국가가 허락한 두 번째 마약 노이즈 캔슬링

소음 차단 이어폰을 켜면 주변의 웅웅거리는 소리가 사라진다. 귀를 막은 것과는 다른 방식이다.

파동은 서로 지운다

소리는 공기의 압축과 팽창이 퍼져 나가는 현상이다. 파동이므로 두 개가 겹치면 합쳐진다.

마루와 마루가 만나면 더 커지고, 마루와 골이 만나면 서로 상쇄된다. 두 파동의 모양이 같고 위상이 정확히 반대라면 합은 0이 된다. 소리가 사라지는 것이다.

능동 소음 제어는 이 성질을 쓴다. 들어오는 소음을 측정한 뒤, 위상이 뒤집힌 소리를 스피커로 내보낸다.

안과 밖의 마이크

실제 제품에는 마이크가 둘 이상 들어간다.

바깥쪽 마이크는 귀에 닿기 전의 소음을 미리 잡는다. 도착하기 전에 상쇄할 소리를 준비할 수 있어 여유가 생긴다. 다만 귀 안쪽에서 실제로 어떻게 들리는지는 알 수 없다.

안쪽 마이크는 귀에 실제로 도달한 소리를 측정한다. 남은 소음을 확인하고 보정할 수 있지만, 이미 도착한 뒤이므로 대응할 시간이 짧다.

두 방식을 함께 쓰는 것이 일반적이다.

저음에만 잘 듣는 이유

소음 차단은 낮은 주파수에서 효과가 크다. 비행기 엔진음이나 지하철의 웅웅거림은 잘 사라지는데, 사람 목소리나 그릇 부딪히는 소리는 남는다.

이유는 시간이다. 상쇄하려면 소음의 파형을 읽고 반대 파형을 계산해 내보내는 과정이 파동 한 주기 안에 끝나야 한다.

저음은 주기가 길다. 100Hz 소리는 한 주기가 10밀리초다. 처리할 시간이 넉넉하다. 고음은 주기가 짧아 계산이 따라가지 못한다. 5,000Hz면 한 주기가 0.2밀리초다.

또 하나는 파장이다. 저음은 파장이 길어 귀 주변 좁은 공간에서는 위상이 거의 일정하다. 고음은 파장이 짧아 몇 밀리미터만 어긋나도 위상이 달라진다. 오히려 소리를 키울 수도 있다.

고주파 소음은 대개 귀를 물리적으로 막는 방식으로 줄인다. 이어팁이 귀를 밀폐하는 구조가 여기에 해당한다.

압박감의 정체

소음 차단을 켰을 때 귀가 먹먹하다고 느끼는 사람이 있다. 실제로 기압이 변한 것은 아니다.

유력한 설명은 뇌의 기대와 실제 신호의 불일치다. 평소 기압 변화로 귀가 먹먹할 때는 저음이 줄어든다. 소음 차단으로 저음만 사라지면 뇌가 같은 상황으로 해석한다는 것이다. 개인차가 크고, 익숙해지면 줄어드는 경우가 많다.

청력에 미치는 영향

소음 차단 자체가 청력을 손상시킨다는 근거는 확인되지 않았다. 오히려 배경 소음이 줄어 음악 볼륨을 낮출 수 있다는 점은 이점으로 지적된다.

다만 주변 소리가 들리지 않는 상태는 다른 위험을 만든다. 차량 접근이나 경고음을 놓칠 수 있다. 대부분의 제품에 주변 소리를 일부러 들려주는 모드가 들어 있는 이유다.

이어폰 밖으로

같은 원리가 다른 곳에도 쓰인다. 일부 자동차는 실내 스피커로 엔진 소음을 상쇄한다. 변압기나 환풍 설비의 저주파 소음을 줄이는 데 적용된 사례도 있다.

공간 전체를 조용하게 만드는 일은 여전히 어렵다. 한 지점에서 상쇄되도록 맞추면 다른 지점에서는 오히려 커질 수 있기 때문이다.