본 발명의 실시예는 음향 기반 터널 사고 감지 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 터널 사고 감지 시스템은 터널 내 음향 데이터를 수집하고, 수집한 음향 데이터를 분석하여 사고 발생 여부를 검지하는 분석부; 및 상기 분석부의 검지 결과에 기초하여 터널 시스템 운영을 관제하는 운영부를 포함하며, 상기 분석부는 수집한 음향 데이터로부터 배경 잡음과 사고음을 분리하는 음향 사고음 분리부 및 분리된 음향 신호로부터 사고 발생 여부를 검지하는 음향 사고 검지부를 더 포함한다.