우리의 감각과 인공적 감각(센서) (3)
 

지난 호에서는 ‘우리의 감각과 인공적 감각(센서)’라는 대주제의 두 번째 연재로 ‘우리의 감각(오감)’, ‘느낌’을 담당하는 다섯가지 감각을 통하여 느낌이 어떻게 인식되어 전달되며 생명활동에 활용되는지 살펴보았다. 이번 호에서는 ‘시각, 시각센서 : 착시, 실명’이라는 주제로 빛의 특성을 살펴보고 우리의 시각과 시각 보조장치에 관한 내용을 소개한다.

유우식 | 웨이퍼마스터스(WaferMasters)의 사장 겸 CTO이다. 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 일본 오사카대학 대학원 공학연구과 공동연구원, 경북대학교 인 문학술원 객원연구원, 문화유산회복재단 학술위원이다. 
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그림 1. 어딘가 어색해 보이는 공중에 떠있는 횡단보도와 일반 도로 위를 달리는 자전거

시각 : 보이는 것과 보이지 않는 것
아침에 일어나면서 눈을 뜨자 마자 본인의 의지와 관계없이 다양한 이미지가 쉴 새 없이 눈을 통해 비춰진다. 어떤 것은 시선을 집중해서 보기도 하고 어떤 것은 무관심하게 지나치기도 한다.

본다는 것은 무엇이며 구체적으로 무엇을 보는 것일까? 카메라의 렌즈의 역할을 하는 눈의 수정체를 통해서 바깥 세상에 펼쳐진 빛의 향연이 안구 뒷면의 망막에 투영된 이미지가 시신경을 통해서 대뇌로 전달되면 시각정보를 분류하고 비교하면서 생명을 유지하는데 필요한 정보를 추출하는 과정과 행위라고 정의할 수 있을 것이다. 아무리 밖에서 많은 일이 벌어지더라도 우리 눈으로 인식할 수 있는 파장의 빛이 없거나 눈으로 인식하기 위해 필요한 최소한의 빛의 양이 없다면 아무 것도 볼 수 없다. 신체적 장애로 빛을 볼 수 없는 상태를 ’빛을 잃었다’는 의미로 ‘실명’이라고 하는 이유이기도 하다.

<그림 1>에 공중에 떠있는 횡단보도위를 달리는 자전거와 일반 도로를 달리는 자전거의 그림이 있다. 필자가 합성한 것이지만 어딘가 어색해 보인다. 실제로는 도로 위에 횡단보도가 떠있는 것처럼 보이도록 흰 선의 주위에 밝기의 차이를 만들어 입체적으로 보이게 하고, 그 아래에 그림자처럼 보이게 페인트를 칠했기 때문에 그렇게 보일 뿐이다.

이러한 착시현상은 특정한 방향과 각도에서 바라보았을 때만 그런 느낌이 날 뿐, 바라보는 방향이나 각도가 달라지게 되면 금방 모순점을 발견할 수 있다. 우리는 평소에 3차원적인 형상을 안구 뒤쪽의 망막에 2차원적으로 투영된 이미지를 바탕으로 판단하게 되는데, 당연히 그것이 평면 이미지인지 3차원 이미지인지는 구분하지 못한다. 그것을 구분하기 위해서는 보는 각도를 달리했을 때 어떻게 보이는지에 따라서 2차원 평면의 이미지인지 3차원 입체의 이미지인지를 판단할 수 있게 된다. 보는 방향과 각도를 바꾸었을 때 어떤 변화가 나타나는지에 따라서 판단이 달라진다. 자신의 경험과 비교를 통해서 익숙한 경우에는 편안한 느낌을 받게 되는 것이고 예상했던 것과 다르다면 어색하게 느끼는 것이다. 평면에 그려진 풍경화나 정물화는 정면에서 바라보면 깊이 방향도 느껴지도록 입체적으로 그려져 있지만 감상하는 방향, 높이, 각도 등이 달라지면 매우 어색한 그림이 되는 것과 같은 이치이다.

어두운 저녁시간이나 야간에 <그림 1>의 광경을 보게 되면 어떤 느낌을 받게 될까? 햇빛도 거의 없고 해의 방향과도 맞지 않는 그림자를 보면 이상한 느낌이 들 것이다. 더 어두워지면 그림자처럼 칠해 놓은 부분과 도로가 구별도 되지 않을 것이니 크게 신경 쓰이지는 않을 것이다. 더 어두워져서 칠흑같이 어두운 밤이라면 아무 것도 보이지 않는 실명 상태가 될 테니 모두가 눈뜬 장님이 되어버린다.

이제까지 안구에 들어오는 빛을 밝기나 색상의 공간적인 분포를 신호로 삼아 세상을 판단하던 것이, 신호가 없어졌으니 어두운 방안에서 손과 발로 더듬고 귀를 기울여 무엇인가 힌트가 될 만한 자그마한 신호(소리, 냄새, 촉감 등)라도 찾아보려고 신경을 곤두세우게 될 것이다. 극심한 공포를 느끼게 될지도 모른다. 지금까지 경험하지 못했던 세상에 대한 두려움 때문일 것이다. 작은 구멍으로 약한 빛만 새 나와도 실낱 같은 희망을 갖게 된다. 그야말로 광명이다. 광명과 실명은 하늘과 땅만큼 큰 차이가 있다.