옥외 지하철 운행정보 알림판 및 지상철 구간별 Noise Cancelling 스피커
- 작성자
- 임**
- 분야
- 도시건설
- 등록일
- 2023-09-05 11:16
- 해당연도
- 2023
- 해당반기
- 후반기
- 조회수
- 374
- 답변방법
- 게시판
- 첨부파일
- 개요
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1. 옥외 지하철 도착 정보 알림판
A. 가로등 전기설비를 활용하여 약 2M 지점에 LCD 패널과 전원 연결
B. 서울교통공사가 제공하는 실시간 열차 운행정보와 통신 모듈 연동
C. 밝기 조절을 위한 조도 센서값 도출 후 적용
D. 가로등 설치가 아닌 경우, 자체 HW 설계 후 A-C 단계 진행
2. 지상철 구간별 Noise Cancelling 스피커
A. 100m간격으로 소리를 감지하는 센서를 통하여 파동 감지
B. 감지된 파동을 가지고 상쇄 간섭 효과를 최대화할 수 있는 파동 도출
C. 머신 러닝으로 센서를 통해 들어오는 소리를 상쇄할 수 있는 파동 학습
D. 각 역에 도착과 출발하는 신호 공유
E. 열차가 각 구역을 지날 때마다 Noise Cancelling 파동을 발생시켜 소음 상쇄
- 현황 및 문제점
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1) 인식한 문제 및 배경
강변역-구의역-건대입구역은 2호선 지상철 구간입니다. 상부 다리에 설치된 철로를 통해 운행되지만, 주변에서 2호선 열차가 지나갈 때마다 큰 소음이 발생하고 있습니다. 일상생활에서 길을 걷고 있다가 생각보다 큰 소리에 놀라거나 이어폰을 끼고 있어도 소리가 뚫고 들어오기도 합니다.
이와 같은 소음 공해는 밤에 가까운 시간대로 갈수록 심해집니다. 구의·화양·자양동은 이미 빛 공해를 받는 상황에서 지하철 소음으로 인해 소음 공해까지 받아 삶의 질이 하락하고 있기에 문제로 인식하게 되었습니다. 나아가, 도보에서 걸어 다닐 때 스마트폰으로 지하철 도착 정보를 확인해야 해서 전방 주시하지 못하는 문제가 발생하고 있습니다.
2) 원인 분석
지상철 소음의 원인은 2호선의 강변역-구의역-건대입구역이 지상철이기 때문인 이유가 가장 크다고 생각됩니다. 지상철이기에 철도가 있는 바닥을 제외하고 천장이 없어 뚫려있는 구조로 되어 있어 소리가 지상철 아래와 그 주변으로 널리 퍼지게 됩니다. 특히 소리의 굴절 현상으로 인해 비교적 온도가 낮은 저녁~새벽까지 소음이 가장 심하게 들리는 환경이 되어 사람들의 수면 질의 큰 타격을 주고 있습니다.
도보에서 걸어 다닐 때 버스처럼 옥외에서 도착 정보를 확인할 수 없어 스마트폰을 들고 어플을 통해 확인해야 하기에 번거롭고 30초 이상의 시간을 소요하는 것이 유일한 방안이기에 상기 문제가 발생하였습니다.
- 개선방향
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1. 옥외 지하철 도착 정보 알림판
전기 배선이 통과할 수 있는 금속 몰드를 제작하여 도착 정보 알림판을 설치할 수 있는 설치 기둥을 표준화합니다. 이후, LCD 패널에 임베디드 시스템을 연동하여 서울교통공사가 제공하는 실시간 열차 운행정보를 받아오도록 시스템을 설계합니다. 임베디드 컴퓨터는 아두이노 또는 라즈베리 파이를 사용하여 LCD 패널과 임베디드 컴퓨터 가격이 30만 원 이내로 완성할 수 있도록 합니다. 빛공해가 되지 않도록 시간·상황별 밝기 조절을 위해 조도 센서 실험을 진행 후 맞춤형 조도 센서값을 적용합니다. 설치 기둥 디자인은 재학생 공모전을 통해 공학적 요소를 배제한 채 선정합니다. 이후, 선정한 디자인을 프로토타입 삼아 공학적 설계 요소를 추가하여 설치 기둥 디자인 및 몰드를 완성하여 대량생산이 가능하게 합니다.
2. 지상철 구간별 Noise Cancelling 스피커
건대입구역부터 강변역까지 100m 간격으로 나누어 양쪽으로 총 76개의 소리 감지 센서와 파동발생기를 설치합니다. 이후, 상기 구간 중간 부분에 Noise canceling을 할 수 있도록 하는 센서를 추가 설치합니다. Noise canceling을 하는 센서에는 소리 파동을 받아들이는 센서와 그 소리 파동에 반대되는 파동을 만들어내는 장치가 하기에 Noise canceling 센서들과 컴퓨터를 연결하여 구역별, 시간별 소음을 저장합니다.
인공지능 개발 분야에서는, 머신러닝 방식 중 하나인 CNN(Convolution Neural Network)를 사용하고 인공지능 신경망의 처리 과정 또한 살펴볼 수 있어야 하기에 설명 가능한 인공지능인 X-AI도 함께 활용합니다. 인공지능이 받아들인 데이터를 학습하여 최적의 들어오는 소리 파동의 반대파동을 도출합니다. 도출된 반대파동을 스피커에 연결하고 각 구간 압력센서로 지하철의 구간별 위치를 확인함에 따라 맞춤형 Noise Cancelling 소리를 냅니다.
- 기대효과
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자전거·킥보드 등으로 도보 통행이 위협받고 있습니다. 이에, 안전한 도보 통행을 위해선 전방 주시가 더욱 필요한 상황입니다. 옥외 지하철 운행정보 알림판을 통해 스마트폰을 살펴보지 않더라도 정보 습득이 가능하다면 30초 이상의 전방 주시 가능 시간을 확보해 안전사고를 줄일 수 있습니다.
광진구 내 지상철로 인한 소음 문제는 2호선이 개통된 이래 지속해서 제기된 문제입니다. 지하철 요금을 현실화하지 못해 최근 5년(2018∼2022년)간 지하철은 연평균 약 9천200억원을 기록할 만큼 이용객과 주변 민원인들을 위한 해결책을 제시하고 방안을 마련하기 어려운 상황입니다. 이에, 상기 아이디어를 발전시켜 광진구민 및 방문객들의 소음 공해를 적은 비용(500만원)으로 줄일 수 있습니다.
지역 내 미취업 청년을 위한 50여 개 이상의 일자리를 창출할 수 있습니다.