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희진은 여름 휴가로 방문한 샌프란시스코에서 작은 재즈 공연장에 들렀다. 천장이 낮은 건물은 낮이라 텅 비어 있었다. “아!”하고 소리를 지르니 메아리가 들렸다. 눈을 감았다. 소리만으로 공연장의 구조를 떠올릴 수 있을까. 이렇게 반사된 음파를 통해 지형이나 대상을 파악하는 능력을 ‘반향정위’라고 한다. 고래와 박쥐에겐 있고 사람에게는 없는 능력이다. 하지만 수학과 과학의 힘을 이용하면 가능하다.

마틴 베테를리 스위스 로잔연방공대 컴퓨터및통신과학과 교수팀은 인공적으로 발생시킨 소리를 소수의 마이크로 수집한 뒤, 이를 수학 알고리듬으로 분석해 3차원 실내 구조를 알아내는 방법을 개발해 6월 17일 미국국립과학원회보(PNAS)에 발표했다.

베테를리 교수팀은 실내에 5대의 마이크를 설치했다. 그 뒤 성질을 잘 알고 있는 소리를 발생시키고 벽에 반사된 음을 녹음했다. 각각의 마이크에는 반사된 소리가 시간차를 두고 기록됐는데, 이 기록을 전기 자극 신호로 변환해 자체 개발한 수학 알고리듬으로 분석했다. 연구팀은 이 자료를 이용해 벽과 마이크 사이의 거리를 추정한 뒤 3차원으로 복원해, 이를 바탕으로 방의 정확하게 구조를 밝히는 데 성공했다.

베테를리 교수는 “건축을 음향학적으로 설계할 때는 물론, 가상현실을 구현할 때나 소리를 통해 범죄 수사를 할 때도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.