FFT (Fast Fourier transform 파형분리)와 Spectrum(주파수그래프)

설비진단 관련하여 진동 분석에 들어가기 앞서 우리가 진동 하면 흔히 듣는 말이 FFT 분석이라는 단어를 많이 쓴다.

하지만 과연 우리는 FFT라는 단어를 재대로 이해하고 있을까? 이번 기회에 정확하게 알아보도록 하자.

최초의 진동은 중국에서 측정 하였지만 대부분의 진동 이론과 진동의 응용은 서유럽에서 시작되었고 현재의 진동 관련 산업은

미국이 가장 보편적인 중심이다.

따라서 공용 단어를 번역하는 것도 가지각색이다.

소음진동분야에서 옥타브와 주파수분석이 다르다, FFT는 주파수 분석이다 라고 이해하는 것처럼 이미 상식인데 되될리기 어렵기도 한 것 같다.

주파수를 안다는 것은 주기의 역수인 초당 반복수를 안다는 것이다.

주파수 그래프를 안다는 것은 Spectrum 그래프를 안다는 것이다. 그러나 FFT가 주파수변환을 의미하는 것은 아니다.

FFT(고속푸리에 변환)

FFT는 푸리에란 과학자가 개발한 변환식을 간편화한 재개발 변환식이다.

그 변환식은 어떠한 복잡한 주기파형도 조화파(정현파)의 합으로 표현할 수 있다는 것을 표현하는데

이것이 스펙트럼을 의미하는 것은 아닌 것에 주의하자. 즉, 분리된 조화파를 초당 반복수를 나타내는 그래프에 나타낸 것을 스펙트럼이라고 할 뿐이다.  

물론, 스펙트럼이 분리된 주파수를 확인하기 매우 편리한 설비진단 및 주파수 분석분야에 활용되지만 스펙트럼이 FFT는 아니라는 것은 구분할 수 있어야된다.

그렇기에 혼동하지 않기 위해서는 파형분리식 또는 파형분리기로 불리는게 맞지 않나라는 생각을 해본다.

고속 푸리에 변환이란 단순히 푸리에 변환을 이산화하여 계산을 수행하는 이산푸리에 변화의 계산에 있어 삼각함수의 주기성을 이용하여 계산 속도의 효율을

높이는 알고리즘이다. 다시 말하면 무한계산을 모두 수행하지 않고 동일한 값을 생략하는 기법으로 계산량을 줄인 것이다.

1962 년 Cooley, Tukey가 제안하였으며 현재의 분석기의 출현을 가능하게 한 방법이다.

따라서 FFT analyzer 란 시간신호를 입력받아서 고속푸리에 변환을 행하여 주파수 분석을 함으로써 신호의 특성을 파악하는 장비를 통칭하는 용어이다.

일반적으로 신호분석기(Signal analyzer), 스펙트럼분석기(Spectrum analyzer) 등과 혼용하여 사용 한다.

따라서 스펙트럼 그래프와 FFT를 혼용하지 말고 정확히 이해를 하자.