음향학 관련 분야

 

 음향학(Acoustics)은 소리를 다루는 과학이며 소리는 물체의 진동으로부터 발생하기 때문에 진동론(Theory of Vibration)과도 깊은 관련이 있다. 즉, 물체나 유체(Fluid)가 한 지점에서 규칙적이던 불규칙적이던 진동을 하면 그 진동은 변위, 속도, 가속도를 가질 것이며 그 들 물리량은 기본적으로 시간의 함수가 되어야만 한다. 그러나 진동이 매질을 따라 공간으로 전파하면 파동이 되는 것이며 이 파동이 공기일 경우 소리(Sound)가 된다. 따라서 소리를 표현하려면 시간과 함께 공간좌표가 필요하다. 

 

 아무튼 음향학은 음원, 매질, 공간, 용도, 수용 등 등의 기준에 의하여 관련분야가 규정되고 독립적인 예술이나 학문 내지는 공학분야를 구성한다. 음원에 따라 음성학, 음악음향학, 스피커공학, 초음파공학, 오디오, 전자악기, 소음공학, 저주파 등 등의 분야가 구성되고 매질에따라 수중음향학, 공기역학, 지진학, 음향탐지학 등으로 구별되며 공간에 따라 건축음향학, 무향실, 스튜디오 설계, 항공소음, 교통소음 등의 분류가 가능하며 용도에 따라 초음파공학이 활용법이나 적용분야에 따라 다양하게 분류되며 수용의 측면으로는 마이크, 보청기, 사운드센서, 진동센서, 초음파 센서, 하이드로폰(Hydrophone: 수중마이크) 등의 분야로 나뉘고 수용된 시그널을 처리하는 분야는 소프트웨어(softwear), 디지털(digital) 분야가 된다.

 

 

                                                           [그림1] 음향학 관련 분야

 

 [그림1]은 음향학의 기본은 물리음향학이며 크게는 공학, 지구과학, 예술, 생명과학과 관련되며 이들은 다시 세부 분야로 분류됨을 보여주고 있다. 음향공학 부분은 전자음향과 화학, 기계진동, 건축음향으로 분류되며, 예술분야는 언어, 연설, 음악음향, 실내음향에 관련한 비주얼 아트(visual arts)와 관련되고, 생명관련 음향은 의학, 심리음향, 생리음향 분야와 연관되며, 지구과학은 해양음향, 대기음향 및 지진학과 관련됨을 보여주고 있다.

 

 중앙부에 기초물리음향학(Fundamental physical acoustics)과 모든 매질로의 역학적인 방사(Mechanical radiation in all material media)가 있으며 Phonons이 있다. 앞의 두 개항은 직감적으로 그 의미를 파악할 수 있지만 포논은 잘 파악이 안될 것이다. 포논은 고체물질의 격자진동의 양자화된 진동에너지 덩어리라고 생각하면 된다. 사실 세상의 모든 존재하는 것은 입자성과 파동성을 모두 가지며 이 현상이 미소한 세계에서 두드러지게 나타나기 때문에 이를 다루기 위해, 양자역학(Quantum mechanics)이란 학문이 닐스 보어(Niels Bohr)를 주축으로 한 코펜하겐 학파를 중심으로 20세기 전반부에 세상에 태어나게 된 것이다. 사실 파동으로 빛(Light)을 말할 때는 광파(Optical wave)라고 하지만 입자성을 강조할 경우에는 Photon(光子)이라고 부르듯이 격자진동(lattice vibration)을 양자역학적 입자로 다룰 때는 포논(phonon)이라고 부르는 것이다. 초전도체 현상을 설명하는 한 이론에서는 포논이 중요한 역할을 한다.

 

 아무튼, [그림1]의 분류표는 20세기 후반에 작성되었기 때문에 시그널 프로세싱(signal processing) 같은 분야는 따로 기록하지는 않았지만 사실, 디지털 개념을 처음으로 구현한 분야는 전자음향학분야이다. 20세기 중후반부에 음향측정장비에 디지털개념을 도입하게 되었고 그 후, 이를 통신분야에 적용한 것이 디지털 핸드폰이고, 컴퓨터 기능이 첨가되고 화면이 강조된 핸드폰이 스마트폰이라고 할 수 있다. 

 

           ------------------ by  Dajaehun