귀의 소리(otoacoustic emissions)(2009, 6월모평)*

Photo by Jessica Flavia on Unsplash

일반적인 청력 검사는 검사 받는 사람의 협조가 없으면 시행하기 힘들다. 이러한 문제에 대한 해결책의 하나로 ‘귀의 소리(otoacoustic emissions)’를 활용하는 기술이 있다. 이 기술은 1978년 데이비드 켐프에 의해 귀에서 소리를 방출한다는 놀라운 사실이 발견되면서 발달하였다.

특정 소리에 귀를 기울인다는 의식적인 행동은 생리학적으로 내이(內耳)의 달팽이관 안에 있는 청세포의 역할로 설명할 수 있다. 포유동물의 청세포는 외부의 소리를 감지하는 역할을 하면서, 수축과 이완을 통해 특정 음파의 소리에 대한 민감도를 증가시키기도 한다. 이 과정에서 ‘귀의 소리’가 발생하는데 이는 청세포가 능동적으로 내는 소리이다. 과거에는 ‘귀의 소리’를 외부 소리에 대한 ‘달팽이관의 메아리’로 여겼다. 하지만 주어진 외부 자극 소리로 발생하는 메아리보다 음압이 더 큰 경우가 있기 때문에, ‘귀의 소리’를 단순한 메아리로 설명하기는 어렵다. 오른쪽 귀에만 외부 소리 자극을 가했는데 왼쪽 귀에서도 ‘귀의 소리’가 발생한다는 점 역시 마찬가지이다.

이러한 ‘귀의 소리’는 청세포에서 발생하여 기저막을 따라 난원창으로, 다시 청소골을 통해 고막과 외이도로 전달된다. 이 소리는 두 종류의 외부 소리를 이용하여 청세포를 자극한 후 특정한 주파수 대역에서 측정할 수 있다. 소리 자극으로는 여러 주파수가 섞인 복합음이나 두 주파수(f1과 f2, f1 < f2) 만으로 이루어진 조합음을 이용한다. 전자에서 발생하는 ‘귀의 소리’는 4 kHz 이하의 주파수 대역에서 측정되는데, 그 소리는 개인마다 차이를 보이지만 개인별로는 일정한 패턴을 유지한다. 후자에서 발생하는 ‘귀의 소리’는 수학적으로 계산되는 여러 주파수 대역에서 측정되며, 특정 주파수 대역 (fx =2f1 -f2 , x=최대 ‘귀의 소리’)에서 가장 크다.

청세포는 작업장의 소음과 같은 특정 주파수나 약물 등에 반복 노출되면 손상될 수 있다. 청세포가 손상되기 시작하면, 청력 손실이 일어나고 ‘귀의 소리’도 감소한다. 청세포 손상이 진행되어 30dB 이상의 청력 손실이 발생한 경우 ‘귀의 소리’도 사라진다.

‘귀의 소리’는 조용한 환경에서 마이크로폰을 외이도에 장 착하여 측정한다. ‘귀의 소리’ 측정 기술을 활용하면 검사 받는 사람의 협조 없이도 청력을 객관적으로 측정할 수 있다. 이 기술은 몇몇 국가에서 신생아의 청력 이상을 조기에 발견하기 위한 선별 검사에 이용되고 있다.

――― 

21. <보기>는 두 주파수의 조합음을 이용하여 ‘귀의 소리’를 측정하는 장치를 그린 그림이다. 위 글을 바탕으로 <보기>를 이해한 내용으로 적절하지 않은 것은?

< 보 기 >

① ‘귀의 소리’는 f1, f2 자극 소리보다 빨리 감지될 것이다.

② 외이도가 막혔을 경우 ‘귀의 소리’ 측정이 어려울 수 있다.

③ 마이크로폰을 통해서 감지되는 소리는 자극 소리, 메아리 소리, ‘귀의 소리’이다.

④ f1이 3.2 kHz, f2가 3.7 kHz일 때 발생하는 ‘귀의 소리’의 음압은 2.7 kHz에서 가장 크다.

⑤ 스피커를 통하여 두 주파수의 소리 자극을 가하고, 마이크로폰을 통하여 감지되는 소리를 측정한다.

정답해설 : <보기>는 지문에 제시된 ‘귀의 소리’ 측정 방법과 원리를 시각 자료로 제시한 것이다. 3문단의 내용을 바탕으로 ‘귀의 소리’가 ‘외부 자극 → 청세포 전달 → 청세포 수축, 이완 → 소리 발생’의 과정을 거쳐 생성된 후 귀의 여러 기관 거쳐 외부에서 감지된다는 사실을 알 수 있다. 그러므로 소리 자극인 f1, f2가 마이크로 폰에서 먼저 감지된 다음 ‘귀의 소리’가 마이크로폰에서 포착된다. 이는 모니터의 오른쪽에 f2, f1 소리 후, f(귀의 소리)가 포착되는 그림을 통해서도 알 수 있다. 정답 ①

[오답피하기] ② 귀의 소리가 외이도를 거쳐야 하므로 옳은 판단이다. ③ 자극 소 리로 인해 귀에서 울림이 있으므로 메아리 소리도 감지될 수 있고 반응소리인 ‘귀 의 소리’도 포착될 수 있다는 점에서 옳은 판단이다. ④ 2문단의 최대 ‘귀의 소리’ 관련 공식에 대입하면 옳은 판단이다. ⑤ 귀의 소리의 개념을 이해한 것으로 옳은 판단이다.