소리이야기(7)

 

[소리의 가청음역]

 

  동물은 감각을 통하여 외부의 정보를 받아들이고 또 그에 맞추어 대응하며 생존하고 있다. 인간도 동물인지라 생존에 있어 감각만큼 중요한 요소는 없다. 다만, 공기와 같이 당연히 감각은 육체에 부여되어야하는 기능으로 인식되어 항상 의식하지 않기 때문에 중요성을 간과하고 있을 뿐이다.

 

  감각에는 시각, 청각, 후각, 미각, 온각, 냉각, 역감(근육감), 통감, 질감 등이 있다. 여기에서 시각은 빛을 감지하는 감각, 청각은 소리를 감지하는 감각, 후각은 화학적인 기체분자를 감지하는 감각, 미각은 전기적인 이온을 감지하는 감각, 온각과 냉각은 열을 감지하는 감각, 역감은 근육을 통하여 힘을 감지하는 감각, 통감은 고통을 감지하는 감각, 질감은 접촉한 물질을 감지하는 감각이다.

 

  과학은 이들 감각을 매개하는 매개체에 대한 연구로부터 시작되었으며 그로부터 각 분야가 형성되었다고 볼 수 있다. 빛을 연구하는 광학(Optics), 소리를 연구하는 음향학(Acoustics), 열과 기체를 연구하는 열역학(Thermodynamics), 이온 등을 연구하는 전자기학(Electromagnetics), 힘을 연구하는 역학(Mechanics) 등이 그러하다.

 

아무튼 감각은 한계가 있다. 특히, 인간의 감각은 다른 동물보다 특별히 뛰어나다고 할 수 없을 정도로 한계가 있다. 우리가 볼 수 있는 소위 가시광선은 파장으로 말하면 4000Å~8000Å=400nm ~ 800nm (1Å = 1옹스트롬 =cm =nano meter=m)영역 즉, 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 남색, 보라의 빛을 볼 수 있다. 물론, 소리에 대하여도 가청영역이 있다.

 

  소리는 3요소가 있으며 이를 이용해 소리의 특성을 나타낸다. 강약, 고저, 음색이 그것으로서 강약은 음압의 진폭에 따라 결정되며 감각에 맞추어진 dB(Decibel)단위로 나타낸다. 0 dB는 귀에 들릴락 말락하는 소리를 나타내며, 보통 120dB 이상이 되는 소리는 듣기는 것이 아니라 통증을 느끼게 한다. 고저는 소리의 주파수에 의한 것으로 주파수가 높으면 고음이 되고 주파수가 낮으면 저음이 된다. 건강한 젊은이(15~20세)가 귀로 들을 수 있는 가청주파수는 20Hz~20kHz가 된다. 일반적인 물체의 진동에 의한 발생음에는 20Hz 이하의 극저음파와 20kHz 이상의 초음파를 발생하지만 그 소리를 귀로는 들을 수 없다. 심지어 나이가 들어가면서 가청 고음역이 감소하며 최대 청각감도의 주파수도 3000Hz에서 1000Hz 이하의 저음쪽으로 이동하게 된다. [그림1]에 가청영역의 한계그래프가 주어져 있다. 그림에 의하면 대화음과 음악음의 영역이 가청영역 이내에 표기되어 있으되 대화영역이 더 좁다.  

 

 

                                               [그림1] 가청 음역 그래프

 

  실험에 의해 가청영역 밖의 극저음파나 초음파를 감지할 수 있음이 확인되었다. 미국의 물리학자인 웃이 극저음파를 몸으로 느낄 수 있음을 확인했다. 웃이 극장에 극저음파 발생기를 설치하고 영화 시작 전에 음파를 발생시키고 관객을 관찰한 결과, 관객들이 불안감에 휩싸이고 좌우를 두리번거리며 어떤 관객은 객석에서 일어나 출구로 나갔다고 한다. 또, 극저음파 연구자들이 직접 체내진동을 느끼고 통증을 느끼는 일을 보고하고 있다. 그러나 초음파는 다른 감각을 증진시키는 것으로 감지된다. 특히, 조용한 곳에서 주로 생활한 젊은이를 대상으로 초음파를 방사하면 시력의 능력이 향상되는 것으로 확인되었다.

 

  소리의 고저에 대하여는 그 변화값에 대한 감지능력의 한계도 존재한다. 보통의 사람은 500Hz 이하의 소리에서는 1Hz의 변화도 구별이 가능하지만 주파수가 높아져서 2000Hz 이상의 음에서는 5Hz 정도는 변화해야 그 변화를 감지할 수 있다. 이 보다 더 좁은 범위의 변화를 감지하는 사람은 절대음감이 있다고도 말하며 황금귀라고도 불려진다.

 

  또, 동물들은 보통 2개의 귀를 갖기 때문에 양이효과(Binaural effects)가 적용된다. 즉, 귀가 좌우 2개가 있기 때문에 두 귀에 전달되는 시간차이, 음압의 차이, 위상의 차이 등으로 음원의 방향을 알 아 낼 수가 있는데 이때의 분해능이 약 3도 정도이다. 각도 3도 정도의 정확도로 방향을 알아차릴 수가 있다는 의미가 된다. 

 

  청각의 한계가 존재함을 살펴보았다. 그러나 이런 한계로 제한성에 근거한 인간의 한계를 강조하여 실존주의적인 비관주의에 빠지는 것은 옳지 않다. 오히려 제한된 소리를 들을 수 있기 때문에 조용함을 느껴 심리적 안정을 꾀할 수 있다는 긍정적인 해석이 더 낫다. 만약 모든 소리를 다 듣는다면 사람은 낮이나 밤이나, 어디에서나 들려오는 소리 때문에 한시도 조용히 지낼 수가 없을 것이다. 소리는 언제 어디서나 버글거리기 때문이다.

 

 

   

  [그림 2] 양이효과에 의한 음원 방향 탐지 원리

 

                     

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