한게임머니상 옆 사람은 안 들리는 스피커, 그게 가능?···포스텍, 초지향성 음향기술 개발
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한게임머니상 옆 사람에게는 잘 들리지 않고 특정 사람에게만 소리를 전달할 수 있는 스피커 기술을 국내 연구진이 개발했다.
포항공대(POSTECH)는 노준석 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수와 문원규 기계공학과 교수 연구팀이 소리를 원하는 방향으로 좁게 보내는 초지향성 스피커 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
소리는 빛과 달리 사방으로 퍼지는 성질이 강하다. 담장 너머의 목소리가 들리는 것도 이 때문이다. 연구팀은 사람이 들을 수 있는 소리를 초음파에 실어 보내는 방식으로 특정 방향에만 소리를 전달하는 기술을 구현했다.
기존 초지향성 스피커는 수십~수백 개의 초음파 부품을 정교하게 배열하고 각각 제어해야 해 장치가 복잡하고 비용이 많이 들었다. 구조를 단순화한 기술도 있었지만, 스피커 진동판이 떨리는 과정에서 불필요한 진동이 생겨 소리가 옆으로 새는 문제가 있었다.
연구팀은 두 종류의 메타물질을 하나의 초음파 스피커에 결합해 이 문제를 해결했다. 메타물질은 소리나 빛 같은 파동을 원하는 방식으로 조절하도록 설계한 인공 구조물이다.
장치 앞쪽에는 ‘음향 메타표면’을 붙였다. 진동판에서 나오는 초음파를 가지런히 정리해 레이저처럼 좁고 곧은 초음파 빔으로 만드는 역할을 한다. 뒤쪽에는 ‘탄성 메타유닛’을 달아 특정 주파수에서 생기는 불필요한 진동을 줄였다. 앞에서는 소리를 모으고, 뒤에서는 새는 소리를 막는 구조다.
연구팀은 이 장치를 통해 500Hz부터 10kHz까지 넓은 대역에서 소리를 원하는 방향으로 보내는 데 성공했다. 이는 사람이 들을 수 있는 소리의 상당 부분을 포함하는 범위다.
비행기 좌석을 가정한 실험에서도 효과가 확인됐다. 각 좌석에 다른 안내 방송이나 음악을 들려주는 상황을 설정하고 방향별 소리 세기를 측정한 결과, 탄성 메타유닛을 붙인 뒤 옆으로 새는 소리가 줄어든 것으로 나타났다.
이 기술은 3D 프린터로 만들 수 있는 조립식 구조라는 점도 장점이다. 좌석 간격이나 설치 각도 등 사용 환경에 맞춰 설계를 바꾸기 쉽다. 연구팀은 항공기와 기차, 박물관, 전시장 등에서 특정 사람이나 공간에만 소리를 전달하는 기술로 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.
노준석 교수는 “메타물질과 초음파 장치를 하나로 설계해 비용과 복잡성, 설계 자유도의 한계를 함께 풀어냈다”며 “메타물질을 실제 장치에 적용해 실용화 가능성을 입증한 사례”라고 말했다.
이번 연구에는 김웅지 박사와 오범석 포항공대 기계공학과 박사과정생도 참여했다. 과학기술정보통신부 중견연구사업의 지원을 받아 진행된 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난 21일 게재됐다.
경남지역 일부 지역에 최고 단계의 폭염 대응 조치인 ‘폭염중대경보’가 발효됐다.
기상청은 26일 오전 11시를 기해 김해·밀양·함안·창녕·합천중부에 폭염중대경보를 발효했다.
폭염중대경보는 최고 체감온도가 35도 이상인 상태가 이틀 이상 지속되는 지역에서 최고 체감온도가 38도 이상이거나, 최고기온이 39도 이상일 때 내려진다.
고성과 하동남부에는 폭염 경보가 발효됐다.
폭염경보는 최고 체감온도 35도를 넘는 상태가 이틀 이상 계속되거나 더위로 큰 피해가 예상될 때 내려진다.
앞서 25일 오후 1시30분에는 양산에, 오후 3시30분에는 의령에 폭염중대경보가 내려졌다.
질병관리청에 따르면 지난 5월15일부터 7월24일까지 경남지역 온열질환자는 사망자 1명을 포함해 모두 106명으로 집계됐다. 지난 24일 하루에만 5명의 신규 환자가 발생했다.
기상청에 따르면 26일 오후 1시 기준 경남 지역 기온은 양산 38.2도, 김해 37.5도, 신포(의령) 37.4도를 기록했다.
포항공대(POSTECH)는 노준석 기계공학과·화학공학과·전자전기공학과·융합대학원 교수와 문원규 기계공학과 교수 연구팀이 소리를 원하는 방향으로 좁게 보내는 초지향성 스피커 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.
소리는 빛과 달리 사방으로 퍼지는 성질이 강하다. 담장 너머의 목소리가 들리는 것도 이 때문이다. 연구팀은 사람이 들을 수 있는 소리를 초음파에 실어 보내는 방식으로 특정 방향에만 소리를 전달하는 기술을 구현했다.
기존 초지향성 스피커는 수십~수백 개의 초음파 부품을 정교하게 배열하고 각각 제어해야 해 장치가 복잡하고 비용이 많이 들었다. 구조를 단순화한 기술도 있었지만, 스피커 진동판이 떨리는 과정에서 불필요한 진동이 생겨 소리가 옆으로 새는 문제가 있었다.
연구팀은 두 종류의 메타물질을 하나의 초음파 스피커에 결합해 이 문제를 해결했다. 메타물질은 소리나 빛 같은 파동을 원하는 방식으로 조절하도록 설계한 인공 구조물이다.
장치 앞쪽에는 ‘음향 메타표면’을 붙였다. 진동판에서 나오는 초음파를 가지런히 정리해 레이저처럼 좁고 곧은 초음파 빔으로 만드는 역할을 한다. 뒤쪽에는 ‘탄성 메타유닛’을 달아 특정 주파수에서 생기는 불필요한 진동을 줄였다. 앞에서는 소리를 모으고, 뒤에서는 새는 소리를 막는 구조다.
연구팀은 이 장치를 통해 500Hz부터 10kHz까지 넓은 대역에서 소리를 원하는 방향으로 보내는 데 성공했다. 이는 사람이 들을 수 있는 소리의 상당 부분을 포함하는 범위다.
비행기 좌석을 가정한 실험에서도 효과가 확인됐다. 각 좌석에 다른 안내 방송이나 음악을 들려주는 상황을 설정하고 방향별 소리 세기를 측정한 결과, 탄성 메타유닛을 붙인 뒤 옆으로 새는 소리가 줄어든 것으로 나타났다.
이 기술은 3D 프린터로 만들 수 있는 조립식 구조라는 점도 장점이다. 좌석 간격이나 설치 각도 등 사용 환경에 맞춰 설계를 바꾸기 쉽다. 연구팀은 항공기와 기차, 박물관, 전시장 등에서 특정 사람이나 공간에만 소리를 전달하는 기술로 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.
노준석 교수는 “메타물질과 초음파 장치를 하나로 설계해 비용과 복잡성, 설계 자유도의 한계를 함께 풀어냈다”며 “메타물질을 실제 장치에 적용해 실용화 가능성을 입증한 사례”라고 말했다.
이번 연구에는 김웅지 박사와 오범석 포항공대 기계공학과 박사과정생도 참여했다. 과학기술정보통신부 중견연구사업의 지원을 받아 진행된 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난 21일 게재됐다.
경남지역 일부 지역에 최고 단계의 폭염 대응 조치인 ‘폭염중대경보’가 발효됐다.
기상청은 26일 오전 11시를 기해 김해·밀양·함안·창녕·합천중부에 폭염중대경보를 발효했다.
폭염중대경보는 최고 체감온도가 35도 이상인 상태가 이틀 이상 지속되는 지역에서 최고 체감온도가 38도 이상이거나, 최고기온이 39도 이상일 때 내려진다.
고성과 하동남부에는 폭염 경보가 발효됐다.
폭염경보는 최고 체감온도 35도를 넘는 상태가 이틀 이상 계속되거나 더위로 큰 피해가 예상될 때 내려진다.
앞서 25일 오후 1시30분에는 양산에, 오후 3시30분에는 의령에 폭염중대경보가 내려졌다.
질병관리청에 따르면 지난 5월15일부터 7월24일까지 경남지역 온열질환자는 사망자 1명을 포함해 모두 106명으로 집계됐다. 지난 24일 하루에만 5명의 신규 환자가 발생했다.
기상청에 따르면 26일 오후 1시 기준 경남 지역 기온은 양산 38.2도, 김해 37.5도, 신포(의령) 37.4도를 기록했다.
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