박쥐에서 영감 얻은 청색기술, 시각 장애인이 '소리를 통해 볼 수 있는' 안경 개발

최근 호주의 시드니공과대학(UTS: University of Technology Sydney) 연구팀이 박쥐의 반향정위(反響定位ㆍecholocation) 능력에 영감을 얻어 시각 장애인들에게 주변 환경에 대한 탐색 능력을 향상시키고자 시각 정보를 제공하여 고유한 소리 표현으로 변환하는 스마트 안경을 개발하여 화제가 되고 있다. 획기적인 이 기술이 개발 완료되면 시각 장애인에게는 세상이 천지개벽할 것으로 보인다.

이 스마트 안경을 위한 보조 기술에는 시각 장애가 있는 개인이 일상 생활의 장벽을 극복할 수 있도록 하는 기술 설계가 포함되어 있다. 특히 '실명(失明)ㆍ저시력(BLV: blindness or low vision) 시각 장애는 일상생활 활동을 수행하거나 사회 활동과 상호 교류 및 참여하는 능력에 영향을 미치게 된다.

보조 기술 연구의 광범위한 영역은 시각, 촉각 및 청각의 되먹임(피드백ㆍfeedback)을 통해 감각을 강화하는 수단으로 사용하는 것과 관련이 있다. 이 대학 연구팀은 바로 이러한 감각 영역을 감안해 시각 장애를 가진 사람들이 볼 수 있도록 돕는 장치로, 시각 정보를 소위 '음향 터치(acoustic touch)' 방식의 독특한 소리 아이콘으로 변환하는 차세대 스마트 안경을 개발했다.

이번 연구 논문의 공동 저자 중 한 명인 친텡린(Chin-Teng Lin) 교수는 "스마트 안경은 일반적으로 컴퓨터 비전 및 기타 감각 정보를 사용하여 착용자의 주변을 컴퓨터로 합성한 음성으로 변환한다"고 설명하고, "그러나 음향 터치 기술은 물체를 음향화하여 장치의 시야에 들어올 때 고유한 사운드를 생성하는데, 나뭇잎이 바스락거리는 소리는 식물을 의미할 수 있고, 윙윙거리는 소리는 휴대폰을 의미할 수 있다"라고 예를 들었다.

연구팀에 따르면 박쥐가 반향정위 기능을 사용하는 것처럼 물체에서 반사되는 음파를 쏘아 물체의 크기와 거리에 대한 반향 정보를 제공받는 방법에서 영감을 얻어 오목한 형태의 '포비티드 오디오 장치(FAD: Foveated Audio Device)'라고 불리는 스마트 안경 개발에 착수했다고 한다.

FAD는 증강 현실(AR: augmented reality) 안경 세트와 'OPPO Find X3 Pro Android' 휴대폰으로 구성되어 있다. 안경의 오디오 입력과 카메라/헤드 트래킹 출력은 '유너티 게임 엔진(Unity Game Engine) 2022' 프로그램으로 관리한다. 이를 통해 FAD는 물체가 장치의 시야에 들어올 때 물체를 독특한 음향의 '사운드 아이콘'으로 바꿀 수 있다.

연구팀은 14명의 성인 참가자와, 7명의 BLV 및 눈을 가리고 대조군 역할을 한 7명의 참가자를 대상으로 안경 테스트를 시행했다. 이 연구는 훈련 단계, FAD를 사용해 테이블 위의 준비된 물건을 스캔하고 음향화하는 착석 작업, 참가자가 어수선한 환경에서 걸으며 물건을 검색할 때 FAD의 성능을 탐색하는 스탠딩 작업으로 구성되었다. 연구 시험에는 그릇, 책, 컵, 병 등 4가지 물건이 사용됐다.

이를 통해 연구팀은 착용형 웨어러블 장치가 시각장애인에게 심한 정신적 노력없이 물체를 인식하고 도달하는 능력을 크게 향상시킨다는 사실을 알게 됐다.

이번 연구의 수석 및 교신 저자인 하우유안쭈(Howe Yuan Zhu) 교수는 "청각적인 피드백은 사용자가 놀라운 정확도로 물체를 식별하고 도달할 수 있게 해준다"라고 하면서, "우리의 연구 결과에 따르면 음향 터치는 시각 장애인들에게 착용 가능하고 효과적인 시각능력 증강 방법을 제공할 수 있다는 잠재력을 보여주었다"고 말했다.

약간의 조정만 더하면 이번에 개발한 음향 터치 기술은 보조 기술의 필수적인 부분이 될 수 있어 시각장애인에게 이전보다 주변 환경에 더 잘 접근할 수 있는, 청색기술의  선물이 될 것 같다. 

청색기술은 생물모방과 생물영감을 통한 자연중심의 지속가능한 기술이기 때문이다.