소리의 압력파를 기계적 진동, 전기적 신호로 전환 가능
군복에 적용시 전투 중 들리는 미세한 소리까지 감지
옷 전체가 청진기 역할해 체내 이상 사전 파악도 가능

귀가 잘 들리지 않는 사람들은 보청기를 착용하거나 인공와우 이식수술을 받는다. 그런데 공학자들이 옷 전체를 보청기나 인공와우처럼 작동할 수 있게 하는 기술을 개발해 눈길을 끌고 있다.

미국 매사추세츠공과대(MIT) 과학자들이 중심이 된 연구진이 동물의 귀처럼 소리를 효과적으로 감지할 수 있는 섬유를 개발하는데 성공했다. 이번 연구에는 MIT 전기공학연구실, 재료과학과, 화학공학과, 미디어랩, 화학과, 물리학과, 전기컴퓨터공학과, 군(軍) 나노기술연구소, 로드아일랜드 디자인스쿨 섬유학과, 케이스 웨스턴 리저브대 거대분자과학과, 위스콘신-매디슨대 전기컴퓨터공학과, 미육군 환경의학연구소 과학자들이 참여했다. 이 같은 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 3월 17일자에 실렸다.

연구팀은 소리가 만든 진동이 달팽이관으로 이동해 전기 신호로 변환돼 뇌의 청각세포를 자극한다는 점에 착안했다. 연구팀은 가청 주파수의 압력파를 기계적 진동, 전기적 신호로 변환할 수 있는 특수 전기섬유인 압전섬유를 만드는데 성공했다. 이 섬유는 사람이 듣는 것과 똑같은 방식으로 기계적 진동을 전기 신호로 변환시키고 전기 신호를 기계적 진동으로도 변환시킬 수 있다. 이 때문에 귀가 들리지 않는 사람도 이번에 개발한 섬유가 포함된 옷을 입을 경우 소리를 들을 수 있다는 것이다. 옷 전체가 고막이나 청각세포와 같은 역할을 한다는 설명이다.

더군다나 이전에 개발된 기술들은 옷 전체를 특수 섬유로 만들어야 하지만 이번에 개발된 기술은 옷감에 특수 섬유 일부만 포함돼 있어도 똑같은 효과를 얻을 수 있다. 즉 특수 전기섬유 한 가닥만 포함돼 있어도 수십 ㎡ 크기의 ‘들을 수 있는 옷감’을 만들 수 있다.

연구팀은 이번에 개발한 직물을 이용해 셔츠를 만들어 실험했다. 소리가 들리는 방향에서 불빛이 나도록 한 장치를 붙였다. 3m 떨어진 곳에서 나는 작은 소리의 방향까지 정확하게 탐지하는 것이 확인됐다. 또 셔츠에 이어폰, 스피커를 연결한 각각 청각장애와 언어장애를 가진 사람들에게 착용시키고 언어소통을 하게 한 결과 원활한 대화가 가능한 것도 확인됐다.

이번에 개발된 음향 직물은 일반 직물처럼 세탁기에 넣고 빨더라도 장치가 이상없이 작동한다는 것도 확인됐다.연구팀에 따르면 이번 기술을 군복에 적용할 경우 총소리는 물론 미세한 소리까지도 어느 쪽에서 나는지 정확히 감지할 수 있어 전장에서 사상률을 낮출 수 있을 것으로 기대된다. 또 체내에서 나는 미세한 소리까지 증폭해서 감지할 수 있기 때문에 마치 옷 전체가 청진기 같은 역할을 해 질병을 사전에 예측하는데도 도움이 될 것으로 연구팀은 예상했다.

연구를 이끈 요엘 핑크 MIT 재료과학과 교수(의료·나노재료과학)는 “이번 기술은 청각 장애인, 군인은 물론 심장 및 호흡기 질환이 있는 환자들의 건강 상태 모니터링까지 다양한 상황에서 활용될 수 있다”고 설명했다.