SEG - Sound Expert Group

  청원과 상주간 30번 고속도로에 청원에서 상주쪽으로 주행선을 따라 운전하다보면, 남상주 못 미친 위치에서 동요 '자전거' 음악이 나오는 것을 들을 수 있다. 고속도로가 만들어진 초기에는 소리가 선명했는데 지금은 홈이 마모되어  소리가 명료하지는 못하다. 녹취는 하였으나 상태가 좋지않다. 아무튼 소위 노래하는 고속도로는 일본에서 그 특허를 갖고 있다. '노래하는 고속도로'라고해서 가사로 노래하는 고속도로는 아니고, 단지 악기음 같이 '연주하는 고속도로'라고 해야 맞을 것 같다.

  자동차가 고속으로 달릴 때 발생하는 소음은 엔진의 폭발음 외에도 크게 두 종류가 있다. 하나는 창이나 프레임을 스치는 공기의 소용돌이 즉, 와류가 음원이 되어 발생하는 소음과 다른 하나는 타이어가 달리면서 연속적으로 도로바닥을 망치로 두드리듯이 소음을 발생하는 것이다. 노래하는 고속도로는 바로 타이어가 바닥을 두드리는 망치효과를 이용하는 것이다. 도로에 등간격으로 홈을 파 놓음으로써 타이어가 홈의 턱을 달리면서 강하게 주기적인 충격을 줌으로서 주파수가 일정한 큰소리가 나도록 설계한 것이다. 

   동요 '자전거'의 악보를 보면 2/4박자로 BPM(Beats per minute)이 생략되어 있다. 이경우는 보통 M=120 정도로 보기 때문에 1분에 메트로놈(Metronome)이 120번 왕복하는 빠르기가 된다는 의미이다. 따라서 한박자의 시간길이는 0.5초에 해당하며 반박자의 시간길이는 0.25초가 된다. 만약 100km/h로 달리는 자동차에 맞추어 연주하는 고속도로를 설계한다면 반박자의 길이는 27.77m/s x 0.25s =7m, 한박자의 길이는 14m가 되도록 하면 된다. 같은 방법으로 반의 반박자음은 3.5m, 한박자반의 길이는 17.5m가 되도록 만들면 된다. 2박자 길이는 28m로 설계한다. 따라서 2/4박자인 '자전거'를 모두 연주하도록 하려면 2박자 16마디곡이므로 448m의 길이에 홈을 파 주어야 한다. 이 계산에서는 차의 앞바퀴와 뒷바퀴의 간격은 무시했다. 엄밀하게는 바퀴간의 거리만큼 각 음표 음발생 구간 사이 홈이 없게 띄워주면서 각 음발생 구간길이를 그 만큼 줄이면 된다. 그 이유는 앞바퀴나 뒷바퀴 중에 한 바퀴만 음 발생구간에 놓이면 소리가 나기 때문이다. 예를 들어 바퀴간 거리가 5m인 차가 있다면 음 발생 구간이 15m 일 경우에 앞바퀴가 진입하면서 소리가 발생하고 그 구간을 벗어날 때 앞바퀴가 구간에서 나왔지만 뒷바퀴는 구간에 있으므로 다음 음계발생 구간으로 앞바퀴가 진입할 때, 뒤바퀴는 이전 구간을 빠져 나와야 한다. 그러기에 바퀴간격 1.5m 정도는 홈이 없게 해야 한다는 의미이다. 하지만 차가 달리는 속도차이, 차의 바퀴간 간격이 각 각 서로 다르기 때문에 어차피 박자를 엄밀히 맞추기는 애시당초 어렵기 떄문에 적절한 설계를 할 수 밖에 없다.

                                          [표1] 4 옥타브의 음계 주파수

  아무튼 음발생 구간길이를 앞에서 살펴 본 바와같이 설정하되 발생음의 음높이를 맞추어야 하므로 각 음발생 구간에 홈의 갯수를 음계 주파수에 맞추어서 등간격으로 만들어 주어야 한다. 먼저 '라'음의 주파수는 440Hz이므로 1초에 440번 진동하는 소리여야한다. 그러므로 1초에 진행하는 거리(100km/h=27.7m/s)에 440개의 홈을 만들어야 한다. 좀 더 구체적으로 예를 들면 앞의 '따르릉' 부분을 설계하고자 할 경우 '따' 부분은 반박자이되 '미'이므로 27.77:329.63=7:x에서 x=83이므로 7m 구간에 83개의 홈을 등간격으로 만들어야 한다. 즉, 8.5cm에 하나 홈을 만들어야 하므로 약 4cm 폭의 홈을 만들면 될 것으로 보인다.  같은 방법으로 '르' 부분을 음발생하는 구간은 반박자이면서 음계 '솔'이므로27.77:392.00=7:x 이고 x=99 이라서 7m 구간에 99개의 홈을 만들어야 한다. 즉, 7cm마다 3.5cm 폭의 홈을 만들면 될 것이다.  같은 방법으로 '릉' 음을 발생하는 구간은 한박자이면서 음계'솔'이므로 27.77:392.00=14:x 에서 x= 198 이라서 14m 구간에 198개의 홈을 만들어야 한다. 즉, '솔'이라서 7cm 마다 3.5cm 폭을 갖는 홈을 만들면 된다.

  앞에서 살펴본 바와같이 노래하는 고속도로를 차가 달릴 때 설계자가 의도한 속도로 달려야 노래의 빠르기가 맞는다. 만일 이보다 빠르게 달리면 빠른 음악이 되고, 이보다 천천히 달리면 느린 노래로 들리게 될 것이다. 또한, 소리를 들어보면 무슨 악기의 소리인지를 알기는 어려운데 이는 각 악기의 소리는 소리맵시(Timbre)와 소리의 엔벨럽(Envelop)으로 심리적인 인식을 바탕으로 구별되는데 엔벨럽(ADSR: Attack, Decay, Sustain, Release)을 정확하게 적용하지 않고 홈을 만들었기 때문일 것이다.

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