노이즈 캔슬링 이어폰이 소음을 줄이는 원리는 외부 소음 파동에 반대 위상 음파를 쏘는 상쇄 간섭이라고 합니다. 상쇄 간섭 특성과 현상들이 궁금합니다.

Question

노이즈 캔슬링 이어폰이 소음을 줄이는 원리는 외부 소음 파동에 반대 위상 음파를 쏘는 상쇄 간섭이라고 합니다. 상쇄 간섭 특성과 현상들이 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

상쇄 간섭은 동일한 파장과 진폭을 가진 두 파동이 만날 때, 한 파동의 마루와 다른 파동의 골이 부딪혀 합성 파동의 진폭이 줄어들거나 0이 되는 파동 중첩 현상을 말하는 데요. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

두 파동의 합성 파동이 완벽한 상쇄가 일어나기 위해서는 파동의 위상과 경로에 정밀한 조건이 들어맞아야 하는데, 위상차는 두 파동의 위상차가 반 주기를 이루어 파형이 정확히 반대로 뒤집혀야 하고, 경로차는 파원이 다를 경우, 두 파동이 도달하는 거리의 차이가 반파장의 홀수 배를 만족해야 합니다. 상쇄가 일어나는 지점에서 파동 에너지가 완전히 소멸하는 것은 아니라 상쇄 간섭이 일어난 영역의 에너지는 보강 간섭이 일어나는 인접한 다른 공간으로 재배치되어 시스템 전체의 에너지는 보존됩니다.

노이즈 캔슬링은 이 위상차 특성을 전자적으로 제어하는 기술로, 외부 마이크가 주변 소음을 감지하면, 내부 디지털 신호 처리기가 이를 즉각 분석하여 파형은 완벽히 같되 위상만 뒤집은 반대 위상 음파를 내부 스피커로 출력합니다. 귓속 내부에서 두 파동이 합성되면서 소음이 상쇄되는 원리를 이용한 것입니다.