광학(optics)은 빛이 렌즈를 투과하거나 거울에 반사되는 특성을 분석하는 물리학이다. 이에 반해 음향학(acoustics)는 빛 대신 소리가 전달되는 특성을 이용한 것이다. 음향학을 이용하면 소리도 빛처럼 집속하거나 연결하거나 반사시킬 수가 있다. 이러한 원리를 이용한 제품이 주변에 잘 없기 때문에 비전공자들에게는 다소 생경하게 들리는 것이다.
그러면 빛과 소리는 어떻게 다른가? 우선 빛은 횡파이고 소리는 종파이다. 횡파는 매질이 없이도 전달이 되는 반면 종파는 매질이 없으면 전달되지 않는다. 태양광은 1억5천만km의 우주 공간(진공)을 지나서 지구에 도달되지만 소리는 매질이 없는 우주 공간에서는 1cm도 전달되지 않는다. 고래의 울음소리가 바닷속 몇백km까지 퍼져나가는 것은 바다가 물로 채워져있기 때문이다. 공기 중에서는 그렇게 멀리 가지 못한다.
광학에서의 렌즈는 여러가지 재료로 만들어진다. 유리에서부터 플라스틱까지 다양하다. 하지만 음향학에서 유리는 거울과 같다. 유리는 소리를 잘 전달하지 못하는 것이다. 창문을 닫으면 바깥에서 나는 소리가 잘 안들리는 것은 소리를 전달하지 않는 유리의 특징 때문이다. 그래서 음향학에서는 렌즈의 재료로는 플라스틱을, 거울로는 유리를 사용한다.
Mammography란 저선량 X-ray를 이용하여 유방을 검사하는 방법을 말한다.
Mammography (also called mastography) is the process of using low-energy X-rays (usually around 30 kVp) to examine the human breast for diagnosis and screening. The goal of mammography is the early detection of breast cancer, typically through detection of characteristic masses or microcalcifications. (from wikipedia)
그런데 X-ray로 유방암 등을 검사하려면 가능한한 촬영 부위를 납작하게 눌러야하기 때문에 환자로서는 매우 고통스럽다. 이러한 문제를 해결하기 위해 X-ray 대신 초음파로 mammography를 할 수 있는 제품이 있었다.
필자가 의료기기 관련 벤처업체에 근무할 때의 일이다. 미국에서 개발된 상기의 제품을 서울대학교병원에 설치하여 임상시험을 하는데 기술지원을 한 적이 있었다.
기존의 mammography 장비가 모두 X-ray를 이용하는데 특이하게도 Avera는 초음파를 사용한다는 것이다. 광학처럼 소리도 초점거리를 조절하거나 집속할 수 있다는 것에 매우 놀랐다. Avera를 개발한 회사는 그 당시 창업한지 20년이 되었지만 오로지 투자만으로 유지가 되고 있었는데 담당 key engineer가 아버지에 이어 관련 연구를 계속하고 있다는데 더 놀랐다. 관련 특허가 모두 그 두 부자의 이름으로 등록되어있는 것이 참 인상적이었다.
사실 미국에는 이런 회사들이 무지하게 많다. 미국의 내수시장이 크기 때문에 이렇게 specific한 분야에 사용되는 기술도 오랫동안 연구를 할 수 있는 것이다. 약 20년 전 보스턴에서 개최된 local exhibition에 참관할 기회가 있었는데 참으로 희한한 기술과 제품들이 많이 나왔다. 미국은 그런 나라다.
Avera에 적용된 기술은 음향학 뿐만 아니라 홀로그램(hologram)도 있었다. 홀로그램하면 보통 3D, 입체 영상 등으로 이해되고 있는데 사실 입체 영상은 홀로그램의 한 응용분야일 뿐 홀로그램을 정의하는 말은 아니다.
홀로그램은 source wave와 어떤 대상에 의해 왜곡된 distorted wave를 합성하여 영상으로 만드는 것을 말한다. Avera에서는 유방 조직을 투과하여 나온 distorted wave 정보를 이용하여 영상을 만들어 내었다. 마치 CT 촬영을 하듯이 초점거리를 이동해가면서 초음파 단층 영상을 만들어내는데 마치 외계인의 기술을 보는 듯했다.
무리 속에 있는 어떤 특정한 사람에게만 소리가 들리게 하는 것이 가능할까? 즉 나한테는 들리는 소리가 내 옆에 있는 사람은 듣지 못하게 하는 것이 가능할까? 음향학을 이용한 지향성 스피커가 이제 상용화되는 듯하다. 특정인에게 그 사람에게만 해당되는 정보를 다른 이에게 방해가 되지 않도록 전달할 수가 있는 것이다.
사실 이러한 음향 기술은 군사 목적으로 먼저 개발되어 민수산업에 spin-off 된 것이다. 해상에서 가능한한 멀리 음성이 전달되도록 만든 고출력 지향성 스피커가 바로 그것이다.
알면 알수록 재미있는 세상이다. 그렇지 않은가?
