조금은 Geek할지 모르고 Nerd스러울지 모르지만 알아둬서 손해볼 것 없고, 이런 저런 이야기가 나올 때 잘난척(?)할 수 있는 아주 짧은 포스트. (마하반야도 어딘가에서 보고 들은 내용이지만 쓸 때는 딱히 레퍼런스 없이 씀. 본인의 기억력의 한계로 권위를 가진 정보로 인용하면 곤란하지만 가벼운 대화에서는 써 먹을 수 있는 딱히 틀린 소리 없는 내용임)
참고로 이번 포스팅에서는 참고할 링크/동영상을 몇 개 남김. 영어공부 삼아 읽어보셔도 좋음.
이웃 블로거 마가진님의 글에 댓글로 달았다가 겸사겸사 조금 소스를 찾아봤음.
그러면 이런 공해를 막는 기술에는 뭐가 있을가.
물이 더러우면 '정수'기술과 '하수처리기술'이 발달하고
공기가 더러우면 '공기정화'기술과 분자수준의 물질을 거를 수 있는 '필터기술'이 발달한다.
당연히 사람이 살기 불편할 정도로 소음과 빛이 신경을 거슬르게 하고 신체의 정상적인 활동을 저해시켜 문제를 일으킨다면 그것을 방지하는 기술이 만들어지게 마련.
소음 공해를 막기 위해서 재미있는 기술도 많이 연구되었다.
이를테면 실시간 소음 감소기는 음파를 실시간으로 분석해서 특정 주파수의 음압을 상쇄시킬 수 있는 음파를 내보내 소리를 감소시킨다. 이론은 중학교 과학 수준이면 이해할 수 있다. 조금 고급스럽게 설명하면 소리의 파형과 위상이 반대이고 크기가 같은 파형을 중접시키면 소멸되는 아주 간단한 과학지식을 이용하는 것이다. 영어로는 Active Noise Control (능동 소음 제어) 정도로 표현하는데 어떤 윈리인지 자세히 알고 싶으신 분은 아래 주소의 pdf파일(ppt->pdf변환 자료)를 살펴보시길. 참고로...영어다orz
능동 소음 제어 기술은 실제로 자동차나 항공기 설계시 자연스럽게 들어가는 기술이다. 이론은 간단하지만 '실시간'으로 음파를 분석해서 위상이 반대되는 파형을 만들어 정확한 타이밍에 맞춰서 내보내 소리를 감쇄시기는 것은 상상 이상의 하이테크이다. 이것이 가능한 이유는 그나마 소리의 전파 속도가 340m/s정도 밖에(?) 안 하고, 성능 좋은 펑션 제너레이터(함수 발생기)나 시그널 제너레이터(신호 발생기)가 개발되어 있기 때문이다.(참고로 성능 괜찮은 시그젠(=signal generator)은 몇 천만원 함-_-)
기술을 구현하기 위해 필요한 것은 DSP(디지털 신호 처리)기술과 음향공학, 인간의 청력에 대한 이해, 물리학 등.
아래는 실제 데모화면인데 약 10dB의 소음을 줄여주는 장치이다.
현재 기술로는 복잡한 소리를 감쇄하는 능력이 부족하지만 일정한 소음, 혹은 예상되는 소음을 줄이는 것에는 큰 도움이 된다. 실제로 승용차 엔진 소리는 설계시에 소음이 덜나도록 디자인하기는 하지만 애초에 기계구조인지라 소리가 없을 수는 없다. 이 때 특정 주파수의 소리를 감쇄시키는 ANC를 적용시키면 조용한 운전석을 만들 수 있다. 방음처리만으로 소리를 잡는 것이 아니라능...
응용 기술로는 진동(=소리)이 있는 장치에 진동을 상쇄하는 진동을 줘서 정숙성을 높이거나 기계의 내구성을 높이는 기술도 있음.
계속 발전하다보면 특별히 흡음재를 안 쓰더라도 원하는 공간을 듣기 싫은 소리와 차단할 수 있게 될지도.
또 다른 방향의 소음공해 방지 기술로는 지향성 스피커가 있다.
지향성 스피커(특정 방향에서만 소리가 들리는 스피커)는 이미 2004년도에 프로토타입이 개발된 상태. Hyper-Sonic Sound Technology (극초음파 소리 기술)이라는 것인데 자세한 설명은 여기서 읽어 보시거나 아래 동영상 설명 및 데모를 보자. 2004년 데모에서는 그냥 단순한 소리로 데모를 했는데 지금은 스피커 수준으로 나왔는지도 모르겠다.
이것도 과학적인 원리는 간단한 편이다. 소리는 (빛과 같은 전자파나 전파 신호도 마찬가지지만) 주파수가 높으면 직진성이 좋고 주파수가 낮으면 회절성이 좋다. 우리가 5.1채널 오디오라고 부를 때의 0.1채널은 베이스를 강조하는 우퍼 스피커를 말하는데 수 십Hz의 주파수는 어디서 소리가 나는지 방향을 알기 어려울 정도로 골고루 퍼지는 특성이 있다. 반대로 수 십만 Hz의 음파(초음파 혹은 극초음파)는 직진성이 좋아서 해당 소리의 진원과 일직선상이 아니면 소리가 들리지 않는다.1
그래서 극초음파에 사람이 인식 가능한 주파수를 실어서 내보내면(AM/FM라디오를 생각하면 됨. 캐리어 주파수에 음성 정보를 얹어서 보내는 것이나 마찬가지) 스피커와 같은 선상에 있지 않으면 소리가 들리지 않는다. 위의 데모 비디오를 보면 쉽게 알겠지만...
근데 이게 일반 스피커로 쓸 정도로 복잡한 소리를 입력으로 받아서 극초음파에 실어 보내는 것이 간단한 일이 아니다. 원하는 소리를 담은 극초음파를 만들어 내는 것은 결국 중간의 처리장치 능력에 달려 있기 때문. 가청 주파수의 소리를 데모 수준으로 만드는 것이야 어렵지 않지만 아직은 갈길이 좀 남은 기술이다. 오히려 전파나 빛의 형태로 소리를 쏘고 특수한 장치를 가진 사람만 듣는 장치가 더 나을 수도 있다. 국립박물관에 가 보면 적외선으로 음성 정보를 전달하는 장치를 대여해 준다. 혹은 간단하게 블루투스를 상상하자.
광해 방지 기술과 관련해서 살펴보면
빛이라는 것이 전자파의 일종으로 입자이면서 파동이므로 파동의 성질을 이용하여 다양한 '필터'나 '변환기'로 속성을 바꿔주거나 특별한 '감지기'를 통해 인식할 수 있다. 일본의 대학 연구소에서는 자외선을 가시광선으로 바꿔주는 물질을 비롯하여 다양한 응용이 예상되는 스펙트럼 변환기가 개발되고 있다. 특정 파장을 걸러내는 필터나 감지하는 센서를 이용하면 이러한 기능이 내장된 창으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 차단하거나 원하는 파장의 빛으로 바꿔주거나 하는 것이 가능하다. 사람은 가시광선에 민감한 눈을 가졌고2
가시광선보다 높은 주파수의 빛(자외선, X선, 방사선)은 일반적으로 생체에 안 좋은 영향을 끼칠 수도 있으므로 빛의 스펙트럼을 바꿔서 응용하는 기술은 광해가 심해질수록 응용분야를 넓힐 것이다.
조명은 안전을 위해, 범죄 예방을 위해서도 필요하다. 사람 한 명 없는 길에 가로등이 환하게 켜져 있는 것은 전기가 아깝다는 생각도 들고, 야생동물이나 식물에 나쁜 영향을 끼칠 것이 걱정되기도 하지만...거기다 집 근처에 가로등이 하루 종일 켜져있으면 그것도 참 곤욕이긴 하지만 안 켜놓을 수도 없다.
그래서 독일에서는 자동화된 조명, 혹은 원격 조정이 가능한 조명으로 꼭 필요한 경우에만 조명을 비춘다거나(BBC의 동영상을 보자) 하는 기술도 나와 있는 상태다. 에너지도 절약되면서 불편하지도 않고 광해도 막을 수 있으니 얼마나 좋나.
방향이 좀 다르긴 하지만 지금은 군부대 등에서 특수목적으로만 사용하는 나이트비젼(현재는 대부분의 나라에서 이런 장치를 허가없이 소유하는 것은 어느 정도 제한되어 있음)이 소형화된 민간용 안경/렌즈 등으로 개발되거나3
(상용화에 시간이 많이 걸리겠지만), 적외선 투광기를 이용하여 광해가 없는 조명을 만들고 적외선 감지가 가능한 안경/렌즈/디카/고글 등을 사용하여 밤에 빛이 없거나 적은 곳에서도 특별히 조명 없이 돌아다닐 수 있게 한다거나4
ps. 짧게 쓰려 했는데 길어졌다orz (아마 다들 읽다 포기했을거야)
ps2. 매번 쓸 때마다 어투가 바뀌네;;;
시리즈의 전편...
- 물론 사람은 20~2'0000 Hz의 소리만 들을 수 있으므로 초음파나 극초음파는 들리지 않지만 소나 탐지장치같은 기계장치로도 탐지가 안 된다는 말. [본문으로]
- 정확히는 사람의 눈이 인식 가능한 빛의 영역을 가시광선 혹은 가시 스펙트럼이라고 부르는 것이지만 [본문으로]
- 현재도 사실인지 아닌지 확인은 안 되었지만 이런 형태로 설명은 있음. 그런데 정보를 조금 뒤져 본 결과 믿을만한 정보인지는;;; [본문으로]
- 현재는 다 그런 것은 아니지만 일부 좀 이상한 목적으로 사용되고 있음-_-;; 도-_-촬 이라던가..관-_-음-ㅂ-증 해소용이라던가 [본문으로]
