연구뉴스
[안성훈 교수 연구팀] 소리로 기계 고장 진단하는 하드웨어 음향 필터 세계 최초 개발
작성자
임은지
작성일
2025-11-27
조회
314
서울대학교 공과대학은 기계공학부 안성훈 교수 연구팀이 전자회로 없이도 특정 주파수를 걸러내고 증폭할 수 있는 ‘음향 밴드패스 필터(Interference Acoustic Filter)’를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.
연구진은 마이크 하나와 간섭 기반 메타구조를 활용해 원하는 주파수만 선택적으로 들을 수 있는 기술을 구현함으로써 산업 현장의 고소음 환경에서도 기계 고장을 진단할 수 있는 길을 열었다.
이번 연구 결과는 기계공학 분야의 국제 학술지 ‘메카니컬 시스템즈 앤 시그널 프로세싱(Mechanical Systems and Signal Processing)’에 이번 달 게재됐다.
산업 현장의 100 dB급 소음 속에서도 기계 고장의 이상 주파수만 선택적으로 증폭하는 세계 최초 하드웨어 음향 밴드패스 필터가 개발되었다. 연구진은 슬릿 간섭 원리를 활용한 직경 4 cm, 길이 30 cm 메타구조를 설계해, 전자 회로나 복잡한 마이크 배열 없이도 1.8~22 kHz 특정 주파수를 각도 조절만으로 선택적으로 증폭하도록 구현했다. 실험 결과, 100 dB 소음 환경에서도 목표 주파수는 최대 4.82배, CNC 장비의 이상 주파수(2041 Hz)는 19.9배 증폭되는 성능을 확인했다. 또한 이 필터로 취득한 데이터를 학습한 AI 모델은 기존 0%에서 78.6%로 고장 인식률이 대폭 향상되었다. 본 기술은 전력 소모가 없고 구조가 단순해, 스마트 공장·로봇·항공 등 고소음 산업 환경에서 고장 진단용 차세대 음향 센서로 활용될 전망이다.
[참고자료]
- 공과대학 뉴스: https://eng.snu.ac.kr/snu/bbs/BMSR00005/view.do?boardId=6196&menuNo=200152
- 논문/저널명 : ‘Interference structure-based directional acoustic-band amplifier for enhanced sound sensing‘, Mechanical Systems and Signal Processing
- DOI : https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2025.113442
