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

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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”

[ 코리안투데이] 인공와우를 착용한 시니어가 피아노 앞에서 미소짓는 모습

“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

[코리안투데이] 인공와우 전극과 주파수 매핑 다이어그램

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.

연구에 따르면:

인공와우 사용자의 피치 구분 능력은 1 semitone부터 2 octave까지 개인차가 크며
22개 전극이 있지만 실제로는 3-9개의 “기능적 채널”만 사용 가능합니다
멜로디 인식을 위해서는 최소 64개 채널이 필요한 것으로 밝혀졌습니다

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

[코리안투데이] GitHub 화면과 협업하는 개발자들

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

[코리안투데이] 손주와 대화하는 CI 착용 할머니

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.

시장 전망:

2024년 전 세계 인공와우 시장 규모: 약 19억 달러
2030년까지 연평균 7.6% 성장 전망
성인 사용자가 전체의 57.7%를 차지하며 계속 증가 중
주요 제조사: Cochlear Limited (호주), MED-EL (오스트리아), Advanced Bionics (미국)

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

[코리안투데이] WIA 프로젝트 로드맵 – Braille, ISP, AAC, CI …etc.

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

[코리안투데이] WIA CI Enhancement 코드와 API 화면

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

[코리안투데이] 음악을 들으며 눈물 흘리는 CI 사용자

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.

📚 참고자료 및 출처

본 기사의 인공와우 관련 통계와 음악 인식 한계는 다음의 권위있는 출처에 근거합니다:

🏛️ 공식 기관 및 학술 자료

1. National Institute on Deafness and Other Communication Disorders (NIDCD)

“As of July 2022, more than 1 million cochlear implants have been implanted worldwide. In the United States, roughly 118,100 devices have been implanted in adults and 65,000 in children.”

출처: NIDCD Quick Statistics (2022)

2. PMC (PubMed Central) – NIH 학술논문

“Pitch discrimination ability ranges from the ability to hear a one-semitone difference to a two-octave difference… even though implantees get as many as 22 channels of stimulation, they have only been shown to have 3 to 9 ‘functional’ channels.”

출처: Music perception in cochlear implant users (PMC)

3. JASA Express Letters (Acoustical Society of America)

“Celebrating the one millionth cochlear implant” – Cochlear implants are the most successful neural prosthesis, having restored functional hearing to one million people worldwide.

출처: JASA Express Lett. (2022)

4. World Health Organization (WHO)

전 세계 난청 인구 4억 3천만 명 이상, 2050년까지 7억 명으로 증가 예상

출처: WHO 공식 통계

📊 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

전극 수와 기능적 채널

Cochlear Limited: 22개 전극 (가장 많은 전극 수)
Advanced Bionics: 16개 전극
MED-EL: 12-24개 채널 (전극 수는 모델에 따라 다름)
실제 “기능적 채널”: 3-9개 (채널 간 간섭으로 인한 제한)
정상 청력: 약 3,500개 유모세포

💼 시장 데이터

인공와우 시장 전망

2024년 시장 규모: 약 19억 달러
2030년 예상: 27.7억 달러
연평균 성장률: 6-7.6%
성인 사용자 비율: 57.7% (2024년)

출처: Grand View Research, Global Market Insights (2024)

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

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