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Nikkei X-TECH_2023.5.25

첨단기술 뉴스 플러스
도시지역의 대기 오염과 소음 문제
다이슨식 해결책은 '공기청정 헤드폰'

도시지역 생활자에게 영향을 미치는 대기오염과 소음이라는 2개 과제에 대응하기 위해서 설계했다. 영국 다이슨은 2023년 5월 23일, 공기청정 기능이 장착된 헤드폰 ‘Dyson Zone’을, 일본에서 23일부터 발매한다고 발표했다. 표준 모델의 직판 가격은 12만 1,000엔(세금 포함)이다.

Dyson Zone은 고성능 액티브 노이즈 캔슬링(ANC) 기능을 탑재해 외부 소음을 차단해 몰입감 있는 음악 재생을 실현하는 동시에 공기청정 기능으로 착용자의 입과 코에 청정 공기를 전달한다. 도시지역의 생활자가 통근/통학을 위해 걷거나 전철 등을 타고 있을 때 이용하는 것을 상정하고 있다.

공기청정 기능은 헤드폰을 장착한 상태에서 입과 코에 공기를 전달하는 ‘실드(Shield)’라고 부르는 비접촉형 부품을 달아 사용한다. 헤드폰의 이어컵(귀를 덮는 부분)에는 컴프레서를 내장한다. 컴프레서가 최대 9750rpm(회/분)으로 회전하며 공기를 흡입, 2층 필터로 정화한 후 실드의 입구를 통해 입과 코로 공기를 보낸다. 흡입하는 공기량은 초당 최대 2.25리터다.

1층째 정전필터는 크기가 0.1㎛ 미립자를 99% 포집한다. 그리고 2층째 칼륨(K)을 함유한 카본필터로 휘발성유기화합물(VOC)이나 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2) 등의 산성가스를 흡수한다.

헤드폰의 실드는 자석을 통해 연결부를 보지 않고 장착할 수 있으며 실드를 입가로 가져오면 공기청정 기능이 자동으로 시작된다. 그리고 실드를 아래로 기울이면 '대화 모드'가 작동하며 공기청정과 음악 재생이 일시 정지된다.

Dyson Zone은 일반 헤드폰과 달리 이어컵 내에 모터가 고속 회전하는 컴프레서를 탑재한다. 모터가 발생하는 소리나 진동을 가급적 유저에게 전달하지 않도록 터보기계, 유체역학, 음향학을 전문으로 하는 엔지니어들의 지식을 집결해 공기의 유로를 최적화했다고 한다.

다이슨에서는 Dyson Zone의 공기청정 기능의 효과를 확인하기 위해서 호흡하는 마네킹 ‘프랭크’를 사용해 성능 테스트를 실시했다.

프랭크는 의료 등급의 인공폐와 미립자를 흡입한 것을 감지하는 기능을 갖고 있다. 개발 중인 공기청정 헤드폰을 장착하면서 오염된 공기를 흡입하는 테스트를 시험실에서 실시했다. 구체적으로는 미립자를 시험실로 방출해 프랭크의 인공폐에 도달하는 입자의 여과 효과를 측정했다.

-- 8개의 마이크로 주위 소리를 모니터링 --
또 다른 특징인 ANC 기능은 내장된 11개의 마이크 중 8개를 사용한다. 그 마이크들로 초당 38만 4,000회, 주위 소리를 모니터링해 소음을 최대 38dB까지 줄인다고 한다.

오디오 시스템의 핵심인 드라이버 유닛에는 고급 무선 헤드폰에서 일반적인 40mm의 Nd(네오듐) 자석을 사용하고 있는데, 그 출력을 초당 4만 8,000회 처리하는 신호처리 등을 통해 소리의 변형을 최소화했다고 한다.

Dyson Zone은 스마트폰 앱 ‘MyDyson’으로 조작한다. 이 앱에서는 ANC 기능 등의 조절을 할 수 있고, 이용 환경의 공기질이나 소음 레벨을 실시간으로 모니터해서 표시한다. 정화된 공기의 풍속을 오토, 혹은 3단계로 조절할 수 있다.

탑재하는 리튬이온 배터리의 용량은 2600mAh. ANC 기능을 사용한 음악 재생 모드로 최대 50시간, 거기에 더해 공기청정 기능을 사용했을 때에는 최대 4시간 연속으로 사용할 수 있다(충전은 3시간). 헤드폰의 무게는 본체가 595g, 실드 착용 시 670g이다.

Dyson Zone의 개발은 약 6년 전에 시작되었다고 한다. 프로토타입을 창업자 겸 수석 엔지니어인 James Dyson 씨에게 보여주었을 때부터 프로젝트가 시작되었다고 한다.

사실 다이슨이 판매하는 공기청정기는 다이슨의 첫 인터넷 접속 제품으로 전 세계 유저의 이용 상황이나 가정 내 공기질 등을 실시간 모니터링하고 있다. 또한 공기질 센서를 탑재한 백팩을 많은 직원이 메고 도시지역의 대기오염 데이터를 취득하고 있다.

“이러한 방대한 데이터를 통해 청정한 공기를 유저에게 옥외에서도 제공하는 것이 중요하다는 인식으로 Dyson Zone을 개발했다”(James Dyson 씨의 장남이자 다이슨의 치프 엔지니어인 Jake Dyson 씨).

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