도로 소음과 바람 소음을 차단하 위한 자동차 기술을 살펴봅니다. 한국 브랜드를 중심으로 액티브 노이즈 캔슬레이션(RANC)과 바디 패널 설계, 수동 소음 차단인 삼중 웨더스트립트와 이중 접합 구조 등의 재료를 설명하고, 테스트 결과 및 해외의 다양한 사례와 비교합니다.
외부 소음 차단 기술의 배경
자동차 실내에서 들리는 소음은 주로 파워트레인, 도로와 타이어의 마찰, 바람에 의해 발생한다. 현대자동차그룹은 차량 주행 시 도로 소음이 가장 크고 흔한 소음이라고 강조한다. 도로 소음은 20~500 Hz 구간의 저주파 대역에서 발생하며, 승객에게 스트레스를 주고 피로를 높일 수 있다. 기존에는 차체를 두껍게 하거나 방음재를 추가하는 수동(패시브) 소음 차단이 주로 쓰였지만, 차량 경량화와 저주파 소음의 한계를 극복하기 어렵다는 문제가 있다.
한국 차량의 액티브 노이즈 캔슬레이션 기술
로드 노이즈 액티브 노이즈 컨트롤(RANC)
현대자동차그룹은 도로 소음에 대응하기 위해 로드 노이즈 액티브 노이즈 컨트롤(RANC)을 개발했다. 이 시스템은 차체와 서스펜션 근처에 설치된 속도·가속도 센서와 마이크를 통해 도로에서 전달되는 진동을 감지하고, 내장된 디지털 신호 처리(DSP) 장치가 소음을 분석해 반대 위상의 음파를 스피커로 보내 소음을 상쇄한다. RANC는 도로 소음이 승객에게 도달하는 데 약 0.009 초밖에 걸리지 않는다는 점을 고려해 계산·전송 시간을 최적화했으며, 0.002 초만에 소음을 분석하고 역위상 음파를 출력한다. 이를 통해 도로에서 발생하는 저주파 소음을 실시간으로 줄인다.
현대자동차그룹의 테스트에 따르면 RANC는 차내 소음을 약 3 dB 감소시켜 소음 에너지를 절반 수준으로 낮춘다. 연구팀은 도로 상태, 차량 속도, 좌석 위치를 다양하게 조합해 시험한 결과 이러한 효과를 확인했다. RANC 시스템의 센서·마이크·컨트롤러의 무게는 총 1 kg에 불과해 기존 방음재 대비 중량을 줄일 수 있으며, 향후 500~5 000 Hz의 고주파까지 대응하는 방향으로 연구가 진행 중이다.
ANC‑R와 패시브 차음 기술의 조합
2024년 출시된 제네시스 GV70는 Active Noise Control‑Road(ANC‑R)를 적용했다. 이 기술은 가속도 센서와 마이크로폰으로 도로 소음을 감지하고 컨트롤러에서 역위상 음파를 계산해 스피커로 출력해 500 Hz 이하의 저주파 도로 소음을 억제한다. 신형 GV70는 또한 헬름홀츠 원리를 활용한 비어 있는 구조의 소음 흡수 휠과 트리플 웨더스트립, 이중 합판의 방음 유리를 적용해 풍절음을 줄였다. 바닥에는 이중 구조의 흡음 패드와 강화된 방음 구조가 추가돼 엔진룸과 하부에서 유입되는 고주파 소음을 차단한다.
현대·기아의 일부 모델에서도 이중 접합 유리, 방수·방음 패널, 동적 댐퍼와 같은 패시브 차음 요소가 사용된다. 2024년 GV70의 21인치 휠에는 헬름홀츠 공명 원리를 이용한 사운드 어브소빙 휠이 적용되어 타이어 공명 소음을 줄이고, 테일게이트에는 동적 댐퍼를 장착해 주행 중 붐음을 억제한다. 이러한 패시브 기술과 ANC‑R을 조합해 전체 주파수 대역에서 정숙성을 확보한다.
해외 사례와 비교
미국 포드는 2015년부터 Active Noise Control(ANC) 기술을 상용화했다. 포드의 시스템은 실내에 세 개의 마이크를 배치해 엔진·변속기 소음을 탐지하고, 오디오 시스템에서 역위상 음파를 방출해 소음을 상쇄한다. 이 기술은 운전자의 가속 패턴을 예측해 작동하며, 차내 음악과 대화 음량은 영향을 받지 않는다. 포드의 Mondeo Vignale에는 소음 흡수 유리가 적용돼 풍절음을 줄이고, 폼으로 된 엔진룸 흡음재와 언더보디 실드를 통해 파워트레인 소음을 최대 2 dB, 도로 소음을 최대 3 dB 줄였다.
이스라엘의 사일렌티움(Silentium)은 Active Acoustics 소프트웨어를 개발해 재규어·랜드로버(JLR)에 공급했다. 이 기술은 주파수 20 Hz에서 1 kHz까지의 광대역 소음을 대상으로 하며, 실내 소음 피크를 최대 10 dB, 전체 소음 레벨을 3~4 dB 줄이는 효과를 보였다. 사일렌티움은 각 승객의 머리 주변 약 30 cm를 조용한 공간으로 만드는 ‘조용한 버블(Quiet Bubble)’ 개념을 개발해 개인화된 소음 차단과 오디오 분리를 구현하고 있다. 이러한 기술은 전기차 시대에 더욱 중요해질 것으로 예상된다.
바디 패널과 수동 소음 차단 테스트
패시브 차음 기술도 여전히 외부 소음 차단에 중요한 역할을 한다. 제네시스 GV70와 같은 신차들은 삼중 웨더스트립과 이중 접합 유리를 통해 풍절음을 줄이며, 바닥과 센터 터널에 복층 흡음 구조를 적용해 고주파 소음을 차단한다. 이런 설계는 실제 주행 테스트에서 실내 소음을 크게 줄였다.
일반적으로 차량 바디 패널은 얇은 강판으로 되어 있어 저주파 진동에 공명하기 쉽다. RANC 시스템은 패널 자체를 스피커로 사용하지 않고, 서스펜션과 차체를 따라 설치한 센서를 통해 진동을 분석해 스피커로 역위상 음파를 내보낸다. 하지만 연구자들은 바디 패널 자체에 진동 액추에이터를 붙여 능동적으로 소음을 차단하는 방법도 연구하고 있다. 2021년 영국 매체가 소개한 사일렌티움의 기술은 차량에 추가적인 센서와 마이크를 설치해 저주파·고주파를 실시간으로 분석하고, 스피커를 통해 반대 위상의 음파를 만들어 원하는 주파수 대역을 줄인다는 점에서 RANC와 유사하다.
테스트와 평가
현대자동차그룹은 여러 주행 조건에서 RANC 성능을 시험했다. 연구진은 다양한 도로 포장과 속도, 앞·뒤 좌석 위치에서 측정한 결과, RANC가 약 3 dB의 소음 감소를 제공해 체감적으로 절반 수준의 소음 감소 효과를 보인다고 보고했다. 제네시스 GV70의 ANC‑R도 500 Hz 이하 저주파 소음을 효과적으로 억제하는 것으로 평가됐다.
해외 사례에서는 재규어 F‑페이스, XF, 레인지로버 벨라에 적용된 사일렌티움 시스템이 소음 피크를 10 dB 줄여 운전자의 피로를 감소시키고, 포드의 ANC 시스템이 엔진·변속기 소음을 줄이면서도 음악과 통화 품질을 유지한다는 평가를 받았다.
한국 운전자들을 위한 팁
- 차량 선택 시 노이즈 차단 기술 확인하기 – 전기차나 고급 모델을 구매할 때 RANC나 ANC‑R 같은 능동 소음 차단 옵션, 이중 접합 유리 및 방음 휠 등의 적용 여부를 확인하면 정숙성을 높일 수 있다.
- 타이어 관리와 소음 – 마모된 타이어는 노면 소음을 증가시킨다. 정기적으로 공기압과 마모도를 점검하고, 저소음 타이어를 선택하는 것이 도움이 된다.
- 방음 재료 추가 – 트렁크와 도어 패널에 흡음재를 부착하거나, 고무 몰딩을 추가해 풍절음을 줄일 수 있다. 다만, 무게 증가를 고려해야 한다.
- 적절한 속도 유지 – 고속에서 발생하는 풍절음은 구조적 설계만으로 완전히 차단하기 어렵다. 법정 속도를 준수하고, 필요 시 윈드 디플렉터를 설치하면 도움이 된다.
외부 소음에서 자유로워지기를 바라며
외부 소음 차단 기술은 전기차 시대를 맞아 더 중요해지고 있죠. 한국 브랜드인 현대·기아는 RANC와 ANC‑R처럼 도로 소음을 능동적으로 상쇄하는 기술을 상용화하고 있으며, 이중 접합 유리와 헬름홀츠 구조 휠 같은 패시브 설계도 병행해 정숙성을 높이고 있습니다. 해외에서는 포드, 재규어·랜드로버 등이 능동 소음 차단을 도입해 엔진·바람 소음을 줄이고 있으며, 사일렌티움과 같은 전문 회사들이 광대역 소음 차단과 개인화된 ‘조용한 버블’을 연구하고 있다. 앞으로는 센서와 알고리즘의 발전으로 더 넓은 주파수 대역과 더 빠른 반응 속도를 구현하는 차량이 늘어나고, 운전자와 승객에게 더욱 편안한 주행 환경을 제공하여 외부 소음에서 자유로운 운행을 할 것으로 기대된다.