일본산업뉴스요약

닛케이 XTECH
시끄러운 중장비 소음을 멈추게 하라
오쿠무라구미, ‘액티브 소음(消音) 시스템’ 개발

‘공사가 너무 시끄럽다’. 소음과 진동은 공사 현장 주변 주민으로부터의 민원의 대표적인 예이다. 소음을 기준치 이하로 낮춘다고 해도 소리를 느끼는 것에는 개인의 차이가 있기 때문에 대응이 어렵다. 최근에는 소음원에 직접 대응하거나 현장에서 민가에 소음이 잘 전달되지 않도록 하는 등, 가일층의 ‘소음화(消音化)’가 추진되면서 공사 측이 공사와 현장 주변 상황에 맞게 적절한 대책을 선택할 수 있게 되었다.

토목이나 건축 공사에서는 대형 차량 및 기계를 장기간에 걸쳐 사용하기 때문에 소음과 진동은 피할 수 없는 문제이다. 소음규제법과 조례로 정해진 기준치를 밑돈다고 해도 그것이 장기간 계속된다면 불쾌하게 느끼는 주민이 늘어날 것이다.

일반적으로 건설 현장에서는 주변에 방음벽을 설치해 대책을 강구하고 있다. 하지만 방음벽으로 낮출 수 있는 것은 철재끼리 접촉했을 때 발생하는 높은 주파수의 소음이 중심이다. 중장비의 엔진 소리 등은 음압이 큰 저주파음이기 때문에 방음벽을 넘어 땅울림처럼 인근 주변에 전해지게 된다. 저주파음은 잘 들리지는 않지만 창문 유리나 가구를 흔들리게 하는 특징이 있어 주민에게 불쾌감을 주기 쉽다.

저주파음으로 인한 문제 해결을 위해 중장비와 공사 차량에서 발생되는 저주파음에 직접 작용해 음압을 낮출 수 있는 ‘액티브 소음(消音) 시스템’을 개발한 곳은 간사이(関西) 지방을 기반으로 하는 건설회사 오쿠무라구미(奧村組). 소음원인 배기통 등의 주변에 마이크를 설치해 소리를 분석, 그것을 없앨 수 있는 소리를 인공적으로 만들고 그 소리를 스피커로 즉시 내보내 소음과 중첩시키는 시스템이다.

산악터널 공사에서 콘크리트를 운반하는 애지테이터 차량에 시스템을 도입한 실증 실험에서는 민가 주변에서 들리는 100헤르츠 대역의 엔진 소리를 8데시벨 낮출 수 있었다. 시스템을 이용하지 않는 경우에 비해 들리는 소리가 40% 정도 작아진 것이다.

소리를 낮출 수 있는 것은 소음과 역위상의 소리를 만들어 스피커로 내보내기 때문이다. 역위상을 이용한 기술은 이전부터 일정 주파수를 계속 내보내는 발전기나 에어컨 덕트 등의 소음을 없애는데 이용되어왔다. 하지만 주행하는 대형 차량의 엔진 소리와 같이 주파수가 계속해서 변하는 경우에는 충분한 효과를 얻을 수 없었다.

소음의 주파수가 변화할 때마다 분석할 경우 역위상 음을 계속 계산하지 않으면 안되기 때문에 시스템의 부하가 커진다. 또한 지금까지의 기술에서는 역위상 음을 내는데 수 초 정도 걸려 소리가 날 때에는 이미 다른 주파수의 소음이 발생해 소리를 없애는 효과를 낼 수 없었다.

“건설 차량의 엔진 소리에는 음압이 큰 특징적인 주파수가 여러 개 존재한다는 사실에 주목해 그 음역의 소리에만 집중해 계산하도록 했다”라고 오쿠무라구미 기술연구소환경연구그룹의 가네자와(金沢) 주임연구원은 설명한다.

오쿠무라구미는 차량의 종류별로 주위에 미치는 영향이 큰 음역을 특정해 사전에 주요 주파수 대역을 3개 정도 설정. 여기에 포함되어 있는 소리에 대해서만 역위상 음을 계산할 수 있도록 시스템을 구축했다. 또한 각각의 대역 계산을 병렬적으로 할 수 있도록 개선해 소음을 계산한 다음 스피커로 역위상 음을 내기까지의 시간을 1초 미만으로 단축했다.

개발된 시스템은 마이크로 파악한 복수 음역의 소음을 개별적으로 계산한 후 한꺼번에 하나의 신호로 스피커를 통해 출력한다. 이 때문에 복수의 스피커를 설치할 필요가 없고 다양한 패턴의 소음을 내는 기계나 설비에 적용할 수 있다.

시스템의 기재는 트럭 운전수와 작업자의 방해가 되지 않도록 최대한 소형화하고 배기관의 열과 현장의 분진에 견딜 수 있도록 했다. 마이크와 스피커는 차량에 탑재할 수 있게 되었으며 계산용 컴퓨터는 운전석에 설치된다.

환경성에 따르면 소음 민원 건수 중 저주파음이 원인인 것은 10% 정도로 저주파음을 규제하는 명확한 기준은 정해지지 않고 있다. 그 이유는 대응이 불필요하다는 것이 아니라, 저주파음을 느끼는 것에는 개인마다 차이가 있기 때문에 상황에 맞게 대응할 필요가 있기 때문이다. 오쿠무라구미는 개발한 시스템을 모든 공사 차량에 탑재하는 것이 아니라 현장 별 과제에 맞춰 도입해나갈 방침이다.

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