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[ 테크 ] 드론의 장애물 회피 비행에서부터 로봇 청소기까지

일상에 파고든
'의외의' 초음파 기술

by이코노믹리뷰

일상에 파고든 '의외의' 초음파 기술

출처=픽사베이

눈에 보이기는커녕 아무 소리도 안 나는 초음파. 대부분 초음파가 이용되는 곳 하면 산부인과 정도로만 알고 있을 것이다. 하지만 알고 보면 초음파는 일상생활에서 굉장히 유용한 기술이다. 대표적으로 O2O 커머스 업체 얍컴퍼니가 있다. 얍컴퍼니 서비스를 비롯해 다양한 분야에서 활용되는 초음파 기술을 소개한다.

 

초음파는 주파수가 높아 인간이 들을 수 없는 영역대의 음파를 말한다. '울트라 소닉(Ultra-Sonic)' 혹은 ‘울트라 사운드(Ultra-Sound)’라 부르기도 한다. 사람이 들을 수 있는 가청(可聽)범위를 넘는 주파수 16kHz 이상의 음파가 초음파다. 전자레인지나 휴대전화, 군사용 레이더 등으로부터 발생되는 전자파와는 다른 개념이다.

초음파 반사 성질 이용해 ‘띵동’ 알림 전송

초음파는 반사되는 성질이 있다. 마치 산 위에 올라 크게 ‘야호’를 외치면 메아리가 되돌아오는 현상과 비슷하다. 이 때, 초음파가 얼마나 빨리 반사돼 돌아오는지를 계산하면 전방에 어떤 물체가 있는지 어느 정도 떨어져있는지를 알 수 있다. 초음파의 주된 용도 중 하나도 거리와 위치를 측정하는 것이다.

 

‘띵동’ 하고 울리는 스마트폰 앱의 혜택 알림에도 위치를 세밀하게 측정하는 초음파 기술이 숨어있다. 위치기반 통합 O2O커머스 플랫폼 얍은 블루투스와 고주파가 결합된 하이브리드 비콘을 사용한다. 하이브리드 비콘 구동의 핵심은 초음파다. 벽을 뚫지 못하는 초음파 신호의 특성을 이용해 매장 안에 들어온 고객과 매장을 지나쳐 가는 사람을 구분할 수 있다. 이를 활용해 선택적으로 맞춤형 메시지를 발송하는데, 고객 입장에서 무작위로 배포되는 푸시 알림을 받는 것과 비교해 훨씬 유용하고 피로도가 낮다는 평이다.

일상에 파고든 '의외의' 초음파 기술

서점 ‘반디앤루니스’ 내 설치된 얍비콘과 모바일 화면 속 얍 앱. 출처=얍

스타벅스의 선주문 서비스 ‘사이렌 오더’에도 초음파 기술이 적용된다. 사이렌오더로 음료를 미리 구매하면 매장에 진입하는 순간 자동으로 주문이 접수돼 줄을 설 필요가 없다. 이 서비스에도 얍의 하이브리드 비콘이 사용됐다. 일반적인 블루투스 비콘을 사용하면 A라는 매장에서 커피를 받아 가고 싶은 고객이 B매장 앞을 지나가도 B매장 판매 관리 시스템에 음료 추출 명령이 전송되는 혼선이 온다. 초음파 기술은 실내외의 사용자를 구분하게 도와주기 때문에 이런 혼선이 없다.

드론, 로봇청소기 등 IT기기 주요 기술도 초음파 원리 기반

일상에 파고든 '의외의' 초음파 기술

최근 3040 남성들의 트렌디한 취미생활 중 하나로 떠오르는 ‘드론’. 출처=DJI

드론에도 초음파의 거리 측정 원리가 활용되고 있다. 드론이 공중에서 제자리에 떠 있는 상태를 호버링(hovering)이라고 하는데 이때 초음파 기술이 사용된다. 송신부와 수신부, 두 부분을 갖춘 센서를 통해 송신부에서 초음파를 쏘면 수신부에서 수신 후 거리를 측정하여 고도를 유지하도록 돕는 원리다. 이 과정에서 초음파는 GPS와 협력해 안정성을 극대화한다.

 

집안을 자동으로 청소해주는 로봇 청소기도 비슷한 방식으로 작동한다. LG전자 로봇 청소기 ‘로보킹’은 3개의 초음파 센서가 전면 180도까지 감지해 장애물과의 충돌은 최소화하고 사각지대 없이 말끔한 청소가 가능하도록 설계됐다. 이 역시 소리가 반사되는 성질을 이용한 것이다.

음파 자체의 ‘진동’ 성질로 세척, 미용, 용접 등 응용 분야 다양

반사 외에 초음파가 가진 또 다른 성질 중 하나는 진동이다. 초음파의 진동 성질이 밀접하게 적용되는 생활 분야는 바로 ‘세척’. 음파로 때를 씻어내는 원리는 빨랫감을 문지르거나, 방망이로 때리는 것과 유사하다. 음파가 수만 번 진동을 되풀이하면 세척물 표면에서 물분자를 밀고 당기는 현상이 반복적으로 일어나는데, 이 때 물분자의 응집력이 파괴되며 수많은 미세한 공동(空洞)이 발생한다. 이것이 진공청소기처럼 세척물 표면에서 때를 빨아들인다.

일상에 파고든 '의외의' 초음파 기술

초음파 칫솔. 출처=에미넨트

또 다른 사례는 음파 진동이 만들어 내는 미세 기포로 칫솔모가 닿지 않는 곳의 세균을 씻어내는 초음파 칫솔이다. 물리적 마찰이 없어 치아가 잘 마모되지 않는다는 장점이 있다. 안경점에 가면 쉽게 볼 수 있는 렌즈 세척기에도 같은 원리로 초음파가 이용된다.

일상에 파고든 '의외의' 초음파 기술

출처=새한

초음파 식기세척기는 초음파에 의해 발생한 미세 기포가 폭발하며 그릇과 음식 찌꺼기를 분리시켜 세척한다. 일반 수압식과 비교했을때 전기와 물 소비량을 크게 절약할 수 있고 찬물로도 세척이 가능해 친환경적이라는 평을 받고 있다. 설거지 양이 많은 식당에서 주로 사용한다.

 

이 외에도 초음파의 진동이 만들어 내는 열을 이용해 비닐, 반도체 부품의 도선, 귀금속 등의 물건을 용접하는 초음파 용접기가 있다. 피부과에 가면 고강도의 집적 초음파를 주름, 탄력 개선과 같은 피부 미용 목적으로 사용하는 초음파 시술 기기도 만날 수 있다. 피를 빠는 암컷 모기를 쫓기위해 인위적으로 수컷모기 소리를 내는 초음파 모기퇴치기도 있다.

 

글. 조수연 기자