저작권: ESA-S. 모든 권리 보유
이 프로젝트는 스반텍의 새로운 상용 기성 하드웨어를 성공적으로 테스트하여 신뢰성, 향상된 사용성 및 원활한 데이터 통합을 확인함으로써 달 게이트웨이와 같은 향후 심우주 임무에 사용할 수 있는 기반을 마련했습니다.
기술 시연을 통해 미래 우주 임무를 위한 차세대 시스템을 검증하는 5가지의 명확하고 중요한 결과를 도출했습니다.
새로운 스반텍 하드웨어는 매우 안정적이고 견고하여 ISS 환경에 노출되어도 성능이 크게 저하되지 않는 것으로 나타났습니다.
SV 104A 선량계는 뛰어난 사용자 경험을 제공하며, 우주 비행사들은 기존 SV 102A+ 시스템보다 훨씬 편안하고 눈에 거슬리지 않으며 사용하기 쉽다고 평가합니다.
블루투스를 통한 무선 데이터 전송이 성공적으로 시연되어 데이터 관리 워크플로우가 간소화되고 EveryWear 앱과 같은 최신 플랫폼과의 통합이 가능해졌습니다.
고진동 센서가 포함되어 있어 원치 않는 데이터를 배제하고 미세 중력에서 소음 노출 계산의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이 주요 이점입니다.
이 프로젝트는 상용 하드웨어가 게이트웨이와 같은 임무에서 향후 승무원 건강 및 성능 음향 모니터링 시스템을 위한 실행 가능하고 우수한 대안임을 검증합니다.
우주라는 제한된 환경에서 강력한 음향학 모니터링은 사치가 아니라 승무원 건강과 임무 안전을 위한 전략적 필수 요소입니다. 높은 소음 수준은 중요한 통신을 방해하고 안전 경보를 마스킹(가려짐 효과)하며 소음성 난청과 같은 장기적인 건강 문제를 유발하는 등 심각한 위험을 초래합니다. 승무원은 단순히 소음원에서 멀리 떨어져 있을 수 없기 때문에 이러한 위험을 완화하려면 지속적이고 정확한 모니터링이 필수적입니다.
승무원 건강 및 성과(CHP) 시스템은 네 가지 기능 영역에서 이러한 스트레스 요인을 관리하도록 설계되었습니다: 의료 역량, 대응책, 행동 건강, 환경 건강입니다. 이 프레임워크 내에서 음향 모니터링은 환경 건강의 중요한 구성 요소로, 우주 비행사의 즉각적인 운영 효율성과 장기적인 웰빙을 모두 보호하기 위해 음 레벨을 설정된 안전 한계 이하로 유지하도록 보장합니다.
스반텍의 SV 102A+ 듀얼 채널 소음 선량계는 ISS에서 운영적으로 입증된 기기이지만, 곧 시작될 게이트웨이 프로그램에서는 보다 진보된 솔루션이 필요합니다. 기존 시스템은 두 가지 주요 단점이 있습니다. 더 작고 가벼운 대안이 이제 개인 선량 측정을 위한 덜 눈에 거슬리는 옵션을 제공하며, SV102A+는 게이트웨이를 위한 계획된 CHP 시스템의 초석인 CNES ‘EveryWear’ 소프트웨어와 같은 최신 개방형 아키텍처 데이터 시스템과의 통합을 복잡하게 하는 독점 소프트웨어에 의존하고 있다는 점입니다.
업데이트된 시스템에 대한 이러한 분명한 필요성은 보다 통합된 새로운 음향 모니터링 기능의 개발과 궤도 내 검증으로 직접 이어졌습니다.
무선 음향 ISS 기술 데모는 최신 하드웨어를 중심으로 구축된 새로운 통합 CHP 음향 모니터링 시스템을 선보이기 위해 설계되었습니다. 이 프로젝트에는 고정 구역 소음 모니터링용 소형 SV 971A와 승무원이 착용하는 작고 눈에 잘 띄지 않는 개인용 선량계 SV 104A 등 두 가지 새로운 스반텍 장치가 도입되었습니다. 이 데모의 핵심 목적은 ISS의 독특한 미세 중력 환경에서 이 새로운 하드웨어의 성능, 유용성 및 데이터 통합 기능을 검증하여 레거시 시스템과 직접 비교하는 것이었습니다.
SV 971A
우주 정거장의 클래스 1 소음계
저작권: ESA-S. 모든 권리 보유
SV 104A
우주 정거장에서 작동 중인 소음 선량계
저작권: ESA-S. Uznański-Wiśniewski
데이터 수집 시연: 첫 번째 목표는 우주에서 하드웨어의 기본 기능을 검증하는 것이었습니다. 여기에는 몸에 착용하는 SV 104A가 우주 비행사의 개인 소음 노출을 정확하게 측정할 수 있는지, 고정식 SV971A가 콜럼버스 모듈의 주변 음향 환경을 효과적으로 모니터링할 수 있는지 확인하는 것이 포함되었습니다.
데이터 전송 확인: 새로운 시스템의 주요 장점은 무선 연결성입니다. 이 목표는 블루투스를 통해 두 장치에서 ISS iPad에서 실행되는 EveryWear 소프트웨어로 음향 데이터가 성공적으로 전송되는지 확인하고 향후 데이터 아키텍처와의 호환성을 입증하는 것이었습니다.
사용자 경험을 평가합니다: 하드웨어는 승무원이 부담 없이 사용할 수 있어야만 효과적입니다. 이 목표는 우주비행사들이 몸에 착용하는 새로운 SV 104A의 편안함, 눈에 거슬리지 않음, 사용 편의성을 기존 SV102A+ 선량계와 직접 비교하면서 우주비행사들의 경험을 기록하는 데 중점을 두었습니다.
데이터 품질 확인: 궁극적으로 데이터는 신뢰할 수 있어야 합니다. 최종 목표는 새로운 기기로 수집한 음향 측정값이 승무원 건강 모니터링을 위해 우주 의학 전문가가 요구하는 엄격한 품질 표준을 충족하는지 확인하는 것이었습니다.
이 실험에는 두 명의 우주비행사가 참여했으며, 각각 24시간 동안 두 차례의 실험을 수행하여 종합적이고 비교 가능한 데이터를 수집했습니다. 승무원의 개인정보 보호와 데이터 무결성을 보장하기 위해 오디오 녹음 기능을 완전히 비활성화하는 펌웨어 잠금을 설정하여 오디오를 캡처할 수 없도록 장치를 구성했습니다. 신중하게 구성된 이 실험을 성공적으로 완료함으로써 새로운 시스템에 대한 승무원들의 실제 경험에 대한 풍부한 피드백을 얻을 수 있었습니다.
새로운 우주 비행 하드웨어의 성공 여부는 순수한 기술적 성능 외에도 우주 비행사의 피드백에 크게 좌우됩니다. 편안함, 사용 편의성, 낮은 작동 작업량과 같은 요소는 기기가 ISS 승무원의 까다로운 일상에 원활하게 통합되는 데 필수적인 요소입니다. 승무원들이 작성한 상세한 NASA-TLX 설문지를 통해 수집한 정성적, 정량적 피드백은 명확하고 결정적인 판단을 내렸습니다.
새로운 SV 104A 개인 선량계에 대한 피드백은 압도적으로 긍정적이었습니다. 참여 우주비행사 모두 이 기기를 사용할 때 정신적, 육체적, 시간적 부담이 매우 적다고 답했으며, 이는 일반적인 활동에 지장을 주지 않는다고 답했습니다. 좌절감 수준은 매우 낮은 것으로 평가되어 부드럽고 직관적인 사용자 상호 작용을 시사했습니다. 특히 우주비행사들은 24시간 장시간 착용하거나 수면 중에도 매우 편안하다고 평가했습니다.
기존 SV 102A+ 선량계와 직접 비교했을 때, 모든 주요 인체공학적 및 사용성 지표에서 새로운 SV 104A가 가장 선호도가 높았습니다. 고정식 SV971A 면적 모니터도 승무원 평가에서 좋은 성적을 거두었으며, 장착의 용이성, 설치의 안전성, 간단하고 직관적인 작동 방식에 대해 긍정적인 평가를 받았습니다.
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민감한 과학 장비가 우주 비행 인증을 받으려면 발사, 작동 및 귀환 과정에서 계측 정확도가 저하되지 않음을 입증해야 합니다. 공인된 실험실에서 엄격한 비행 전후 교정 과정을 거쳐 우주 비행 환경이 음향 기기에 미칠 수 있는 잠재적 영향을 정량화했습니다.
SV 971A 소음계와 SV 104A 개인용 소음 선량계는 임무 전인 2025년 1월과 ISS에서 돌아온 후인 2025년 9월 두 차례에걸쳐 완벽한 교정 세션을 거쳤습니다. 테스트는 국제적으로 공인된 표준인 소음계용 EN 61672-3 및 개인 소음 선량계용 EN 61252에 따라 PN-EN ISO/IEC 17025 공인 실험실에서 수행되었습니다. 종합적인 분석 결과, 계측기는 우주 비행의 혹독한 환경에서도 의미 있는 성능 저하 없이 견뎌낸 것으로 확인되었습니다.
하드웨어의 안정성이 입증된 후, 마지막 단계는 궤도에서 수집한 중요한 음향 데이터를 분석하는 것이었습니다.
| 요구 사항 | 매개변수 | SV 102A+(우주비행사 2) | SV 102A+(우주비행사 1) | SV 104A(우주비행사 2) | SV 104A(우주비행사 1) | SV 971A(우주비행사 2) | SV 971A(우주비행사 1) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| < 70dBA | 24시간 등가소음도 | 66.66 | 72.20 | 71.78 | 76.41 | 60.00 | 56.79 |
| < 72dBA(작업) | A가중 등가 소음도, 16시간 | 68.43 | 74.08 | 73.62 | 77.81 | 61.26 | 57.94 |
| < 62dBA(절전) | 8시간 A가중 등가소음레벨 | 55.86 | 52.22 | 60.48 | 71.31 | 55.94 | 53.29 |
| < 85dBA | TWA | 71.44 | 76.98 | 78.10 | 83.00 | 64.80 | 61.60 |
| < 140 dBZ | LZpeak | 136.00 | 122.12 | 131.53 | 126.61 | 117.27 | 107.98 |
데이터에 따르면 측정 기간 동안 절대 피크 소음 제한치인 140dBZ에 도달하지 않은 것으로 확인되었습니다. 그러나 갑작스럽고 방해가 되는 소음을 피하기 위한 임계치인 125dBZ의 ‘놀람 한계’는 6회 초과되었습니다.
미세 중력 환경에서 중요한 문제는 우발적인 충돌이나 높은 기계적 진동으로 인해 음향 데이터가 손상되어 실제보다 더 크게 보일 수 있다는 것입니다. 새로운 SV104A 개인 선량계와 SV 971A 소음계는 이러한 이벤트를 감지하고 플래그를 표시하는 진동 센서가 내장되어 있습니다. 이는 분석가가 작업장 소음 노출을 결정하기 위한 ISO 9612 표준의 모범 사례 권장 사항에 따라 최종 계산에서 오염된 측정치를 제외할 수 있어 데이터 품질을 유지하는 데 매우 중요한 기능입니다.
블루투스 연결은 기존 시스템의 독점 소프트웨어에 비해 더 개방적인 데이터 전송 방법을 제공합니다. 따라서 우주비행사의 프로세스가 간소화되고 게이트웨이 프로그램을 위해 계획된 EveryWear 소프트웨어와 같은 광범위한 건강 데이터 관리 시스템에 음향 데이터를 직접 통합하는 것이 용이해집니다.
이 보고서는 기존의 콘덴서 마이크를 견고하고 안정적이며 내구성이 뛰어난 MEMS 마이크 솔루션으로 교체하는 것이 우주라는 열악한 환경에서의 소음 모니터링의 미래를 위한 올바른 방향으로 나아갈 수 있다고 제안합니다.
소음 모니터링 작업에 필요한 액세서리와 같은 세부 사항에 대해서는 공인 SVANTEK 컨설턴트가 도와드립니다.
