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| 20Hz 이하 | 20~20,000Hz | 20,000Hz 이상 |
| 초저주파 | 가청음파 (소리) | 초음파 |
1. 개요
| 우주의 소리 : 다른 세계로 가는 소리의 모험[1] |
한국어 단어 '소리'는 석보상절에서 처음으로 확인되지만, 고대 한국어에서부터 지금과 거의 비슷한 어형으로 존재했을 가능성이 높다. 가가쿠 중 고려악에서 '소리'라는 단어가 포함된 악곡('나소리', '소리코' 등)이 여럿 존재하기도 하고, 삼국사기 지리지에는 音理火縣(음리화현)->이 靑理縣(청리현)으로 변천되는데, 고대 한국어의 청(靑)이 /*sVrV/로 재구되는 것과 상관관계가 있어보이므로, '푸르다'와 '소리'를 뜻하는 어원은 서로 연관이 있을 것으로 추정한다.
귀는 크게 평형과 기압을 감지하는 내이와 고막을 경계로 하는 외이로 구분되는데, 고막은 매우 얇은 막으로써 진동인 소리를 감지하는 것에 특화되어 있다. 물론 귀 외의 기관으로 감지하는 동물도 있고, '진동'인 만큼 매질 전달을 촉각으로 감지할 수도 있다.[2]
회절을 보려면 아주 얇은 슬릿이 필요한 전자기파와 달리, 소리는 파장이 비교적 길기 때문에[3] 잘 회절되고, 따라서 우리는 보이지 않는 담장 너머의 소리나 문 밖의 소리, 상하전후좌우에서 오는 소리를 전부 들을 수 있다.
우주 공간에서는 소리를 전달해줄 매질이 없기 때문에 소리가 들리지 않을 것 같지만 은하에서 뿜어져 나오는 가스들을 통해 음파는 전달될 수 있으며 망원경을 통해 포착한 음파를 소리로 바꿀 수도 있다. 또한 소리는 대기압과 밀도 등 여러 가지 환경에 의하여 다르게 들리게 되는데 이 때문에 지구와 다른 환경의 행성에서는 같은 소리를 듣더라도 다르게 왜곡되어서(지구 기준으로) 들릴 것이다. 그곳에서 진화한 고등 생물이 존재한다면 지구 생물과 청각 시스템이 다를 가능성도 높다.
2. 중요성
소리는 인간에게 매우 중요한 위치에 있다. 때론 시각보다 소리가 더 중요할 정도로 인간은 소리에 사실 더 민감하다. 무성 영화를 보면 알겠지만, 아무리 시각적인 정보가 있어도 답답하고, 긴장감이 훨씬 떨어지는 것을 느낄 수 있다. 얼추 제대로 보이지 않는 영화도 소리가 살아있으면, 긴장감은 이루말할 수 없을 정도로 생생하게 느껴진다. 그만큼 소리는 인간의 삶에서 눈에 보이는 것보다 더 예민하다. 눈을 가리면 인간은 촉각이나 후각보다 바로 청각에 집중할 정도로 청각에 예민하며, 사망할 때에도 가장 늦게 상실하는 감각이다. 세상이 아무리 시각적으로 변화하였어도, 소리 없는 세상이 얼마나 답답한지는 금방 알 수 있을 정도로 인간이 소리에 의존하는지 알 수 있다.3. 소리의 크기와 주파수
파동의 빈도와 파동의 크기를 각각 Hz(헤르츠, 초당 진동수)와 dB(데시벨)로써 나타낸다. 가령 같은 옥타브의 '솔'은 '레'보다 높은 헤르츠 값을 가지며, 제트기의 제트팬의 소리는 선풍기 팬보다 높은 데시벨 값을 가진다. 헤르츠 값은 파동의 초당 진동수에 대한 값이며, 데시벨 값은 10 dB당 실제값이 10배 증가하는 로그함수 값이다. 예를 들면 130 dB의 음파는 120 dB의 음파보다 10배 더 크고, 110 dB에 대해서는 20배가 아니라 100배 크다.통상 데시벨이라고 칭하지만, 사실 소음공해의 단위로써 사용하는 데시벨은 dB SPL(Sound Pressure Level)으로, SPL를 생략한 것이다. 데시벨의 정의는 기준값으로 측정값을 나눈 값에 대해 상용로그에 데시인 10을 붙여서([math(10\log_{10})]) 취한 것이 그냥 데시벨이니 소리 크기를 나타내는 절대적인 단위가 아니라는 것에 유의해야 한다. 당연히 SPL 말고도 다른 데시벨 친구들도 존재한다. 일상생활에서 데시벨을 사용하는 용도가 소음공해 측정으로 가장 압도적으로 쓰이다보니 말을 안 해도 대충 알아먹게 된 것이다. 자세한 내용은 데시벨과 음압 문서 참조.
인간의 가청음역대, 즉 인간이 들을 수 있는 소리의 진동수의 범위는 일반적으로 대략 20 Hz ~ 20,000 Hz 정도이다. 20 Hz보다 더 주파수가 낮은 소리를 초저주파, 20,000 Hz보다 주파수가 높은 소리를 초음파라 부르며, 이 영역에 해당하는 소리는 인간의 귀에 들리지 않는다.[4] 또 나이가 들어감에 따라 달팽이관의 노화, 지속적인 소음 노출로 인한 유모세포의 손상, 신경전달 능력 저하 등으로 인해 고주파를 감지할 수 있는 능력이 점점 떨어지는데, 보통 영유아~어린이까지는 20,000Hz까지 들을 수 있지만, 청소년~20대 초반은 18,000Hz 정도로 줄어들고, 20대 중반~30대 후반은 14,000~16,000Hz, 중년은 12,000~14,000Hz, 노년은 8,000~12,000Hz 정도로 들을 수 있는 고주파음의 범위가 줄어든다. 이 때문에 노인들은 상대적으로 주파수가 높은 ㅅ, ㅈ, ㅊ 같은 자음들의 발음을 제대로 듣지 못 해 말을 부정확하게 알아듣는 일이 일어나기도 한다. 이러한 현상은 평소 음악을 자주 크게 틀어서 듣거나, 소음에 자주 노출될 경우 더 빨리 찾아오게 된다.
다만 가청영역을 벗어난 소리도 인간에게 뭔가 느낌을 전달할 수 있다는 듯하다. 대표적인 예시로 초저주파음의 경우, 인간이 듣지는 못해도 무의식적인 공포나 불쾌감을 일으킨다는 연구 결과가 존재한다. 예시로 인간이 사자나 호랑이의 울음소리[5]를 무섭게 느끼고, 영화관에서 스릴러나 공포 장르의 영화를 상영할 때 공포감, 긴장감을 유발하기 위해 3~120 Hz 미만의 초저주파음을 담당하는 스피커인 서브우퍼를 이용해서 초저주파음을 방출하는 것도 이러한 인간의 초저주파음에 대한 무의식적인 반응과 관련이 있다.
소리의 크기의 경우, 120dB를 초과하는 크기의 소리는 고막을 크게 해칠 수 있다.[6] 보통 인간이 들을 수 있는 최소의 음파는 0 dB로 대략 나뭇잎이 흔들리는 소리이며, 청력이 매우 좋은 인간은 -15 dB[7]까지도 들을 수 있다고 한다.
1기압의 대기에서의 한계 음량은 194dB이다(대기는 194dB 이상의 음압을 전달할 수 없다). 소리란 공기를 매개로 삼는 파동이기 때문에, 194dB를 초과하는 크기의 음파는 소리로써 기능할 수 없고, 단지 충격파가 된다.
4. 소리의 속도
소리의 속도는 음속이라고도 부른다. 대기 중의 소리의 속도는 섭씨 15도일 때 340 m/s 정도이다. 기온이 1도 올라갈 때마다 약 0.6 m/s씩 증가한다. 광속에 비하면 턱없이 느리다. 번개가 치고 나서 천둥이 울리기까지 몇초의 시간 차가 나는 것이 대표적인 예이며, 조건만 갖추면 누구나 음속을 직접 측정해볼 수 있다.물체를 통해 힘을 전달하면 그 힘은 그 물체를 매질로 하는 소리와 같은 속도로 전달된다. 달과 지구 사이의 거리 정도로 먼 거리에 있는 사람 둘이서 아주 긴 쇠막대기를 잡고 한 사람이 그것을 당기면, 그것은 쇠막대기를 매질로 하는 소리와 같은 속도로 전달되어서, 상당한 시간이 흐른 후에야 다른 사람이 그것을 알아차릴 수 있다.
평소에 우리가 이것을 잘 알아차리지 못하는 이유는, 금속 같은 매질에서 소리의 속도는 6,000~8,000 m/s로 엄청나게 빠르기 때문이다. 이것은 공기 같은 기체를 통해서 힘을 전달할 때도 마찬가지이다.
그런데 공기 중에서의 음속은 340 m/s 내외로 느린 편이기 때문에, 초음속 전투기 같은 경우 음속을 넘어가 버린다. 공기가 전투기에게 밀리기도 전에 전투기가 바로 앞으로 와버리기 때문에, 전투기와 강력한 충돌을 일으키면서 큰 압력 차이와 열이 발생한다. 이 현상이 충격파이다.
5. 언어별 명칭
| <colbgcolor=#f5f5f5,#2d2f34>언어별 명칭 | |
| 한국어 | 소리, 음향 |
| 한자 | 音, 響 |
| 독일어 | Ton(톤), Klang(클랑), Laut(라우트), Schall(샬)(소음), Geräusch(게로이쉬)[8] |
| 스페인어 | son(손), sonido(소니도) |
| 영어 | sound(사운드), noise(노이즈)(소음) |
| 일본어 | [ruby(音, ruby=おと)](oto, 오토) |
| 중국어 | 音(yīn, 인), 音响(yīnxiǎng, 인샹), 声响(shēngxiǎng, 셩샹) |
| 프랑스어 | son(송), bruit(브뤼)(소음) |
6. 각종 매체에서의 소리
능력자 배틀 등 창작물에서 소리와 관련된 능력을 사용하는 캐릭터는 음파병기 문서를 참고하자.상술했듯 우주에는 매질이 없기 때문에 소리가 들리지 않는다. 그렇지만 우주를 배경으로 하는 영상 매체에서는 이러한 사실이 지켜지지 않는다. 정말 아무 소리가 안 난다면 재미가 없기 때문이다. 예컨대 영화 그래비티에서는 우주공간서 일어나는 폭발음이 그대로 들리며, 스타트렉, 스타워즈 같은 스페이스 오페라에서는 우주공간에서 발사하는 각종 무기 소리가 들린다. 한편 2001 스페이스 오디세이, 인터스텔라와 같이 우주에서 소리가 나지 않는 사실을 제대로 반영하는 매체들도 있으며, 이 경우 소리가 나는 것이 별달리 중요하지 않은 상황에 이 연출을 삽입하는 방식으로 지루해지기 쉬운 문제점을 해결한다.
7. 관련 문서
[1] melodysheep의 영상으로, 소리의 정의, 발생과 전달 원리 등을 설명하며 태양계의 각 행성에서 소리가 어떻게 전달되는지에 관해 다루는 영상이다.[2] 한 예로 개구리 역시 피부로 진동을 감지해 소리의 높낮이 정도를 구별할 수 있다.[3] 가시광선에 비해 그렇단 거지, 똑같은 '빛'인 AM 라디오 파장은 파장이 km 단위이다.[4] 다만, 청각이 아주 예민한 사람의 경우 18~19 Hz 또는 ~24,000 Hz까지도 듣는 사람도 간혹 존재하며, 최저 12Hz ~ 최고 28,000Hz까지도 들은 경우도 있다고도 보고된다.[5] 사자와 호랑이의 포효 소리는 초저주파 영역에 걸쳐 있다.[6] 이는 절대적으로 피해야 하는 음량의 기준으로, 80dB 정도의 소리도 장시간 들으면 난청을 일으키고, 100dB이 넘어가면 고통을 유발하며, 120dB 이상에 그대로 노출되면 청력을 잃을 수 있다. 맨홀 공사를 할 때 흔히 듣는 드릴 소리가 약 100dB 이상이다. 이런 직종에 종사하는 근로자들 역시 40~50대가 되면 청력의 일부를 잃을 정도이다.[7] 0 dB은 소리가 없는 것이 아니며, 사람이 통상적으로 들을 수 있는 최소한의 소리 수치를 나타내는 것이다. 소리가 없는 것을 굳이 데시벨로 표현하면 마이너스 무한대가 된다.[8] 배경에서 약하게 들리는 소음.