'이곳'에선 이어폰 없어도 혼자 음악 듣는다

미국 펜실베니아주립대 연구팀이 특수 초음파 발생장치 앞에 메타표면을 배치해 음파가 초승달처럼 휘어지며 교차하는 과정. 두 초음파가 교차한 지점에서만 소리를 들을 수 있다. Penn State University 제공

미국 연구팀이 두 초음파가 교차하는 특정 영역에서만 소리가 들리도록 하는 기술을 개발했다. 이어폰이나 헤드폰 없이도 특정 위치에 있기만 하면 주변 사람들이 듣지 못하는 음악이나 소리를 들을 수 있다.

윤 징 미국 펜실베이니아주립대 음향학과 교수팀은 초음파 발생 장치로 일정 거리 떨어진 특정 지점에만 소리를 전달하는 기술을 개발하고 연구결과를 17일(현지시간) 국제학술지 '미국 국립과학원회보'에 공개했다.

연구팀은 소리의 진행 방향을 구부러지게 하는 메타표면을 렌즈처럼 활용해 2개의 특수한 초음파 발생기를 설계했다. 메타표면은 자연에 존재하지 않는 물성을 구현한 표면 구조를 말한다.

두 초음파는 초승달처럼 휘어진 궤적을 그리며 진행하며 두 초음파가 교차하는 지점에서만 상호 작용을 일으켜 소리가 발생한다. 한쪽 발생기에서 나온 초음파만으로는 소리를 들을 수 없다.

미국 펜실베이니아주립대 연구팀이 귀에 마이크가 달린 인체 모형을 사용해 초음파의 궤적과 소리 발생 유무를 측정하고 있다. Penn State University 제공

연구팀은 귀에 마이크가 달린 인체 모형을 활용해 교실이나 차량, 실외 등 다양한 환경에서 개발한 음향 시스템을 테스트했다. 초음파의 교차 지점 외에는 소리가 들리지 않는다는 사실도 확인했다.

연구팀은 약 1m 떨어진 지점까지 원격으로 소리를 전달하는 데도 성공했다. 음량은 일상적인 대화 소리와 비슷한 60데시벨(dB, 음량의 단위)까지 구현됐다.

연구팀은 "본질적인 '가상 헤드셋'을 만든 셈"이라며 "초음파 강도를 높이면 전달 거리와 음량을 더 늘릴 수 있을 것"이라고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1073/pnas.2408975122 

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]