 참고로 INTER-NOISE 2019는 아래에 표시된 총 18개의 큰 주제에 대한 학술 발표가 진행되었습니다.

Acoustic Materials / Active Control of Sound & Vibration / Aircraft noise / Architectural & Building acoustics / Environmental noise / Flow Induced Noise and Vibration / Industrial noise / Noise & Health / Psycho-acoustics / Railroad and Road Vehicle Noise / Signal Processing / Sound Quality and Product Noise / Soundscape / Underwater & Maritime acoustics / Vehicle Noise & Vibration / Vibro-Acoustics / Othe

18개의 주제 중에서 Architectural & Building acoustics가 12개의 구두 발표 세션을, Environmental noise는 11개, Vibro-Acoustics는 10개의 발표 세션을 가졌습니다. 구두 발표 세션은 동시에 최대 18개 세션이 진행되었습니다. 구두 발표 세션 뿐만 아니라 포스터 발표 세션도17, 18 양일간 오전 오후로 나누어서 진행되어 소음에 관한 다양한 발표가 방대하게 진행되었습니다.

학회는 전시 및 행사에 특화된 Ground level포함 총 5층의 IFEMA Palacio Municial에서 진행되었는데 마드리드 바라하스 국제공항에 인접해 있어서 국제적인 학술대회를 진행하기에 적합해 보였습니다.

학술 대회 행사는 Plenary lecture가 진행된 auditorium과 session room에서 진행되었는데 session room은 Figure 2에 소개되어 있듯이 두 종류로 구성되어 있었습니다. 다수의 session room은 대형 LED 모니터를 활용하여 발표자료를 표시하였으며 일부 session room은 전통적인 프로젝터를 활용하여 발표자료를 표시하였습니다. LED 모니터를 활용한 경우 또렷하게 볼 수 있고 조명을 어둡게 하지 않아도 된다는 장점이 있지만 여러 발표자들이 이에 대한 준비가 되어있지 않아서 Session room의 뒤쪽에 위치한 경우 발표자료의 작은 글씨나 세세한 부분을 확인하기 쉽지 않았다는 아쉬움이 있었습니다. 앞으로 LED 모니터를 활용하는 학술대회에서는 이를 미리 고지하여 발표자가 발표 자료의 구성을 LED 모니터에 맞게 준비할 수 있도록 하면 좋을 것 같습니다. 그리고 Session room의 종류에 상관없이 각 방마다 두 명의 보조 인원이 상주하여 발표 중 생길 수 있는 문제를 대비하였으며 발표 화면 오른쪽 상단에 남은 발표 시간을 표시하여 발표를 원활하게 진행하도록 유도한 것은 인상적이었습니다.

IFEMA 건물 3층에 마련된 전시 공간에서 60개 이상의 소음 진동 관련 업체가 학술 대회 기간 동안 전시와 홍보를 통해 세계 각국의 학교, 산업체, 연구소 인력과 기술 교류를 하는 기회를 가졌습니다.

INTER-NOISE 2019에서 소개된 발표 중 plenary lecture 3편과 관심 있는 주제에 대한 발표 5편을 간단히 소개하려고 합니다.

자동차와 철도 등 육상 교통의소음은 스트레스 유발 등으로 수백만 명의 삶의 질과 건강에 영향을 미칩니다. 자동차의 경우 최대 130km/h 속도, 철도의 경우 최대 300km/h 속도로 이동하며 소음을 생성하며 전동 소음(rolling noise)이 주요 소음원입니다. 이 발표에서는 타이어와 도로의 상호 작용과 기차 바퀴와 철로의 상호 작용으로 인한 소리 및 진동 발생 메커니즘에 대한 연구를 다루었습니다. 두 소음원 모두 상호 작용이 일어나는 표면의 거칠기(roughness)를 줄임으로써 소음을 감소할 수 있음을 보여주었습니다. 연구를 통해 자동차와 철도 두 시스템에서 소리와 진동 발생 메커니즘의 유사점과 차이점을 보여주고 각 소음원의 모델링을 위해서는 소음원 특성을 파악하는 것이 중요하며 이를 위해 마이크로폰 위상 배열을 통해 소음원 위치 파악이 중요하다는 결론을 볼 수 있었습니다.

“빔, 플레이트, 파이프, 대형 압력 용기, 항공기 동체 및 기타 구조물에서 구조 이동성 측정을 교정하는 데 사용할 수 있는 간단한 공식이 있다면 어떨까요?”라는 질문에서 출발하는 이 발표는 구조역학, 음향학 등에서 쉽게 접할 수 있는 간단한 수식을 활용하여 구조물이 만들어지기 전에 구조의 이동성을 평가하는 방법을 보여주었습니다. 이 방법은 복잡한 컴퓨터 프로그래밍을 요구하는 것이 아니라 스프레드 시트에 몇 분만에 코딩 할 수 있을 정도로 간단하여 구조 음향분야에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 보입니다. 발표에서는 빔, 플레이트 및 곡선 형 셸을 포함하여 무한한 구조에서 음향이 어떻게 전파되는지를 간단한 시뮬레이션을 통해 다루었습니다.

목표가 되는 특정 영역에만 원하는 음장을 재현하는 것은 공간 오디오의 연구 영역에서 가장 뜨거운 주제 중 하나입니다. 음장 재생(sound field reproduction, SFR)을 다중 영역에서 구현하기 위해서 음향명암조정(acoustic contrast control)에 대한 연구를 수행하였습니다. 이 기술을 활용하게 되면 소리를 특정 영역에서만 들을 수 있기 때문에 여러 사람이 한 공간에 있더라도 이어폰이나 헤드폰 없이 각자 원하는 음향을 들을 수 있기 때문에 학술적으로 흥미로울뿐만 아니라 음향, 엔터테인먼트 분야에서 다양한 응용이 가능할 것으로 기대되는 주제였습니다.

이번 INTER-NOISE 2019에서는 다양한 주제의 연구가 소개되었지만 그 중 흥미로운 흐름 중 하나는 주관적인 소음 평가를 통한 소음의 객관화였다고 생각합니다. 소음은 대부분의 경우 dB라는 단위로 객관적으로 측정이 되지만 사람마다 그 소음을 받아들이는 반응은 다를 수 있습니다. 그래서 소음이 인체에 미치는 영향과 음향심리학에 관한 연구가 다수 발표되었습니다. 이 발표도 이러한 흐름 중 하나로 헬리콥터 소음이 인체에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하였습니다. 실제 헬리콥터 소리를 측정하여 Figure 7 왼쪽에 보이는 헬리콥터 모형 내에서 실험자가 헤드셋을 측정하고 소음을 평가하였습니다. 총 20명의 20-32세 실험자에게 원음(raw noise)과 무음(silent)을 포함하여 총 6 종류의 소음을 일정한 패턴으로 들려주며 실험이 진행되었습니다. Table 1에 나타난 것과 같이 같은 소음을 듣더라도 사람마다 소음을 평가하는 정도가 달랐으며 Figure 8에 나타나 있듯이 필터링되어 원음보다 소음원의 크기가 더 줄어든 경우가 원음보다 더 시끄럽다고 느끼는 참가자도 다수 있었습니다. 소음이 미치는 영향이 개인마다 편차가 있음을 정량적으로 확인할 수 있는 흥미로운 발표였습니다.

비록 주제는 다르지만 현장에서 소음 예측을 할 때 늘 고민하게 되는 quick and dirty vs. slow but accurate와 같은 맥락인 인상적인 제목으로 관심이 갔던 발표입니다. 이 발표에서는 플랜트의 소음 예측을 할 때 작은 구조물까지 다 포함한 예측 방법과 주요 건물만을 고려한 예측 방법을 사용하여 결과의 차이를 보여주고 있습니다. Figure 9는 소음 예측에서 고려된 구조물과 건물을 보여주는 것으로 1번은 세밀한 구조물까지 다 고려한 것이고 번호가 증가할 수록 고려하는 구조물과 건물을 단순화 하여 4번은 주요 건물만을 고려한 것입니다. Figure 10은 1에서 4까지의 복잡도에 따른 소음 예측 결과를 보여주는데 복잡도에 따라 소음 예측 결과가 다름을 알 수 있으며 복잡도에 따라 평균 소음값은 3dB 이상의 차이를 보여주었습니다. 발표자는 무조건 간단한 모형을 사용할 것이 아니라 소음 예측의 목적에 따라 비록 시간과 비용이 들더라도 복잡도가 높은 예측 모형을 사용할 필요도 있다는 결론으로 발표를 마무리하였습니다.

소음 분야의 전통적인 주제 중 하나인 jet noise에 대한 수치해석을 수행한 논문으로 일반적으로 광역 특성을 가지는 jet noise가 아닌 순음 특성을 가지는 소음원에 대한 연구를 수행하였습니다. 이러한 순음은 초음속 유동조건에서 발생하며 군용기 등에 구조 파괴 및 연소 불안정을 야기할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 전투기의 노즐을 모사하기 위해 twin jet 조건을 설정하여 수치해석을 수행하였으며 두 노즐 사이의 거리를 인자로 하여 거리에 따른 소음 특성 변화에 대한 연구를 수행하였습니다. Figure 11과 같이 유동의 움직임과 소음의 전파를 효과적으로 가시화하였습니다. 수치해석 결과가 실험 결과와 매우 잘 일치하는 것으로 보이며 개발중인 차세대 한국형 전투기 개발 등에도 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

Jet noise 주제에서 또 다른 흥미로운 논문은 일본 JAXA에서 수행한 터보팬 엔진 제트 소음 저감에 관한 연구입니다. JAXA는 이미 10년 이상 터보팬 엔진에 대한 연구를 수행하였으며 특히 실험적 연구를 통해 터보팬 엔진에서 발생하는 제트 소음의 저감 방안을 꾸준히 모색해 왔습니다. 이 발표는 그 연구의 일환으로 팬 직경이 350mm인 터보팬 엔진의 노즐의 형상을 변경하여 제트 소음의 저감 여부를 실험적으로 확인한 논문입니다. Figure 12는 실험 장소의 전체적인 모습과 엔진 스탠드, 소음 측정 장치를 보여주고 있습니다. Figure 13은 실험에 사용된 기본 core 노즐 형상과 변형된 노즐 형상이며 Figure 14는 core 노즐의 형상에 따른 소음의 변화를 보여주고 있습니다. Serration 모양을 core 노즐에 적용하였을 때 소음 저감이 효과적인 것을 보여주었습니다. 몇 년 전부터 지켜봐 온 실험 그룹인데 꾸준히 그리고 발전적으로 실험 연구를 진행해 나가는 것이 감명 깊었습니다.

자동차 소음은 에어컨 등 내부 공조시스템에서 발생하는 소음과 주행시 외부 차체와 공기의 상호작용에 의해서 발생하는 소음으로 구분할 수 있는데 이 발표는 외부 차체 중에서도 사이드 미러에 의해 발생하는 소음원에 대한 수치 해석 연구를 수행하였습니다. 효과적으로 공력 특성과 소음 특성을 해석하기 위해lattice Boltzmann method를 사용하였으며 주행시 속도가 일정할 때와 속도가 변화할 때를 구분하여 Figure 15와 같이 수치 해석을 수행하였습니다. Figure 16에서 알 수 있듯이 속도가 변화하는 경우 전 주파수 영역에서 일정한 속도에 비해 , 비록 큰 차이는 아니지만, 차량 내부에서 측정한 소음이 모든 주파수 영역에서 증가하는 것을 확인할 수 있었습니다.

올해로 48회째를 맞이하는 INTER-NOISE 2019는 다양한 소음 분야의 세계적인 최신 연구 동향을 파악하고 기술 교류를 나눌 수 있는 좋은 기회였습니다. 유럽뿐만 아니라 아시아, 미주 등의 최신 연구 내용을 접할 수 있어서 매우 유익하였습니다. 특히 전통적인 소음 해석 및 저감 연구와 함께 음향 심리학 등 인문학과의 융합, 빅데이터와 인공지능을 활용한 소음원 파악 등의 연구는 소음 연구의 다양한 확장과 협업 가능성을 보여주었다고 생각합니다.
INTER-NOISE 2020(49th International Congress and Exhibition on Noise Control Engineering)은 2020년 8월 23일부터 26일까지 대한민국 서울 코엑스에서 개최됩니다. 소음 연구에 대한 동향을 파악할 수 있는 좋은 기회이니 많은 분들이 내년에 열리는 INTER-NOISE 2019에 참가할 수 있기를 기대합니다.