우리 인간은 눈으로 세상을 본다. 하지만 박쥐나 돌고래 같은 동물들은 우리와 전혀 다른 방식으로 세상을 인식한다. 이들은 초음파(ultrasound)를 이용해 사물의 형태를 ‘소리로 본다’. 이를 에코로케이션(echolocation, 반향 위치 측정) 이라고 한다.
그렇다면 인간도 박쥐나 돌고래처럼 소리를 이용해 ‘볼’ 수 있을까? 실제로 일부 시각 장애인들은 에코로케이션을 활용해 공간을 인식한다. 그리고 과학자들은 인간의 초음파 감지 능력을 훈련할 가능성을 연구 중이다. 이번 글에서는 초음파 감각을 가진 동물들, 인간의 잠재적 능력, 그리고 초음파 감지를 활용한 기술적 시도를 살펴보자.
1. 박쥐와 돌고래의 초음파 감지 능력
자연계에는 에코로케이션을 활용하는 동물들이 있다. 대표적으로 박쥐와 돌고래는 초음파를 이용해 사물의 위치와 크기를 감지한다.
(1) 박쥐의 초음파 시스템
박쥐는 빛이 거의 없는 밤에도 장애물에 부딪히지 않고 날아다닌다.
그 비결은 초음파(20kHz~200kHz)를 내뿜고, 반사되어 돌아오는 소리를 분석하는 것에 있다.
박쥐는 이 반사음을 통해 장애물의 거리, 크기, 질감을 인식할 수 있다.
심지어 움직이는 곤충도 정확히 탐지하여 사냥할 수 있다.
(2) 돌고래의 초음파 감각
돌고래는 물속에서 시야가 제한적이므로 소리로 환경을 감지한다.
이들은 초음파를 발사하고, 반사되는 소리를 분석해 물체의 모양과 거리뿐만 아니라 내부 구조까지 파악할 수 있다.
연구에 따르면, 돌고래는 물속에 숨겨진 물체도 초음파로 ‘투시’할 수 있다.
즉, 돌고래는 마치 엑스레이처럼 초음파를 이용해 사물의 내부를 분석하는 능력을 가진 것이다.
이처럼 초음파 감지를 이용하면 어두운 환경에서도 시각 정보 없이도 공간을 인식할 수 있다. 그렇다면 인간도 이런 능력을 사용할 수 있을까?
2. 일부 시각 장애인이 사용하는 에코로케이션
시각 장애인 중 일부는 소리를 이용해 주변 환경을 감지하는 능력을 훈련할 수 있다. 이는 자연적으로 발생하기도 하지만, 훈련을 통해 더욱 발전시킬 수 있다.
(1) 혀를 튀기는 소리(Clicking sound)로 공간을 본다
유명한 사례로 다니엘 키시(Daniel Kish) 라는 시각 장애인이 있다. 그는 어릴 때부터 혀를 튀기는 소리를 내면서, 그 반사음을 이용해 주변 사물을 인식하는 능력을 키웠다.
그는 자전거를 타고 장애물을 피할 수 있으며, 나무와 건물의 차이를 구별할 수도 있다.
이는 박쥐와 돌고래가 초음파를 이용하는 방식과 유사하다.
(2) 인간의 뇌는 소리로 공간을 인식할 수 있다
연구에 따르면, 시각 장애인들은 청각 정보를 처리하는 뇌의 청각 피질(auditory cortex) 뿐만 아니라, 시각을 담당하는 후두엽(visual cortex)까지 활성화된다.
즉, 시각 정보를 받지 않더라도, 뇌는 소리를 이용해 시각과 유사한 방식으로 공간을 인식할 수 있는 것이다.
(3) 에코로케이션 훈련은 누구나 가능할까?
다니엘 키시의 사례처럼, 에코로케이션은 선천적이지 않아도 훈련을 통해 습득 가능하다.
연구에 따르면, 일반인도 몇 주간의 훈련을 통해 에코로케이션 능력을 키울 수 있다고 한다.
이는 인간이 초음파 감지 능력을 완전히 잃지 않았으며, 필요에 따라 활성화될 수 있음을 의미한다.
그렇다면 미래에는 과학 기술을 이용해 인간의 초음파 감지 능력을 더 발전시킬 수 있을까?
3. 인간이 초음파 감각을 훈련할 가능성
최근 신경과학과 생체공학 연구자들은 인간의 초음파 감지 능력을 확장하려는 다양한 기술적 시도를 하고 있다.
(1) 인공 초음파 감지 장치 개발
과학자들은 돌고래와 박쥐의 초음파 감지 원리를 모방하여 인공 초음파 장치를 개발하고 있다.
예를 들어, 시각 장애인용 ‘소리 나침반’을 개발해, 초음파 센서로 주변 환경을 감지하고 이를 소리나 촉각으로 전달하는 방식이 연구 중이다.
(2) 신경 인터페이스와 초음파 감각
최근 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI, Brain-Computer Interface) 연구에서는 초음파 감각을 뇌에 직접 연결하는 실험도 진행되고 있다.
만약 성공한다면, 인간도 인공적으로 초음파 감각을 활성화해 박쥐처럼 공간을 ‘볼’ 수 있을지도 모른다.
(3) 훈련을 통한 인간의 초음파 감지 향상
현재 일부 연구에서는 일반인들이 에코로케이션 훈련을 통해 초음파 감지 능력을 습득할 가능성을 실험하고 있다.
몇 주 동안 혀를 튀기는 소리를 내면서 반사음을 분석하는 연습을 하면, 장애물과 개체의 크기를 구별할 수 있는 능력이 생긴다고 한다.
즉, 인간도 훈련을 통해 초음파 감각을 키울 수 있으며, 이는 향후 기술과 결합하면 더욱 발전할 가능성이 있다.
맺음말: 인간도 소리로 세상을 볼 수 있을까?
박쥐와 돌고래는 초음파를 이용해 사물을 감지하며, 일부 시각 장애인들은 에코로케이션을 사용해 환경을 인식한다. 연구 결과에 따르면 인간도 훈련을 통해 초음파 감각을 개발할 수 있으며, 기술적 보조 장치와 결합하면 더욱 강력한 감각을 가질 수 있을 것이다.
미래에는 초음파 기반의 보조 기술이 발달해 시각 장애인뿐만 아니라 일반인도 소리를 이용해 사물을 감지하는 능력을 활용할지도 모른다.
나아가, 신경 인터페이스 기술이 발전하면 인간이 박쥐처럼 초음파로 ‘세상을 보는’ 시대가 올 수도 있다.
우리는 이제 소리로 공간을 ‘볼’ 수 있는 가능성을 열어가고 있다. 과연 인간은 초음파 감각을 되찾아 새로운 감각의 세계를 경험하게 될까? 앞으로의 연구가 더욱 기대되는 부분이다.