컴공 최승문 교수팀, 진동 화음과 협화도 연구 발표

흔히 휴대폰 매너모드나 스마트폰을 터치했을 때 휴대폰의 반응을 알려주는 ‘진동’. 대체로 ‘부르르’하고 떨리는 진동을 떠올리지만, 스마트폰의 경우 리듬을 활용한 ‘진동 벨’처럼 다양한 진동들이 사용된다. 이런 진동에서 음악과 같은 화음을 느낄 수 있다면 일반 사용자 뿐만 아니라 청각장애인과 같이 소리를 듣기 어려운 이들에게도 유용하게 활용될 수 있다.

POSTECH 컴퓨터공학과 최승문 교수․통합과정 유용재씨 팀은 음악에 흔히 사용되는 ‘화음’ 개념을 빌려, 여러 주파수를 가지는 진공에 대한 인간의 인지특성을 알아보는 연구결과를 햅틱기술 관련 권위지인 IEEE 트랜잭션tm온햅틱스(IEEE Transactions on Haptics)지를 통해 발표했다.

음악에서 ‘화음’은 2개 이상의 음정이 동시에 연주되는 것을 의미하는데, 화음이 서로 어울리는 정도를 ‘협화도(consonance)’라고 부른다. 이 개념을 진동에 응용하면 서로 다른 2개 이상의 주파수가 동시에 재생되는 것을 ‘진동 화음’으로 만들 수 있다.

연구팀은 40명의 실험자들을 대상으로 인지실험을 통해 80개의 다른 진동 화음을 경험하도록 했으며, 이에 따른 협화도를 측정, 경향을 분석했다. 그 결과 진동화음을 구성하는 두 진동의 주파수차, 즉 맥놀이 주파수(beat frequency)*1와 협화도가 높은 상관관계를 나타냈을 뿐 아니라,이 변화양상 역시 음악에서 보는 협화도와 아주 유사하다는 사실을 확인해냈다.

또한, 음악에서 화음을 느끼는 것처럼 맥놀이 주파수가 낮을수록 협화도가 낮아지고 불쾌하게 느끼며, 맥놀이 주파수가 높아질수록 협화도가 높고 편안하게 느낀다는 결과를 통해, 진동화음에서도 편안함을 느끼는 화음, 혹은 ‘불협화음’이 있다는 것 역시 연구팀은 밝혔다.

이 연구는 특히 손끝을 통해 느껴지는 ‘햅틱(haptic)’ 자극에서 어울림의 정도를 나타내는 ‘협화도’의 개념을 처음으로 제시하는 한편, 이를 체계적으로 조사했다는 점에서 학계의 눈길을 모았으며, 특히 제1저자인 유용재씨가 학부시절에 과제연구를 위해 진행했던 연구라는 점도 화제가 됐다.

특히 이 연구는 스마트폰을 비롯한 태블릿 등 각종 스마트기기에 적용, 다양한 진동을 만들어낼 수 있으며 이를 통해 다양한 정보를 전달할 수 있는 것은 물론, 스마트기기의 어플을 통해 다양한 경험을 할 수 있게 할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

1. 맥놀이 주파수

주파수가 비슷한 두 파가 중첩이 되면 진폭의 포락선이 주기적으로 변해 진폭이 커졌다가 작아졌다하는 것을 맥놀이라고 한다. 음악에서는 악기를 조율하는데 이용한다.