한국과학창의재단 공동기획
'아하! 그렇군! 과학은 내친구' 시리즈 3

[아시아경제 김철현 기자] 조용한 수업시간 갑자기 휴대폰이 울리면 당황하지 않을 수 없다. 서둘러 휴대폰을 찾아 전원을 끄거나 진동모드로 바꿔야 하지만 조급한 마음에 휴대폰을 찾기도 쉽지 않다. 하지만 만약 이 벨소리를 10대인 학생들은 들을 수 있지만 선생님은 듣지 못한다면 얘기는 달라진다. 여유 있게 휴대폰 소리를 처리할 수 있는 것.

이처럼 10대들만 들을 수 있는 벨소리는 실제 LG텔레콤 등을 통해 서비스되고 있다. 이는 젊을수록 고주파의 음을 잘 들을 수 있는 원리를 이용한 것으로 '틴 버즈(Teen Buzz)' 혹은 '모기 벨소리(Mosquito Ringtone)'라고 불린다.

이 소리는 보통 17KHz 정도의 높은 주파수이며 일반적으로 10대에게는 잘 들리고 20대 이후부터는 청력이 떨어져 잘 듣지 못한다고 한다. 이는 우리가 정보를 얻는 방법 중 하나인 '소리'에 숨겨진 과학적 원리를 짐작할 수 있게 하는 사례다.

◆'소리'의 세 가지 요소
'소리'의 과학적 원리는 대화를 통한 의사전달 경로에서 가장 쉽게 알 수 있다. 사람은 성대를 통해 특정한 뜻을 지닌 소리, 즉 파동을 만들어 내고, 파동은 매질인 공기를 통해 다른 사람의 귀로 전달되며 상대방은 귀의 고막을 통해 그 소리를 인식해 뜻을 전달받게 된다.

소리를 특정한 뜻으로 구분하기 위해 우리는 소리의 세기와 높낮이, 그리고 형태를 파악해야 한다. 이것이 '소리'의 세 가지 요소다.

'소리'의 세기는 공기를 진동시키는 '진폭'을 의미하며 높낮이는 '주파수'와 관계가 있다. 특히 주파수는 다양한 음 높이를 내는 악기 등과 밀접한 관련이 있다. 한 과학계 관계자는 "바이올린이나 기타는 손으로 진동하는 줄의 길이를 조절해 소리를 내는 악기로, 짧아진 줄이 더 높은 주파수를 가지게 되고 이는 더 높은 음과 연결된다"고 설명했다. '소리'의 세 요소 중 마지막은 음파의 형태인 '파형'으로 같은 진폭과 주파수를 가질지라도 피아노와 바이올린의 소리를 구별할 수 있는 것은 음파의 형태가 서로 다르기 때문이다.

국립서울과학관 관계자는 "에디슨의 축음기부터 녹음기, 마이크, 진공관 라디오 등 소리과학과 관련된 발명품들은 소리의 세 가지 요소를 응용하는 데서 출발했다"고 소개했다.

◆소리의 속도...도플러 효과?
'소리'에 영향을 주는 것은 진폭, 주파수, 파형만이 아니다. 속도도 우리가 듣는 '소리'를 다르게 느끼게 한다. 소리는 공기 중에서 대략 초속 340m의 속도로 전파되는 것으로 알려져 있다. 이는 빛의 속도보다 느리기 때문에 번개를 먼저 보고 천둥소리를 듣게 되는 것이다. 또 하나 소리와 관련된 흥미로운 과학적 현상은 다가오는 소방차의 사이렌 소리가 멀어지는 소방차의 소리보다 크다는 것이다. 기차의 기적소리도 다가올 때와 떠날 때 서로 다르게 들린다. 이는 다가오면서 소리를 내면 그 소리가 우리에게 도달하는 동안 음원과 우리 사이의 거리도 줄어들고 소리의 파길이도 짧아지기 때문이다. 이를 '도플러효과(Doppler effect)'라고 한다.

◆'소리과학'의 결과물
이같은 소리과학의 결과물들은 우리 생활 곳곳에서 찾아볼 수 있다. 대표적인 것이 여가를 즐기는 방법 중 하나인 음악 감상이다. 오는 11월 1일까지 '소리 테마 특별전'을 진행하고 있는 국립서울과학관 관계자는 "소리의 과학적 원리를 이용한 녹음기와 축음기, 전축 등이 발명되지 않았다면 실제 연주 현장이 아니면 음악을 들을 수 없었을 것"이라며 "소리는 일상생활에서 과학적 원리를 경험 할 수 있는 대표적인 사례"라고 설명했다.

서울과학관은 에디슨축음기를 비롯해 5~60년대 전축, 녹음기, 마이크 및 진공관 라디오 등 시대를 망라한 소리과학의 결과물들을 전시하고 있다. 마이크나 키보드로 입력되는 소리를 영상으로 변환하는 장치 체험, 축음기에 레코드판을 돌려 소리를 재생하는 체험, 소리 확대기, 필름스피커 등의 체험코너도 마련돼 있다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr
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