인터넷으로 커피향도 보낸다...원격 ‘냄새 공유 시스템’ 개발

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아침 기상 시간에 시계 울림소리 대신 커피향으로 잠을 깨운다면? 갓 구운 빵 사진을 보내면서 고소한 냄새도 함께 전할 수 있다면?

인터넷을 통해 냄새를 전송할 수 있는 기술이 선을 보였다. 아직은 5가지 냄새만 다룰 수 있지만, 앞으로 더 복잡한 냄새까지 보낼 수 있게 되면 다양한 용도로 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

미국 오하이오주립대 연구진은 냄새를 전기 신호로 바꿔 인터넷으로 보내면, 수신 장치에서 같은 냄새를 뿜어내는 시스템을 개발했다고 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다.

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소리와 영상, 촉감은 이미 전자 신호로 주고받는 것이 일상이 됐다. 하지만 후각은 사정이 다르다. 후각은 빛의 파장이나 음파로 이뤄진 시각이나 청각 신호와 달리, 수많은 화학 물질이 복잡하게 얽혀 있는 구조를 갖고 있기 때문이다. 예컨대 시각은 빛의 삼원색인 빨강·초록·파랑(RGB)의 조합으로 모든 색을 만들 수 있다. 반면 냄새에는 이런 기본 단위가 없다. 커피 향 하나에도 서로 전혀 다른 수백가지 분자가 뒤섞여 있어, 이 조합을 통째로 재현해야 한다. 이 때문에 냄새를 전자 신호로 변환하거나 디지털화하는 기술은 아직 큰 성과를 거두지 못하고 있다.

아직은 오렌지 등 5가지 향에 한정

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이번 연구를 주도한 양춘위 박사과정생(재료공학)은 이 문제를 전자코와 인공지능, 냄새 발생기를 연결해 해결했다.

첫 단계는 전자코가 냄새를 감지하는 것이다. 연구진이 만든 전자코는 금속 산화물로 만든 6개 센서들로 이뤄져 있다. 사람의 코에는 약 400종의 후각 수용체가 있다. 그런데 수용체마다 감지하는 냄새가 따로 있는 게 아니다. 하나의 냄새 분자는 여러 수용체를 서로 다른 강도로 자극한다. 우리 뇌는 이 자극의 조합을 보고 냄새를 구분한다. 전자코도 같은 구조다. 냄새분자마다 센서의 전기저항이 달라져 냄새별로 서로 다른 전기신호가 만들어진다

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다음 단계는 인공지능(AI)의 몫이다. 연구진은 오렌지, 케이크, 커피, 맥주, 적포도주 5가지에서 나온 신호 특징을 인공지능에 학습시켰다. 양 연구원은 이 과정이 연구에서 “가장 어려운 부분”이었다고 말했다. 충분한 학습 데이터를 얻으려면 센서에 같은 냄새를 수백번씩 뿌려줘야 했기 때문이다.

세번째 마지막 단계는 전송이다. 인공지능이 인식한 냄새 신호는 인터넷을 타고 냄새 발생기 ‘센트로닉’(Scentronic)으로 전달된다. 이 장치에는 5가지 향을 각각 녹인 액체가 든 작은 용기가 들어 있고, 그 위에는 초음파 분무기와 같은 원리의 장치가 달려 있다. 전기 신호가 오면 분무기가 진동해 용기 안의 액체를 면 필터를 통해 밀어내며 미세한 물방울을 공기 중으로 내뿜어 냄새를 만들어낸다.

목걸이, 손목밴드, 휴대형 등 여러 형태 가능

연구진은 분무기를 목걸이형, 손목밴드형, 손에 들고 다닐 수 있는 휴대형 여러 형태로 만들었다. 그런 다음 실험 참가자 14명을 대상으로 시험한 결과, 참가자들은 전송된 냄새를 평균 73%의 정확도로 맞혔다. 두 가지 향이 함께 분사되었을 때는 71%의 정확도를 보였다. 연구진은 완벽하다고 하긴 어렵지만, 5가지 중 고르는 시험에서는 의미 있는 수준이라고 평가했다.

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연구진은 맛을 재현하는 시제품도 만들었다. 이는 컵 가장자리에 향이 첨가된 액체가 담긴 전자기 펌프가 부착된 물컵으로 구성돼 있다. 우리가 맛이라고 느끼는 감각의 상당 부분은 후각에 의존하고 있다는 데 착안한 제품이다. 인터넷으로 신호가 전송돼 오면 해당 액체가 컵 안으로 떨어져 향을 내뿜는다. 컵에 입을 대는 순간, 해당 음료나 음식의 향을 느끼게 해줌으로써 뇌가 맛을 인식하도록 하는 방식이다.

“온라인 소통에 새로운 차원 열릴 것”

연구진은 이 기술을 가장 먼저 상용화할 수 있는 분야로 가상현실 엔터테인먼트 산업을 꼽았다. 기존의 시각, 청각, 촉각 외에 후각까지 전달할 경우 몰입감이 한층 높아질 수 있다. 온라인 쇼핑에선 제품을 구매하기 전에 냄새를 맡아볼 수 있다.

음식은 향에 따라 맛이 크게 달라지는 만큼, 군대나 우주에서 음식의 맛을 높이는 데 쓸 수도 있다. 의료 분야에서도 활용 여지가 있다. 바이러스 감염 후유증이나 신경퇴행성 질환으로 후각이 손상된 환자를 진단하는 도구로 쓸 수 있다.

연구진은 후각 전송 기술이 본궤도에 오르게 되면 일상 생활에서 또 하나의 소통 수단이 될 수도 있을 것으로 기대했다. 양 연구원은 “예를 들어 맛있는 음식을 즐기면서 멀리 떨어져 사는 친구나 가족과 그 향기를 공유할 수 있다면 원격 온라인 소통에 완전히 새로운 차원이 열리는 것”이라고 말했다.

냄새 원격 전송 기술이 처음 선보이는 건 아니다. 20여년 전부터 냄새 물질이 든 카트리지를 이용하는 방식, 냄새 물질을 뿌리지 않고 코 안 신경을 전기로 자극해 냄새를 느끼게 하는 방식, 밀랍을 가열하는 방식 등 여러가지 대안이 나왔다.

이번에 나온 방식은 향을 일일이 채워 넣어야 한다는 점에서 카트리지 방식과 비슷하다. 차이는 냄새를 인공지능이 자동으로 인식해 보낸다는 점이다. 연구진은 그런 점에서 앞선 방식들보다 빠르고 실용적이라고 주장했다.

영국 유니버시티칼리지런던(UCL)의 마리아나 오브리스트 교수는 센트로닉이 “좋은 아이디어이자 올바른 방향으로 가는 한 걸음”이라고 평가하면서도, 한정된 '냄새 저장고'에서 비슷한 냄새를 골라 뿌리는 것은 소리나 영상을 전송하는 것과는 매우 다르다고 말했다. 진정한 냄새 경험을 전달하기까진 여전히 할 일이 많다는 지적이다.

*논문 정보

Scentronic: An artificial intelligence–assisted olfactory interface for remote odor sharing and transmission.