인공와우 사용자, 이제 음악의 ‘옥타브’를 듣는다 – WIA CI Enhancement 발표

인공와우 사용자, 이제 음악의 ‘옥타브’를 듣는다
WIA, 세계 최초 오픈소스 ‘CI Octave Enhancement’ 기술 공개

스마일스토리 연삼흠 대표 “로봇 목소리가 아닌, 진짜 음악을 들려주고 싶었다”

“같은 ‘도’ 음인데, 높은 도인지 낮은 도인지 구분이 안 돼요.”

전 세계 100만 명 이상의 인공와우(Cochlear Implant, CI) 사용자들이 공통으로 호소하는 어려움이다. 인공와우는 청각장애인에게 소리를 되찾아주는 혁신적인 의료기기지만, 한 가지 치명적인 한계가 있었다. 바로 ‘옥타브’를 구분하지 못한다는 것.

피아노 건반에서 가운데 ‘도’와 한 옥타브 위 ‘도’는 분명 다른 음이다. 하지만 인공와우 사용자에게는 같은 음으로 들린다. 이 때문에 많은 CI 사용자들은 음악 감상을 포기하거나, “로봇 목소리 같다”고 표현한다.

22개 전극의 한계를 소프트웨어로 넘다

인공와우는 달팽이관에 삽입된 22개의 전극으로 소리를 전달한다. 정상 청력이 약 3,500개의 유모세포로 소리를 인식하는 것과 비교하면 극히 제한적인 수치다. 이 22개 전극으로 2만Hz에 달하는 가청 주파수 전체를 표현해야 하니, 세밀한 피치 구분, 특히 옥타브 인식이 불가능했던 것이다.

WIA(World Inclusive Accessibility) 프로젝트는 이 문제를 ‘시간적 변조(Temporal Modulation)’라는 소프트웨어 기술로 해결했다. 핵심은 옥타브별로 고유한 변조 주파수를 부여하는 것이다.

“낮은 옥타브는 4Hz로, 가운데 옥타브는 10Hz로, 높은 옥타브는 25Hz로 신호를 변조합니다. 뇌는 이 진동 패턴의 차이를 학습하고, 결국 옥타브를 ‘느낄’ 수 있게 됩니다.” — WIA CI Enhancement 기술 문서

왜 오픈소스인가

WIA CI Enhancement 기술은 MIT 라이선스로 GitHub에 완전 공개됐다. 특허를 내지 않은 이유에 대해 연삼흠 스마일스토리 대표는 이렇게 설명했다.

“특허를 내면 한 회사만 쓸 수 있습니다. 하지만 전 세계 100만 CI 사용자 중 한국인은 극소수예요. 우리가 특허를 가져봤자 나머지 99%는 혜택을 못 받습니다. 오픈소스로 풀어야 Cochlear든, MED-EL이든, 모든 CI 제조사가 채택할 수 있고, 그래야 모든 사용자가 혜택을 받습니다. 이게 홍익인간(弘益人間) 아닙니까.”

고령화 사회, CI 수요 급증 전망

세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계 난청 인구는 4억 3천만 명에 달한다. 특히 65세 이상 인구의 약 1/3이 일상생활에 지장을 주는 수준의 난청을 겪고 있다.

한국의 경우 국민건강보험공단의 인공와우 수술 급여 적용(2005년)과 소아 대상 지원 확대로 CI 사용자가 꾸준히 증가하고 있다. 고령화가 가속화되면서 성인 및 노인 대상 CI 수술도 늘어나는 추세다.

참고로 ‘CI’는 보험업계에서 ‘중대질병(Critical Illness) 보험’의 약자로도 사용된다. 하지만 의료기기 분야에서 CI는 Cochlear Implant, 즉 인공와우를 의미한다. 이번 기사를 통해 CI의 또 다른 의미를 알게 된 독자들도 있을 것이다.

WIA 프로젝트의 연속성

WIA CI Enhancement는 단독 프로젝트가 아니다. 스마일스토리와 WIA는 그동안 다양한 접근성 기술 표준을 발표해왔다.

• WIA Braille: 다국어 점자 표기 표준
• ISP (International Sign Phonology): 수어의 국제 음운 체계 (353개 매핑)
• WIA Talk: 수어 번역 AI 서비스
• AAC 4-Phase 프레임워크: 보완대체의사소통 구현 표준
• WIA CI Enhancement: 인공와우 옥타브 인식 기술 (신규)

이들 기술은 모두 오픈소스로 공개되어 있으며, “장애인과 비장애인의 소통 장벽을 허문다”는 동일한 철학을 공유한다.

기술 상세: Rust 기반 고성능 API

WIA CI Enhancement는 Rust 언어로 구현되어 실시간 오디오 처리에 최적화되어 있다. 주요 기능은 다음과 같다:

기능	설명
OctaveYIN 알고리즘	하모닉 분석 기반 정확한 옥타브 검출
Temporal Modulation	옥타브별 고유 변조 주파수 인코딩
REST/WebSocket API	실시간 스트리밍 처리 지원
CI Vocoder Simulator	A/B 비교 테스트 지원

음악을 되찾은 사람들

WIA는 기술 공개와 함께 CI 사용자들의 피드백을 수집할 예정이다. 연삼흠 대표는 “기술은 사람을 위해 존재한다”며 다음과 같이 덧붙였다.

“인공와우를 처음 켠 순간, 많은 분들이 우십니다. 소리를 되찾았으니까요. 하지만 시간이 지나면 ‘음악이 이상하다’, ‘노래가 로봇 같다’고 하십니다. 저희 기술이 그 분들에게 진짜 음악을 되돌려드릴 수 있기를 바랍니다. 할머니가 손주의 노래를 제대로 들을 수 있다면, 그것보다 큰 기쁨이 있을까요.”

관련 링크:
– GitHub: github.com/WIA-Official/wia-standards-public
– WIA 공식 사이트: wia-official.org
– 문의: contact@smilestory.co.kr

※ 본 기술은 의료기기가 아닌 신호처리 소프트웨어입니다. 실제 인공와우 기기 적용을 위해서는 제조사와의 협력이 필요합니다.

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📚 참고자료 및 출처

🏛️ 공식 기관 및 학술 자료

📊 음악 인식 및 옥타브 구분 한계

음악 인식 항목	CI 사용자 성능	출처
피치 구분 능력	1 semitone ~ 2 octave	PMC
옥타브 구분 불가 사례	확인됨	PMC
멜로디 인식 (가사/리듬 없이)	약 1/3만 우연 이상	PMC
음색 인식	평균 47% (정상 91%)	PMC
멜로디 인식 필요 채널 수	최소 64개	PMC

🔬 인공와우 기술 세부사항

💼 시장 데이터

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모든 통계 및 인용은 2022-2024년 공식 발표 자료에 근거합니다.