현대자동차그룹이 실내로 유입되는 노면소음을 크게 줄여주는 능동형 노면소음 저감 기술 RANC(Road-noise Active Noise Control)를 세계 최초로 개발해 향후 출시될 제네시스의 신차에 적용한다고 밝혔다.

RANC는 다양한 유형으로 여러 곳에서 동시에 나타나는 노면소음을 실시간으로 분석해 이를 상쇄시키는 반대 위상의 음파를 발생시켜 실내 정숙성을 대폭 향상시킨다.

기존의 수동적인 소음 차단 방식은 차음재나 다이나믹 댐퍼 등을 사용하기 때문에 차량 무게가 증가되어 연료 효율에 불리했고, 웅웅거리는 저주파 소음 차단도 불완전했다.

그에 반해 능동형 소음 저감 기술 ANC(Active Noise Control)는 마이크 등 상대적으로 가벼운 부품을 쓰면서 저주파 소음도 개선할 수 있어 일부 차종에 도입된 바 있지만, 기술적 한계로 소음의 유형이 일정하고 소음이 언제 발생할지 예측할 수 있는 상황에 한정되어 효과가 제한적이었다.

노면소음은 약 0.009초만에 실내로 전달되는데다 불규칙적이어서 이를 측정하고 분석한 뒤 상쇄 음파를 즉시 발생시켜 소음을 줄이는 것은 기술적으로 힘든 과제였다. 따라서 연소시기를 통해 소음 발생 타이밍을 미리 알 수 있고 소음 유형도 일정한 엔진 소음에 한해 주로 이 기술을 적용해왔다.

그러나 RANC 기술은 소음 분석부터 반대 위상 음파를 발생하기까지 걸리는 시간이 단 0.002초에 불과하기 때문에 동시다발적으로 발생하는 불규칙한 노면소음을 효과적으로 줄이는 것이 가능하다.

RANC의 원리는 반응이 빠른 가속도 센서를 이용해 노면에서 차량으로 전달되는 진동을 계측하면 DSP(Digital Signal Processor)라는 제어 컴퓨터가 소음의 유형과 크기를 실시간 분석한 뒤 역위상 상쇄 음파를 생성해 오디오 시스템의 스피커로 내보내는 방식이다. RANC용 마이크는 노면소음이 제대로 상쇄되고 있는지를 지속적으로 모니터링해 DSP가 소음 저감 효과를 높이도록 도와준다.

현대차그룹은 6년여의 개발기간을 거쳐 RANC 양산 적용에 성공했다. 특히 선행개발 단계에서 KAIST, 번영, ARE, 위아컴 등이 참여하는 산학협력 오픈 이노베이션 형태로 진행됐다. 또한 양산 단계에서는 글로벌 차량 오디오 전문업체인 하만과 협업해 완성도를 높였다.

RANC 적용으로 감소하는 약 3dB의 소음은 이를 적용하지 않았을 때보다 실내 소음에너지가 절반 수준으로 줄어드는 효과를 내는 것으로, 누구라도 쉽게 소음 저감을 체감할 수 있으며 한 체급 더 높은 차종의 정숙성을 갖춘 수준이라고 할 수 있다.

RANC의 개발로 다양하고 불규칙한 노면소음까지 줄이는 것이 가능해져 기존 NVH 저감 기술의 한계를 넘어 조용한 자동차 실내 구현이 가능해질 것으로 기대된다. 특히 수소전기차와 전기차는 파워트레인 소음이 거의 없기 때문에 상대적으로 노면소음이 두드러질 수밖에 없어 RANC가 적용되면 효과가 더욱 클 것으로 보인다.

현대차그룹은 RANC의 핵심 기술 요소인 센서 위치 및 신호 선정 방법에 대해 한국과 미국에 특허 출원을 완료했다.

현대자동차그룹 연구개발본부 NVH리서치랩 이강덕 연구위원은 “RANC는 기존 NVH 기술을 한 단계 도약시킨 혁신적인 기술”이라며 “NVH 저감 기술 분야에서 지속 우위를 확보하고 고객에게 최고의 정숙성을 선사하기 위해 노력을 지속할 것”이라고 밝혔다.