IT Life

소리의 미학, 음파가 지배하는 세상!

2016.03.03 09:30


안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 김종운입니다.


여러분은 ‘초음파’라는 단어를 들으면 무엇이 생각나시나요? 산부인과에서 태아 검진을 하거나, 바닷속 물고기를 탐지하는 데 사용하는 것 정도가 먼저 떠오르실 텐데요. 초음파는 인간의 가청주파수(사람의 귀가 소리로 느낄 수 있는 음파의 주파수 영역)보다 주파수가 커서 인간이 청각을 이용해 들을 수 없는 음파를 말합니다. 앞서 언급한 초음파를 이용한 기술도 결국 소리를 이용한 기술이라고 할 수 있죠. 



최근 IT기술 분야에서도 이 ‘소리의 힘’이 주목을 받고 있다고 합니다. ‘소리유전학’, ‘소리 홀로그램’으로 불리는 소리 응용 기술들이 바로 그것인데요. 소리만으로 뇌세포를 제어하고, 물체를 들어 올려 움직이게도 하는 기술이라고 합니다. 지금부터 소리가 활약하는 세상을 만나보도록 하겠습니다. 

‘소리유전학(Sonogenetics)’이란 음파나 초음파(ultrasonic wave)를 이용해 두뇌에 있는 뉴런 세포 유전자를 활성화하거나 비활성화시키는 기술입니다. 음파를 이용해 선택적으로 뉴런을 활성화함으로써 의학 등 과학 분야에 새로운 가능성을 열어주었는데요. 미국 솔크 연구소(Salk Institute)를 중심으로 한 공동연구팀은 초음파를 이용하는 소리유전학 기술을 이용해 꼬마선충(nematode)인 C-엘레강스(Caenorhabditis elegans)의 두뇌, 가슴, 근육과 다른 장기들에 있는 세포의 유전자를 선택적으로 활성화하는데 성공하였습니다.  


<초음파에 의해 진동하는 꼬마선충 ‘C-엘레강스’(출처: http://www.salk.edu/news-release/in-first-salk-scientists-use-sound-waves-to-control-brain-cells/)>


이와 비슷한 개념으로 빛을 이용해 신경세포를 선택적으로 자극하거나 억제하는 광유전학 기술이 있습니다. 소리유전학과 광유전학을 비교해보면 소리유전학 기술이 더 많은 장점을 가지고 있는데요. 광유전학 기술은 두뇌 세포에만 적용할 수 있지만, 소리유전학 기술은 근육이나 장기에 있는 세포들도 제어할 수 있어 활용 가능한 범위가 더 넓기 때문입니다.


<‘소리유전학’과 ‘광유전학’에 대한 비교>


소리유전학의 경우 아직 인간이나 동물에 대한 실험에 성공한 것은 아닙니다. 하지만 꼬마선충의 실험에서 사용된 TRP-4 채널(신경세포의 이온 채널)은 칼슘에 민감하게 반응하는 인간의 신경세포에도 충분히 적용할 수 있다고 연구진은 밝혔습니다.


어떤 세포도 활성화할 수 있는 이 기술이 동물 실험의 성공으로 인간에게도 적용된다면 의학 기술이 진일보하는 계기가 될 것입니다. 다만, 인간에게 적용할 경우 주요 세포에만 표적으로 작용할 수 있는 안전한 방법을 찾아야 할 것입니다.

‘책상 위에 올려져 있던 물건이 스스로 움직인다?’ 해리포터나 스타워즈 같은 영화에서나 보던 신기한 현상이 실제로도 일어나고 있는데요. 소리를 이용해 작은 물체를 들어 올릴 수 있을 뿐만 아니라 움직일 수도 있게 만든 세계 최초의 ‘소리 홀로그램’이 개발되었다고 합니다.


2014년 영국 스코틀랜드의 던디대학교(University of Dundee)에서는 ‘소리 홀로그램’에 대한 연구를 진행했지만 물체를 움직이지는 못했다고 합니다. 하지만 최근 영국 브리스톨대학교(University of Bristol)와 서섹스대학교(University of Sussex)를 중심으로 이루어진 실험에서는 3차원 소리(음파)장을 이용하여 물체를 들어 올리고, 움직이는 데 성공했습니다.



연구팀은 64개의 미니 스피커들을 이용해 ‘음향 트랙터 빔’을 만들었는데요. 이 연구는 고주파 음파를 통해 물체를 밀어낼 수 있다는 것을 최초로 증명한 사례입니다. 연구팀은 손가락 모양, 소용돌이 모양, 새장 모양의 세 가지 음파를 이용한 홀로그램 구현을 통해 물체를 움직이게 했습니다. 


하나의 소리 파장은 물체를 그저 한 방향으로 밀어내지만, 다양한 소리 파장이 서로 간섭을 일으켜 눈에 보이지 않는 소리의 장을 형성하게 되면 하나의 물체에 여러 방향의 힘이 작용하게 됩니다. 연구팀은 서로 다른 소리 장들을 이용해 손가락 모양이나 족집게 모양의 홀로그램을 만들어 물체를 잡아 공중에서 떠 있도록 만들기도 했습니다.


소리 홀로그램이 상용화된다면 외과적 수술을 하지 않고도 신장 결석이나 혈액병 등을 치료하는 것은 물론 물체를 수송하거나 조립하는 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용될 것으로 기대됩니다.

지금까지 소리유전학과 소리 홀로그램, 두 기술을 살펴봤습니다. 이 기술들이 잘 발전된다면 의학은 물론 여러 산업 분야와 실생활에서도 굉장히 유용하게 사용될 것으로 보이는데요. 이처럼 IT 기술은 우리가 생각하지 못했던 분야에서 우리의 생활을 더 윤택하고 편리하게 만들고 있습니다. 


소리유전학과 소리 홀로그램과 같은 음파를 이용한 새로운 IT 기술로 하루빨리 우리 삶이 더 편리해지고, 특히 아픈 사람들이 쉽게 치료받을 수 있었으면 하는 바람입니다. 



Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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