noise cancelling(노이즈 캔슬링)이란?
블로그 첫 글로 갤럭시 버즈 프로를 리뷰했었는데 버즈 프로를 리뷰하면서 버즈 프로의 가장 중요한(?) 기능인 noise canceling(노이즈 캔슬링)에 대해 리뷰를 하기로 계획했었는데, 한 달이 지난 지금 늦은 감은 있지만 공돌이답게 기술적인 리뷰를 써보고자 Sience & Tech 카테고리의 첫 글로 noise canceling(노이즈 캔슬링)의
과학적 원리를 알아보는 글을 써보고자 합니다.
- 노이즈 캔슬링이란?
noise canceling(노이즈 캔슬링) 이란, 이어폰이나 헤드폰에 별로도 부착되어있는 마이크를 통해 주변 소음을 입력한 후, 그 소음을 상쇄시키는 상쇄 간섭을 인위적으로 일으켜 이어폰이나 헤드폰의 소음을 차단하는 기술이다.
때문에 소음이 심한 장소에서도 주변 소음에 방해받지 않고 음악을 듣거나 영화를 보는 등의 작업을 하는데 도움을 주는 기술이다.
하지만 이러한 노이즈 캔슬링이 있는 이어폰이나 헤드폰은 부피가 커지고 상황에 따라 배터리를 따로 부착해야 한다는 단점도 있다.
그리고 최근 들어는 노이즈 캔슬링을 채택한 이어폰이나 헤드폰을 쓰면 주변의 소음을 듣지 못해 돌발상황에 대비하지 못하여 교통사고가 일어날 수도 있다는 문제점이 대두되고 있어 야외에서 이동 중인 사용자에게는 적합하지 못하다는 측면이 있다.
- 노이즈 캔슬링의 역사
노이즈 캔슬링의 기술은 1930년대 처음 개발되었고 헤드폰 용으로 만들려는 시도는 1950년도에 있었다.
하지만 본격적으로 노이즈 캔슬링 헤드폰 기술이 개발되기 시작한 것은 1978년 BOSE에서였다. 이후 1984년에는 독일 루프트한자 항공사가 자국 음향기기 회사 젠하이저에게 주문을 넣어 1987년에 젠하이저에서 제품을 출시하였고 보스에서도 10여 년의 연구 뒤 1989년에 항공용 제품을 출시하였다. 즉 본래 노이즈 캔슬링은 거의 80dB에 달하는 기내 소음으로 인한 소음성 난청에 시달리던 항공기 승무원들에게 먼저 사용된 기술인 것이다.
그 이후로 항공기 승객용을 필두로 민간 상대로도 상용화되어 음악 감상 시 정숙한 배경을 만들어 주는데 쓰이게 되었다.
- 노이즈 캔슬링의 작동원리는 무엇인가
우선 노이즈 캔슬링의 작동원리를 알아보려면 '파동의 간섭'에 대한 지식이 필요하다.
우선 파동의 간섭을 설명하기 전에 물리학에 문외 하신 독자분을 위해 파동에 대해 먼저 간단히 설명하고 넘어가고자 한다. 파동은 위의 사진을 보면 알듯이 가장 윗부분인 마루와 가장 아랫부분인 골 그리고 파동의 중심에서 마루(또는 골)까지의 거리를 진폭이라고 부르고 마루와 마루(또는 골과 골 사이)의 거리를 파장이라고 한다.
또한 매질의 한 점이 1회 진동한 횟수를 주기라고 하며 1초 동안 파동이 진동한 횟수는 진동수라고 한다.
빛과 소리 같은 파동이 공간상으로 퍼져나갈 때 위 그림의 파동 A와 파동 B 같은 모양(위상)으로 퍼져나가는데, 이런 파동이 한 점에서 두 개 이상의 파동이 만날 때, 진폭이 보강되거나 상쇄되는 현상을 파동의 간섭이라고 말합니다.
보강 간섭은 같은 모양의 두 파동이 중첩될 때 일어나는 현상이고, 마루와 마루 또는 골과 골이 만나 합성파의 진폭이 2배가 됩니다. 반대로 상쇄 간섭은 반대 모양의 두 파동이 중첩될 때 일어나는 현상을 말하고 마루와 골이 만나 합성파의 진폭이 0이 되는 것을 말합니다.
실제로 노이즈 캔슬링 이어폰은 위의 사진과 같이 상쇄 간섭을 이용하기 위한 외부 노이즈를 수음하는 마이크가 따로 존재하는데 여기서 외부 노이즈의 파형을 인지하여 이어폰 내부에서 재생되는 음악과 함께 외부 노이즈 와는 반대되는 위상의 소리를 만들어 외부 소음을 차단시켜주는 원리로 작동하고 있고 그렇기 때문에 소프트웨어적인 조작으로 노이즈 캔슬링을 끄고 킬 수 있는 것도 단순히 물리적으로 귀를 완전히 차음시키는 기술이 아니라 인위적인 소리를 켰다 껐다 하는 것이 가능하기 때문입니다.
이처럼 우리가 유용하게 사용하는 전자기기에는 물리학적인 지식이 유용하게 쓰이는 것들이 많은데 앞으로도 이런 과학, 공학 적인 부분의 내용들로 블로그를 써 볼 계획이다.