부엉이에서 영감 얻은 에어로젤, 도시의 저주파 굉음을 잠재울까

출발하는 버스의 낮고 묵직한 굉음, 밤 고속도로의 끊임없는 웅웅거림, 멀리서 들려오는 공사 장비 소리. 이런 소리들은 벽과 창문을 뚫고 스며든다. 날카로운 소음이 잠시 나타났다 사라지는 것과 달리, 저주파 소리는 오래 남는다. 콘크리트와 유리를 진동시키며 집과 사무실을 기계음이 울리는 공명 공간으로 바꿔 놓는다.

엔지니어들은 오랫동안 이런 낮은 음역대와 씨름해 왔다. 기존의 방음 기술은 두껍고 무거운 폼이나 밀도가 높은 차음재로 진동을 질량으로 막는 방식에 의존한다. 효과는 있지만 대가가 따른다. 부피가 크고 무게가 늘어나며, 환경 친화적이지 않은 소재를 사용하는 경우도 적지 않다.

이제 연구자들은 뜻밖에도 조용한 사냥꾼인 부엉이에서 해답을 찾고 있다. 부엉이는 거의 소리를 내지 않고 비행하는 것으로 유명한데, 이는 깃털의 정교한 구조 덕분이다. 깃털 가장자리는 매끈하지 않고 부드러운 술 모양과 다공성 층을 지녀 공기 난류를 흩뜨리고 소리를 감쇠시킨다. 과학자들은 이 원리를 훨씬 작은 규모로 구현해, 극도로 미세한 섬유를 스펀지처럼 다공성 네트워크로 엮은 나노섬유 에어로젤을 개발했다. 이 소재는 저주파 소음을 가두고 분산시킬 수 있다.

에어로젤은 흔히 ‘고체 연기’라고 불린다. 대부분이 공기이고, 가느다란 골격 구조가 이를 지탱하기 때문이다. 새로 개발된 에어로젤은 수십억 분의 1미터 단위로 측정될 만큼 얇은 섬유들이 뒤엉켜 있다. 깊은 저주파 음파가 이 물질에 들어오면 단순히 튕겨 나가지 않는다. 미세한 통로의 미로를 따라 이동해야 한다. 그 과정에서 에너지가 소량의 열로 전환되며, 진동은 외부로 전달되기 전에 약해진다.

저주파 소음이 특히 까다로운 이유는 긴 파장이 작은 틈과 얇은 벽을 쉽게 통과하기 때문이다. 그래서 이웃집 스피커의 베이스가 바닥을 타고 전해지는 것처럼 느껴진다. 연구진은 나노섬유의 간격과 밀도를 정밀하게 조절함으로써 기존 폼보다 훨씬 얇고 가벼운 두께로도 이런 긴 파장을 더 효과적으로 겨냥할 수 있음을 확인했다.

그 결과, 두꺼운 완충재 없이도 강한 엔진 소음을 안전 기준 수준까지 낮출 수 있는 소재가 탄생했다. 에어로젤은 대부분이 공기이기 때문에 무게가 매우 가볍다. 이는 무게가 중요한 분야에서 새로운 가능성을 연다. 차량 내부, 산업용 기계 주변, 심지어 건축 패널에 통합해도 부피를 크게 늘리지 않을 수 있다. 초기 설계 단계에서는 합성 폼보다 환경 부담이 적은 공정과 소재를 사용하는 등 지속가능성도 고려하고 있다.

소음 공해는 흔히 사소한 불편으로 치부되지만, 그 영향은 누적된다. 교통 소음이나 산업 현장의 지속적인 웅웅거림에 장기간 노출되면 스트레스, 수면 장애, 심혈관계 부담과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 도시가 더 밀집되고 전기차가 새로운 음색의 소음을 만들어내는 상황에서, 소리 관리는 단순한 편안함을 넘어 공중 보건의 문제가 되고 있다.

이번 연구가 주목받는 이유는 소재 자체뿐 아니라 문제를 바라보는 관점에 있다. 소음을 질량으로 압도하는 대신, 연구자들은 구조로 작동하는 생물학적 시스템에서 배운다. 부엉이는 무게로 숲을 조용하게 만드는 것이 아니라, 섬세한 기하학적 구조를 활용한다. 이러한 전환은 거친 힘에서 정교한 설계로 나아가는 흐름을 보여주며, 미시적 디자인이 단순한 크기보다 더 뛰어난 성능을 낼 수 있음을 시사한다.

부엉이에서 영감을 받은 에어로젤이 도시의 벽이나 산업 설비를 덮기까지는 아직 과제가 남아 있다. 내구성과 경제성, 대량 생산 가능성을 입증해야 한다. 그러나 원리는 분명하다. 더 조용한 세상으로 가는 길은 반드시 더 두꺼운 장벽이 아니라, 더 가볍고 세심하게 설계된 해법일 수 있다는 것이다.

이 소재가 실험실을 넘어 일상으로 확산된다면, 변화는 극적이거나 눈에 띄지 않을지도 모른다. 그저 낮고 지속적인 웅웅거림이 사라진 상태로 느껴질 수 있다. 스스로는 좀처럼 조용해지지 않는 세상에서, 그것만으로도 의미 있는 변화가 될 것이다.