북한 핵위기 상황이 고조되자 지난 4월 전격적으로 사드(THAAD, 고고도 미사일방어체계)가 한반도에 배치됐다. 고고도 지역방어인 사드는 미사일을 레이다로 탐지한 뒤 요격하는 방법이다. 빠른 속도로 날아오는 미사일을 맞추는 놀라운 방법인데, 핵심 장비는 미사일의 위치를 정확하게 탐지하는 레이다이다. 레이다는 전자파를 발산해 물체에 반사되는 것을 분석해 위치를 탐지하는 장치다. 사드 레이다는 탐지거리가 2000km에 달해 중국, 러시아 등 주변 강대국들이 반발하고 있다. 레이다가 전자파를 이용해 물체를 탐지하듯이 초음파는 음파를 이용해 몸 내부 장기를 관찰하는 장비다.

음파를 이용해 신체 이상을 확인하려는 시도는 의료의 기본 진찰 가운데 하나인 청진으로 고대부터 손쉽게 접근할 수 있는 방법이었다. 환자의 호흡음은 누구나 쉽게 귀로 들을 수 있으니 특별한 기구가 없어도 알 수 있었다. 고대 한방에서는 문진의 개념에 청진을 포함시켜 신체에서 발생하는 소리를 들어 질병을 진찰하는 시도를 했다. 들리지 않는 소리들은 어떻게 확인했을까? 동·서양을 막론하고 모두 사용됐던 맥진이다. 손목 부위 맥박을 촉지하는 것은 동양뿐 아니라 서양에서도 오랫동안 사용됐던 진단 방법이었다. 심장이 박동하면서 발생하는 진동파는 온몸에 전달되는데 그 중 손목 부위 동맥은 접근하기 가장 쉬운 위치였기 때문이다. 특히 동양에서는 진맥을 중요한 진단 도구 중 하나로 생각했다. 맥파를 다양하게 분석하면서 손목 혈관에서 관찰되는 맥파로 심장뿐 아니라 폐, 간, 신장 등 다른 장부의 상태도 표현된다는 주장을 했다.

청진이나 진맥은 사람이 듣거나 감지할 수 있는 범주의 진단 방법이라고 할 수 있으나 초음파는 인체가 감지할 수 없다. 스팔란차니는 눈을 가린 박쥐도 비행할 수 있고 장애물을 피하는 것을 관찰한 뒤 초음파의 존재를 생각했지만 당시에는 큰 호응을 얻지 못했다. 초음파의 존재를 알려면 초음파를 사람이 인지할 수 있는 상태로 변환시켜야 했다.

1880년 퀴리 부인의 남편인 피에르 퀴리와 형제 자크 퀴리는 여러 물질에 압력을 가해본 결과 석영 결정 등에서 전기가 발생된다는 사실을 발견했다. 물체에 압력을 가할 경우 전기가 발생되는 현상을 ‘압전효과’라고 했다. 압전효과에 대한 정보를 들은 수학자 리프만은 반대로 물체에 전기를 가할 경우 모양의 변화가 발생되는 반대 현상도 있을 것으로 가정해 전기를 줄 경우 물체가 변형될 것을 수학적으로 예측했다. 리프만의 가설을 들은 퀴리 형제는 실제 실험에 착

수했다. 전기를 줄 경우 물체의 모양이 변화함을 발견하고 가설이 옳았다는 것을 확인했다. 그러나 어떤 물질이 압력에 변화해 전기를 발생시키는 지 얼마만큼의 전기가 발생하는지, 반대로 전기를 줄 경우 어느 정도의 변화가 생기는 지에 대한 지루하고 오랜 탐구가 필요했다. 수십 년 간 과학자들은 하나하나 물질에 대해서 전기와 변화에 대한 연구를 진행했다. 압전 물질들이 하나 둘씩 밝혀지고 그 특성이 알려지기 시작했다. <다음호에 계속>