노이즈 캔슬링 '차음 커튼'이 등장

매사추세츠 공과대학(MIT)을 중심으로 한 연구팀이 천을 스피커로 하는 기술을 응용해 머리카락 정도의 얇은 천으로 조용한 공간을 만들어내는 천을 개발했다고 발표했습니다.

Single Layer Silk and Cotton Woven Fabrics for Acoustic Emission and Active Sound Suppression - Yang - Advanced Materials - Wiley Online Library
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202313328

This sound-suppressing silk can create quiet | EurekAlert!
https://www.eurekalert.org/news-releases/1043849

MIT가 개발한 조용한 공간을 만들어내는 '방음 실크'는 두 가지 방법으로 소음을 억제합니다. 첫 번째는 소리에 반응하여 음파를 발생시키고 소음을 상쇄하는 노이즈 캔슬링 기능입니다.

천에 노이즈 캔슬링 기능을 갖게 하는 기술은 천을 마이크로폰으로 하는 기술의 응용입니다. 직물 마이크를 만들기에 있어서 선행 연구에서는 진동을 받으면 전기신호를 발하는 압전섬유를 천에 꿰매었습니다.

한편 이번 방음 실크는 반대로 압전섬유에 전기신호를 흘려 소리를 발생시킵니다. 연구팀은 실제로 방음 실크를 원형 프레임에 붙여 스피커처럼 바흐의 곡을 연주할 수도 있었다고 합니다.

이 천으로부터 소음의 역위상인 음파를 내어 소리를 상쇄하는 식으로 노이즈 캔슬링을 할 수 있는 방음 실크가 실현되었습니다.

MIT의 그레이스 양 씨는 “천을 사용하여 소리를 낼 수는 있었지만, 우리가 사는 세계에 이미 많은 소음이 있습니다. 그래서 소리를 내는 것보다 정적을 만드는 것이 더 가치 있는 것이라고 생각했습니다"라고 말했습니다.

그러나 이 소음 제거는 헤드폰과 귀 사이의 공간과 같은 좁은 범위에서는 효과적이지만 넓은 방 안과 같은 큰 공간에서는 작동하지 않습니다.

그래서 연구팀은 방음 실크에 두 번째 기능을 부여했습니다. 섬유의 진동을 제어하고 직물을 강제로 정지시켜 소리가 직물을 통과하는 것을 막는 기술입니다.

예를 들어 아파트 이웃이 한밤중에 시끄러운 경우 소리가 울리는 이유는 소음이 벽을 진동시켜 방에 소리를 내기 때문입니다.

연구팀이 직물을 정지시킨 결과 방음 실크는 소리를 반사하는 거울처럼 기능하여 소리가 천을 통해 이쪽으로 전해지는 것을 막을 수 있었습니다. 이 차음 효과는 방 안 등 넓은 공간에서도 유효합니다.

실제로 노이즈 캔슬링 기능을 가지는 '직접 억제 모드(아래 그림의 왼쪽 아래)'를 테스트한 결과 사람이 큰 소리로 대화하고 있는 것과 같은 음량인 65데시벨까지의 소리를 저감할 수 있었습니다. 또한 천의 진동을 억제하는 '진동을 통한 억제 모드(오른쪽 아래)'에서는 소리의 전달을 최대 75% 억제할 수 있었습니다.

연구팀은 향후 복수의 주파수를 차단할 수 있는 직물을 연구하거나 압전섬유의 개수나 봉제방법, 인가전압을 변경하여 한층 더 성능을 향상할 예정이라고 합니다.

양 씨는 “이 방음직물을 정말 효과적인 것으로 만들기 위해 조절할 수 있는 항목이 많습니다. 이 연구는 이제 막 시작되었습니다”라고 말했습니다.