차량 천장에 부착된 평판 스피커를 이용한 저음역대 방사음 강화

Abstract

일반적인 차량의 스피커 시스템은 저주파수 소리를 적절히 출력하기 위해서 매우 큰 크기의 우퍼 혹은 서브우퍼 스피커가 필요하다. 그러나 차량 내부의 제한적인 가용 공간으로 인해 비교적 작은 규모의 우퍼만이 실내 구조에 장착 가능하다. 이에 따라 저음역대 음향 방사량은 상대적으로 감소하게 되며, 풍부한 고품질의 음향 정보를 탑승자에게 전달하기 어려워진다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 차량 천장에 부착 및 삽입 가능한 얇은 두께를 가지는 저주파수용 평판 스피커를 개발한다. 평판 스피커는 중-저주파수 대역에서 발생하는 구조 공진으로 인해 방사음 스펙트럼의 심한 요동이 발생하고, 이는 음질의 저하를 야기한다. 이를 극복하기 위해 평판 가장자리에 배치된 가진기 어레이를 이용하여 가상 스피커-배플 시스템을 구현하기 위한 모드 제어법 (mode control method)이 적용된다. 해당 제어법을 적용하기 위해 가진기들의 입력 신호와 평판의 진동 응답 간의 전달 함수가 실험적으로 측정되며, 역문제 기법을 활용하여 목표 진동장을 구현하기 위한 각 가진기들의 입력 신호를 도출한다. 100-300 Hz의 관심 주파수 대역에서 고품질의 음향 방사를 위해 40 phon의 등청감 레벨을 만족하도록 목표 진동장의 크기를 설정한다. 위와 같이 설계된 평판 스피커에 대한 실험 결과는 방사 음압 레벨이 목표 등청감 곡선을 따른다는 것을 보여준다. 따라서 제안된 평판 스피커를 이용하여 기존 우퍼 스피커보다 강화된 저음역대 소리를 방사할 수 있으며, 이에 따라 고품질의 음향 정보 전달이 가능하다.