작품 내용요약

본 팀의 작품은 반복적이고 불규칙적으로 일어나는 제어할 수 없는 근육의 움직임에 의해 나타나는 ‘틱’ 현상을 주제로 한다. 현재‘틱’ 현상을 치료하는 방법에는 약물 및 운동 치료가 있지만, 긴 치료 기간 동안 많은 불편함이 불가피하며 재발하는 경우도 많다. 그에 비해 ‘틱’을 가진 환자들의 일상생활 불편함을 덜어줄 수 있는 보조 기구는 거의 없다고 볼 수 있을 정도로 부족하다. 이에 특수한 상황에서만 효과를 볼 수 있는 보조 기구의 한계를 해결하여 새로운 보조 기구를 만들고자 이 작품을 고안했다. 기존의 흡음재를 이용하는 보조 기구에서 보완해야 할 핵심적인 한계는 일상 대화 중 발화되는, 대화와 섞여 있는 ‘틱’을 상쇄시킬 수 없다는 점이다. 이러한 한계를 소리의 간섭현상을 이용해 해결하였다. ‘틱’ 현상이 일어날 때 나는 소리를 이용해 역위상 파일을 만들고, 이를 ‘틱’ 현상이 나타날 때 송출하여 ‘틱’에 의해 나는 소리가 상쇄되어 들리지 않도록 하는 것이다. 이 과정에서 ‘틱’ 현상이 나타나는 순간을 판단하는 방법은 근육의 움직임이나 소리의 세기 등을 감지하는 것이다. 이 작품의 특 장점은 일상 대화에서 발생하는 ‘틱’ 현상만 골라 상쇄시킬 수 있다는 점이다. 치료 기간이 길기 때문에 즉각적으로 일상생활의 불편함을 덜어줄 수 있는 보조기구가 필요한데, 좋은 해결책이 될 것이다. 또한, 더 나아가 본 팀의 작품은‘틱’ 현상을 갖는 환자들의 불편함을 해결하기 위해 고안되었지만, 이뿐만 아니라 더 넓은 범위에 적용될 수 있다. 뇌나 신경학적 질환 등 다른 이유로 발생하는 언어 관련 장애를 갖는 환자를 위해서도 사용될 수 있을 것이라 기대할 수 있다.

과제의 목적, 개발 동기 및 필요성

뚜렛증후군 환자들을 비롯한 만성 음성 틱 환자들은 갑작스럽고도 불수의적으로 일어나는 틱으로 인해 대화는 물론, 대중교통 이용을 비롯한 일상생활을 하는 데 큰 어려움을 겪고 있다. 두꺼운 마스크가 이들을 위한 보조 기구의 역할을 해왔지만, 흡음재만을 이용하는 패시브 노이즈 캔슬링(Passive Noise Canceling)방식은 대화 도중에 나오는 틱은 막아줄 수 없는 등 한계가 있었다.

따라서 본 팀은 소리의 간섭 효과를 이용한 액티브 노이즈 캔슬링(Active Noise Canceling)을 마스크에 적용하여 음성 틱 환자들을 위한 새로운 보조 기구를 제안하고자 한다.

과제의 해결방안 및 수행과정

음성 틱은 증상이 매우 다양하기에 우리는 아이디어를 떠올릴 수 있었던, <무엇이든 물어보살>에 출연한 투렛 증후군 환자의 증상(단순 샤우팅)을 타겟으로 하였다. 마스크의 노이즈 캔슬링을 구현할 수 있는 방식 3가지를 떠올렸다. 세 방식은 마스크 자체의 방음 성능과 환자의 틱 증상이 나타남을 알려주는 인풋을 받는 방식을 기준으로 구분했다.

Pololu 사의 MyoWare 근육 센서를 이용했다. 그러나, 이 센서는 EGG와 달리 그 구조상 성대의 양쪽에 전극을 부착할 수 없었다. 또한, 한쪽 근육에 붙이는 것만으로는 몸의 움직임, 일상적 발화, 그리고 틱 증상(샤우팅)을 구분하지 못했다. 이는 실제 환자를 만나지 않은 채 진행되었기에 실제 환자에게 컨택을 하여 목뿐만 아니라 팔과 같은 다른 신체 부위 근육의 신호를 체크하면 결과가 달랐을 수도 있다. 그러나, 다수의 틱 환자 카페와 음성 틱이 있는 유튜버에게 컨택이 되지 않았기에 이를 확인할 수 없었다. (코로나19로 인한 것으로 예상한다.) 따라서, 근육 센서 대신 소리의 세기를 감지하는 센서인 사운드 센서를 이용하는 방법으로 진행했다.

SMG 사의 사운드 센서를 이용했다. 마스크에 사운드 센서를 부착하여 사용자에게서 나는 소리의 세기가 일정 기준을 넘는다면 틱 현상이 일어났다고 판단하고 만들어놓은 역위상 파일을 송출하도록 했다. 이 방식을 최종 방식으로 채택했다. 이때, 연산에 시간이 소요되어 완벽한 노이즈 캔슬링을 보일 수는 없었다. 그러나, 소리의 진폭이라는 인풋에 대해 역위상 처리된 소리를 발생시킬 수 있었고, 파이썬 코드를 통해 역위상 발생 시간만 잘 맞춘다면 노이즈 캔슬링을 완벽히 구현할 수 있음을 알 수 있었다. 따라서, 이후 실제 환자를 만나 사운드 센서를 근육 센서로 교체하고 2번 경우를 통해 시간이 잘 맞을 수 있도록 조정을 하는 과정이 필요할 것이다.

기대효과 및 활용 방안

먼저‘노이즈 캔슬링 마스크’는 음성 틱 환자들을 위한 거의 유일한 보조 기구로, 이들의 삶에 큰 변화를 가져올 수 있다. 틱 장애에 대한 처방이 현재 대부분 약물치료와 운동 치료에 맞추어져 있기에, 환자 대부분은 장기간의 치료과정 속 정상적인 생활을 누리지 못한 채 극심한 우울증에 시달리고 있다. 또한, 중증의 틱 증상들은 여러 차례 재발한다는 특성을 지녀, 극단적인 선택을 하는 환자들의 케이스 또한 보고되고 있다. 이러한 현실 속에서‘노이즈 캔슬링 마스크’는 음성 틱 환자들이 장기간의 치료과정 속에서도 경제활동을 비롯한 정상적인 일상을 살아갈 수 있도록 도울 것이라 기대된다.