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청력
청력(聽力, auditory acuity)은 직역하면 귀로 소리를 듣는 힘을 말한다.
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개요
청력은 오감 중 하나로 귀로 소리를 감지해 내는 능력을 말한다. 소리의 강도에 대한 청각의 감수성이라고도 할 수 있다. 진동수에 의해 큰 차이가 있어서, 중등위 소리(사람은 2kHz)정도에서 극대치를 갖는다. 사람이 들을 수 있는 소리는 정해져 있다. 주파수가 20Hz에서 20,000Hz 사이에 있는 음파에 대해서만 인간은 소리로 구분한다. 이 주파수 밖의 것은 인간에게는 소리가 아니다. 보통 20Hz 이하의 주파수를 초저주파(infrasound)라고 하고, 20,000Hz 이상의 주파수를 초음파(ultrasound)라고 부른다. 사람은 일반적으로 초저주파나 초음파 소리는 들을 수 없다. 이 중 20,000Hz 주파수 이상의 초음파는 디지털 신호 처리 기술을 사용하여 사람이 들을 수 있는 청각 범위로 가져올 수 있다. 그러나 아직까지는 초음파 소리가 어느 방향에서 오는지 식별하는 시스템은 개발되지 않았다.[1]
가청 범위
인간의 가청 범위는 일반적으로 시간이 지남에 따라 변하며 킬로헤르츠(kHz)로 측정된다. 평균적인 인간은 20hz에서 20kHz의 소리를 감지할 수 있다. 나이가 들면서 사람들은 다양한 정도의 청력 상실을 경험한다. 성인 기준 대부분 사람들은 15~17kHz의 소리만 들을 수 있다. 소리의 주파수는 초당 생성하는 진동 수로 측정된다. 20~200Hz 사이를 저주파 소리라고 하고 그 이하를 초저주파라고 한다. 소리의 주파수가 감소함에 따라 그것을 감지하고 구별하는 능력도 감소하게 된다. 20kHz 이상의 소리는 너무 높아서 사람이 들을 수 없으며, 일반적으로 초음파라고 한다. 나이가 들어감에 따라 청력 상실은 자연스러운 과정이며 가청 주파수와 크기가 감소한다. 이 상태는 성인의 약 10%에 영향을 미친다. 대부분의 경우 청력 주파수의 상한선이 가장 큰 영향을 받는다. 연령에 따른 청력 범위를 잘 측정할 경우 척도는 다음과 같이 추정할 수 있다.
- 8,000Hz : 청각 장애가 없는 사람
- 12,000Hz : 50세 미만
- 15,000Hz : 40세 미만
- 16,000Hz : 30세 미만
- 17,000Hz : 24세 미만
대부분의 어린이와 아기는 최대 20kHz 이상의 소리를 들을 수 있다. 이러한 소리의 감지는 소리 크기의 임계값 상승 또는 소리가 데시벨 단위로 얼마나 높았는지에 따른다.[2] 사람의 귀에는 여러 주파수에 반응하는 유모세포들이 있는데, 각각 높은 주파수와 중간 주파수, 낮은 주파수 소리에 반응을 하게 되어 있다. 그런데 사람의 청력은 비교적 일찍 약화되는 감각신경으로서, 보통 20세 이상이 되면 서서히 나빠지기 시작한다. 그 중에서도 고주파수에 반응하는 유모세포들이 먼저 손상된다. 따라서 나이가 들수록 점차 고주파수의 소리는 듣지 못하게 된다. 대체적으로 50대는 1만2천Hz, 40대는 1만4천Hz, 30대는 1만6천Hz 이상을 듣지 못한다.[3]
기도청력과 골도청력
소리가 전달되는 경로, 즉 외이도-고막-이소골-달팽이관을 통해 감지하는 청력을 기도청력이라고 하고, 이 경로 중 한 곳이라도 이상이 있다면 기도청력은 떨어지게 된다. 한편, 사람은 머리를 두드렸을 때 소리를 감지한다. 이는 두개골 진동이 직접 달팽이관으로 전달되기 때문이다. 이러한 청력을 골도청력이라고 한다. 골도청력은 외이도, 고막, 이소골의 상태와 상관없이 달팽이관과 청신경이 정상이라면 정상으로 측정된다. 이 두 가지의 청력검사 결과에 따라 전도성난청, 감각신경성 난청, 혼합성 난청으로 구분하고 있다. 전음성 난청일 경우 외이, 고막, 중이 등 전음기관의 장애로 인하여, 음파의 전달이 정상적으로 이루어지지 않는 상태로 기도청력은 저하되지만, 뼈를 통하여 직접 내이의 달팽이관에 전해진 소리를 듣는 골도청력은 정상이다. 감각신경성 난청일 경우 대체로 2,000Hz 이상의 고음역의 청력이 많이 떨어지고 기도와 골도의 청력이 거의 같은 정도로 떨어지며, 심한 경우에는 100dB 정도의 큰 소리를 들려주어도 못 듣기도 한다.[4]
청력 장애
청력이 약한 경우는 난청이라고 하며 중이난청은 주로 저음부, 미로난청은 고음부의 청력이 약하기 때문이다. 노년의 경우에는 고음부에서 청력의 감퇴가 두드러지며 노인성난청이라고 한다. 또 전혀 들리지 않는 경우는 귀머거리라고 하는데, 어떤 좁은 범위의 소리에 대해서만 청력이 감퇴 또는 결손되어 있는 음극(음결, 청극)과 어떤 좁은 범위의 소리만 들리는 음도(청도)를 갖는 경우도 있다. 같은 소리가 강하고 길게 계속될 때에 그 소리에 대한 청력이 감퇴하는 것은 청각피로현상으로, 다른 강도의 소리에는 피로가 나타나지 않으며 소리가 한쪽 귀에만 전달되어도 피로는 양쪽 귀에서 모두 느끼는 것으로 알려지고 있다.[5]
난청
난청은 청력이 저하 또는 상실된 상태를 의미한다. 난청은 질환의 이름이라기보다는 소리를 듣는 것에 어려움이 있는 증상 그 자체를 말하고 난청을 일으키는 매우 다양한 원인들과 분류가 있다. 만약 난청이 있다면 소리가 작게 들리거나 멀게 느껴지게 되고, 또한 들리는 소리의 명료도가 떨어져 말소리가 왜곡되어 들리거나 뭉개져 들릴 수 있다. 주변이 시끄러운 곳이나 사람들이 많은 곳에서 더 알아듣기 힘들어지고 소리가 들리는 방향도 알기 힘들어지기도 한다. 이러한 증상들은 그 원인에 따라서 언제부터인지도 모르게 서서히 발생할 수도 있고, 어느 날 갑자기 발생할 수도 있다. 또한 한쪽 귀가 반대쪽 귀에 비해서 더 안 들리기도 하고, 양쪽 귀가 비슷한 정도로 안 들리기도 한다. 동반 증상 중 이명은 난청 환자들에게서 가장 흔히 동반되는 증상이며 경미한 난청과 이명이 동반된 환자는 오히려 난청보다 이명이 더 불편하게 느껴질 수도 있다. 또한 그 원인에 따라 귀 먹먹함, 어지럼 또는 귀의 통증이나 분비물이 동반되기도 한다. 소리를 듣는 것은 여러 과정을 통해 이루어진다. 소리가 귀를 통해 들어가면 고막, 달팽이관과 청신경을 거쳐 뇌에 도달하게 된다. 이 과정 중에서 어떠한 부분에 문제가 발생하면 난청이 생긴다. 따라서 난청은 그 원인이 되는 부분에 따라 크게 세 가지로 분류된다.
- 전음성 난청 : 귀에서 달팽이관까지의 소리 전달이 잘 이루어지지 않는 난청이다. 소리는 먼저 귓바퀴에서 모아져 외이도를 지나 고막에 진동을 만들고, 그 진동은 다시 중이 내에서 고막과 연결되어 있는 이소골의 진동을 일으켜 달팽이관으로 전달된다. 이 과정에서 문제가 발생하여 발생한 난청을 전음성 난청이라고 한다. 이렇게 음파의 전달이 제대로 되지 않는 원인은 여러가지가 있는데, 대표적으로 만성 중이염, 소아에서 흔한 삼출성 중이염, 중이에서 소리의 전달을 담당하는 이소골 연쇄의 파괴, 외상성 고막천공, 중이의 출혈에 의한 혈성 고실, 심한 귀지로 인한 외이도 폐쇄 등이 있다. 내과적, 외과적 치료로써 대부분 청력 회복이 가능하며, 보청기를 통해서도 개선이 될 수 있다.
- 감각신경성 난청 : 달팽이관까지의 소리의 전달이 잘 이루어졌음에도 불구하고, 달팽이관의 소리를 감지하는 기능에 이상이 생기거나 소리에 의한 자극을 뇌로 전달하는 청신경 또는 중추신경계의 이상으로 발생하는 난청을 말한다. 전음성 난청 환자는 소리가 커지면 커질수록 알아듣는 정도도 좋아질 수 있으나, 그와는 다르게 감각신경성 난청 환자는 큰 말소리를 들어도 그 음을 구별해서 듣는데 어려움이 있다. 또한 이명, 어지럼증과 같은 다른 증상이 동반되는 경우가 많다. 감각신경성 난청의 원인은 노인성 난청, 소음성 난청, 유전성 난청, 이독성 약물로 인한 난청, 측두골 골절 등의 외상, 메니에르병, 돌발성 감각신경성 난청, 갑상선 기능저하 등의 대사이상, 뇌의 허혈성 질환, 백혈병 등의 혈액 질환, 다발성 경화증 등의 신경학적 이상, 면역이상, 청신경 종양 등의 종양성 질환 등으로 매우 다양하다. 감각신경성 난청의 원인은 선천성과 후천성으로 나눌 수 있다. 태어나기 전에 생긴 청력장애를 선천성 난청이라 하며, 분만과정이나 출생 후에 생긴 청력장애를 후천성 난청이고 한다. 선천성 난청의 경우는 유전성 난청과 비유전성 난청으로 분류할 수 있는데, 유전성 난청 중에는 출생 후에 서서히 진행되는 지연성 유전성 난청도 있다.
- 혼합성 난청 : 감음성 난청이 있는 데다가 중이염 같은 전음 기관의 장애가 겹친 상태이다. 소리전달 경로의 복합적인 문제가 그 원인이 된다. 유전적 요인, 과도한 소음 노출, 특정 의약품 및 질병, 감염, 종양, 외상 등이 원인이 될 수 있다. 전문의 진단 및 치료를 받아서 전음기관의 장애요인을 없애고 난 다음에 보청기를 사용하면 효과를 얻을 수 있다.[6]
- 신경성 또는 중추성 난청 : 청신경 또는 중추신경계의 손상으로 인한 난청이다. 음파는 귀의 세 부분을 정상적으로 통과하나 뇌가 신호를 정확히 수용하도록 청신경이 전기적 임펄스를 뇌나 중추신경계에 전달하지 못한다. 중추성 난청은 두부 손상, 질병, 종양 등으로 인해 발생한다. 신경성 또는 중추성 난청 환자는 소리를 감지하나 이해할 수 없다.[4]
회복 가능성
청력이 나빠지면 다시 좋아지기 어렵다고 알려져 있다. 하지만 청력이 나빠진 원인에 따라 치료만 잘 받으면 청력을 회복할 수도 있다. 청력이 나빠졌을 때 모든 난청이 좋아지기 어려운 것은 아니다. 난청의 원인을 잘 치료하면 청력 회복이 가능한 경우도 많다. 청력이 나빠지는 난청의 원인은 매우 다양하다. 갑작스럽게 감기에 걸리고 중이 내에 물이 차는 삼출성 중이염도 청력 악화의 주요 원인 중 하나다. 삼출성 중이염으로 인해 청력이 나빠진 경우에는 중이강 내의 삼출액을 없애는 치료만으로 청력이 다시 좋아질 수 있다. 청력이 갑자기 나빠지는 돌발성 난청도 초기에 적절한 치료를 하면, 약 1/3 정도의 환자는 청력 회복할 수 있다. 일반적으로 골도 청력이 좋은 전음성 난청이나 혼합성 난청인 경우도 수술적 치료 등을 통해 다시 청력 회복을 시도해볼 수 있다. 다만, 나이가 들어 청력이 저하되는 노화성 난청 등은 청력 회복이 어렵다. 어느 정도의 청력 저하는 정상적인 노화 현상의 일부다. 노화로 인한 난청은 서서히 발생하며, 양쪽 귀에 똑같은 영향을 미치는 경향이 있다. 노화성 난청은 골도 청력도 함께 나빠진 감각신경성 난청에 속한다. 감각신경성 난청은 달팽이관이나 청신경 및 중추신경계 이상 때문에 소리 감지나 전달에 문제가 있어 발생하는 난청이다. 이러한 경우에는 약물치료나 수술적 치료를 통해 청력을 회복하기 어렵다. 대한청각학회에 의하면, 청력이 나빠졌다면 전음성 난청인지 감각신경성 난청인지를 확인하는 것이 필요하다. 약물치료나 수술적 치료를 통해 회복 가능한 청력인지 아니면 영구적인 난청이 온 것인지 확인하기 위해 근처 이비인후과에서 순음청력검사 등의 정밀 검사를 받아보는 것이 좋다.[7]
비교
많은 동물들은 사람보다 뛰어난 청력을 가지고 있다. 사람은 20~20,000Hz 사이의 소리를 들을 수 있는 반면, 개는 40에서 4,6000Hz, 말은 31에서 40,000Hz에 해당하는 소리를 들을 수 있다. 코끼리와 소는 낮게는 16Hz에 이르는 초저주파 대역의 소리도 들을 수 있다. 낮은 주파수는 더 멀리까지 전달되기 때문에, 코끼리들은 4km나 떨어져서도 의사소통할 수 있는 가능성이 있다. 일부 연구가들은 지진이나 심한 날씨 변화가 있을 때 초저주파가 발생하기 때문에 청력이 뛰어난 동물들이 나타내는 반응이 조기 경보 역할을 할 수 있다고 말하기도 한다. 곤충 역시 들을 수 있는 소리의 범위가 넓다. 어떤 곤충들은 인간의 귀로 들을 수 있는 범위보다 2옥타브 높은 초음파 대역의 소리를 들을 수 있으며, 또 어떤 곤충들은 초저주파 대역의 소리를 들을 수 있다. 소수이기는 하지만 어떤 곤충들은 얇고 납작한 고막 같은 막을 통해 듣는데, 그러한 막이 머리를 제외하고 거의 전신에 걸쳐 있다. 또 어떤 곤충들은 민감한 털로 소리를 감지하는데, 이 털은 소리뿐 아니라 공기 중에서 일어나는 매우 부드러운 움직임에도 반응을 나타낸다. 이처럼 예민하기 때문에 손으로 쳐서 파리 같은 벌레를 잡기 어려운 것이다.[8] 어두운 동굴에 사는 박쥐는 시력이 퇴화한 대신 경이로운 수준의 청력을 가지고 있다. 박쥐는 주로 곤충을 잡아 먹고 사는데, 곤충의 발소리까지 감지할 수 있다. 박쥐는 최첨단 잠수함에 설치된 소리를 탐지하는 기계보다 더 정확하고 뛰어난 청력을 가지고 있다. 비둘기는 사람이 들을 수 없는 훨씬 낮은 소리인 초저주파를 들을 수 있다. 이 초저주파를 들으면 화산, 지진, 폭풍 등 큰 자연재해가 오는 것을 구분할 수 있다. 그래서 특히 큰 비가 내리기 전에 비둘기들은 미리 알고 안전한 곳으로 대피한다. 먼 옛날부터 이렇게 비둘기의 뛰어난 청력을 이용해 비둘기를 전서구로 사용하기도 했다.[9]
기술 개발
- 슈퍼 청력 장비
알토대학교(Alto University) 연구팀은 20,000Hz 이상의 주파수로 소리를 내는 초음파도 들을 수 있는 새로운 오디오 기술을 개발했다. 새로운 오디오 기술은 사람들이 20,000Hz 이상의 주파수를 가진 초음파 소리를 들을 수 있게 하면서, 동시에 소음이 발생하는 방향을 인지할 수 있게 한다. 이 같은 장비는 야생동물의 서식지를 파악하거나, 초음파 소리를 내는 각종 설비 및 공장 시설에서 누출 같이 초음파 신호를 감지함으로써 사고를 미리 예방할 수 있다. 2021년 6월 2일 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 저널에 발표한 논문에서 알토대학교의 빌 풀키(Ville Pulkki) 교수는 "인간에게 슈퍼 청력을 주고 있다"라고 말했다. 박쥐를 비롯한 설치동물, 파충류, 양서류, 벌레 등 많은 야생동물은 초음파를 내면서 서로 소통한다. 연구팀은 이 중 박쥐를 대상으로 실험했다. 새로운 기술을 이용해서 과학자들은 박쥐가 내는 초음파 소리를 들을 수 있을 뿐만 아니라, 그 소리가 어느 방향에서 오는지도 실시간으로 파악할 수 있었다. 초음파 소리가 오는 방향을 실시간으로 구분한다는 것은 박쥐가 날아다니면서 울어도 박쥐의 비행궤적을 추적할 수 있음을 의미한다. 이전에는 박쥐가 내는 초음파 소리를 듣기 위해 장치가 사용되었다. 그러나 이 장치로는 박쥐가 내는 소리의 방향은 찾지 못하고 다만 소리만 들었을 뿐이다. 연구원들은 작은 막대기 끝에 여러 개의 마이크를 공 모양으로 배치한 장치를 이용한 헤드폰을 쓰고 초음파를 감지한다. 작은 공에는 초음파에 민감한 6개의 마이크가 장착되어 있다. 이렇게 수집한 초음파 신호가 사람이 들을 수 있는 주파수로 변환된 다음, 다시 헤드폰을 통해서 사람이 들을 수 있는 소리로 재생된다. 연구팀이 실험한 장치에서는 초음파 신호를 가성 주파수로 변환하기 위해서 컴퓨터를 사용하지만, 미래에는 헤드폰에 장착된 전자부품에서 초음파를 가성 주파수로 변환할 것으로 전망된다. 인간이 지금까지 듣지 못했던 초음파도 쉽게 구분하면, 실제 상황에서 이용될 분야가 적지 않다. 초음파를 조기에 발견하는 것은 산업 설비에서 안전성을 높이는 데 매우 중요하다. 예를 들어 가스배관에서 미세하게 새어 나오는 가스는 초음파 소리를 낸다. 만약 배관에서 누출되는 가스를 미리 찾아낸다면 사고를 효과적으로 예방할 수 있다. 이 장치는 가스 누출에서 발생하는 초음파를 빨리 찾아내게 해준다. 또한 때로는 손상된 전자 장비도 초음파를 방출한다. 예를 들어 데이터 센터와 같은 곳에서 결함 있는 장비가 내는 초음파 소리를 미리 감지하는 데 이용될 수 있다. 대형 사고를 줄이면서 장비의 수명을 연장하는 동시에 이용자들에게 안정적인 서비스를 제공하는데 매우 효과적이다.[1]
자동차 요소
청각 정보는 시각에 비해 방향에 제한을 받지 않으므로 자동차 내에서 긴급한 알림이나 경고의 목적으로 활용된다. 그러나 청각장애 운전자는 청각 정보를 인지할 수 없으므로 이를 대체하기 위해 다양한 시각화 방법이 시도되고 있다. 청각정보를 시각화할 때는 시각에 집중되는 인지과부하를 방지하기 위해 중요한 정보만을 선별해서 제공하여야 하며, 이를 위해서는 자동차 내 청각정보의 유형 분석이 우선되어야 한다.[10]
현대자동차그룹가 개발한 기술인 '조용한 택시'는 청각장애인 운전자들이 안전하게 운전할 수 있도록 신기술을 적용한 프로젝트 자동차이다. 조용한 택시는 2017년 현대자동차그룹 R&D 아이디어 페스티벌에서 대상을 받은 '청각장애인을 위한 차량 주행 지원 시스템'(ATC : Audio-Tactile Conversion) 기술을 기반으로 만들어졌다. 이 자동차는 시각에만 의존해 운전하는 청각장애인 운전자들을 위해 차량 내·외부의 모든 소리 정보를 시각·촉각으로 변환해 전달하는 감각 변환 기술을 적용했다. 이를 통해 청각장애를 가진 운전자에게도 이동권이 확대되는 운전 환경을 조성하는 것이 이번 캠페인의 목적이다. 조용한 택시에 활용된 ATC 기술은 다른 운전자들과 소통이 가능하도록 주행 중 운전자가 알아야 하는 다양한 청각 정보를 알고리즘을 통해 시각화해 헤드업 디스플레이(HUD; Head Up Display)로 노출시킬 뿐 아니라 운전대에 진동과 빛을 다단계로 발산시켜 운전자에게 정보를 전달할 수 있다. 이 기술은 경찰차, 소방차, 구급차의 사이렌은 물론 일반 자동차의 경적 소리까지 구분해 헤드업 디스플레이에 각각의 이미지를 접근하는 방향 정보와 함께 표시한다. 동시에 운전대를 통해서는 진동과 다양한 컬러의 발광다이오드(LED)을 통해 소리 정보를 운전자가 시각과 촉각으로 인지할 수 있도록 했다. 후진 시 발생하는 사물 근접 경고음도 헤드업 디스플레이와 운전대 진동 감도로 변환된 정보를 제공한다.[11]
각주
- ↑ 1.0 1.1 심재율 기자, 〈인간에게 ‘슈퍼 청력’ 제공하는 장비 개발〉, 《사이언스타임즈》, 2021-07-05
- ↑ 히어링마스터, 〈(보청기) 사람의 가청 범위 : 영향을 미치는 요소와 정상 범위는?〉, 《티스토리》, 2022-01-07
- ↑ 이성규 기자, 〈어른들은 못 들어? vs 애들은 가라!〉, 《사이언스타임즈》, 2008-02-15
- ↑ 4.0 4.1 〈잘 못듣는 것도 여러 종류가 있나요?〉, 《분당서울대학교병원》
- ↑ 〈청력〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈난청〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 신은진 기자, 〈한번 나빠진 청력, 다시 좋아지지 않는다?〉, 《헬스조선》, 2021-08-05
- ↑ 〈동물의 세계에 존재하는 경이로운 감각들〉, 《워치타워 온라인 라이브러리》, 2003
- ↑ 이가희 기자, 〈무엇을 어떻게 들을까?〉, 《굿뉴스데일리》, 2018-12-15
- ↑ 변재형 교수, 〈청각장애 운전자의 사용자경험에 기반한 자동차 내 청각정보 유형 분석〉, 《동아대학교》, 2021-10-01
- ↑ 〈청각장애인 운전자를 위한 기술 개발〉, 《현대자동차그룹》, 2019-01-04
참고자료
- 〈청력〉, 《네이버 지식백과》
- 〈난청〉, 《네이버 지식백과》
- 심재율 기자, 〈인간에게 ‘슈퍼 청력’ 제공하는 장비 개발〉, 《사이언스타임즈》, 2021-07-05
- 이성규 기자, 〈어른들은 못 들어? vs 애들은 가라!〉, 《사이언스타임즈》, 2008-02-15
- 〈잘 못듣는 것도 여러 종류가 있나요?〉, 《분당서울대학교병원》
- 〈청각장애인 운전자를 위한 기술 개발〉, 《현대자동차그룹》, 2019-01-04
- 변재형 교수, 〈청각장애 운전자의 사용자경험에 기반한 자동차 내 청각정보 유형 분석〉, 《동아대학교》, 2021-10-01
- 신은진 기자, 〈한번 나빠진 청력, 다시 좋아지지 않는다?〉, 《헬스조선》, 2021-08-05
- 〈동물의 세계에 존재하는 경이로운 감각들〉, 《워치타워 온라인 라이브러리》, 2003
- 이가희 기자, 〈무엇을 어떻게 들을까?〉, 《굿뉴스데일리》, 2018-12-15
- 히어링마스터, 〈(보청기) 사람의 가청 범위 : 영향을 미치는 요소와 정상 범위는?〉, 《티스토리》, 2022-01-07
같이 보기
