우리는 요즈음 무수히 많은 전파와 끊임없이 들려오는 소리의 울타리 속에서 살고 있다.
전파는 우리가 들을 수 없어 다행으로 여겨지지만 소리는 좋든 싫든 우리 주변에서 끊임없이 들려온다. 소리나 열이 나는 것은 내부적 반응이나 어떤 과정이 외부로 나타내 보이는 신호일 수 있으므로 사실은 바람직한 현상이라 볼 수 있다.
몸에서 열이 난다는 것은 이상징후의 표징이며 상태의 변화이므로 그 원인을 발견하고 제어함으로서 원상태로 복귀시킬 수 있으며 또한 그렇게 되도록 해달라는 무언의 신호인 것이다.
소리도 마찬가지다. 국가나 사회, 각종단체 혹은 개인적으로라도 좋으면 좋은대로 불만이 있으면 있는대로 불만의 소리를 내며, 여러 가지 기관이나 기계장치 및 시스템에서도 소리가 나는데 그 소리를 분석함으로서 이상 유무를 진단할 수도 있는 것이다.
그러면 소리란 무엇인가?
소리를 간단히 정의하면 물체가 진동했을 때 청각으로 느끼게 되는 것을 의미한다. 소리 즉 음파는 전파나 광파와 마찬가지로 파장과 진동수를 갖고 있으며 에너지 전달 현상의 하나이다.
일단 음원에서 소리가 나면 그 주변의 공기를 움직이게 하고 이 때 공기는 압축된다. 공기는 탄성체이므로 다시 팽창하려는 경향이 있으며 다라서 인접해 있는 공기를 움직여 압축시키고 이 과정이 계속 반복되어 진행한다.
이 때 움직임을 하는 공기의 에너지가 인간의 청각을 자극하는 반응을 하므로 우리는 소리를 감지하게 되는 것이다. 그러므로 소리는 매질이 있어야 전달되고 파의 진동방향이 음파의 진행방향과 평행하므로 이를 종파라 하고, 전파와 광파는 매질이 없어도 복사라는 형태로 전달되며 그 진동방향이 파의 진행방향과 수직하므로 이를 횡파라 한다.
즉 종파인 음파는 매질(공기)의 진동방향이 음파의 진행방향과 같으므로 소밀파라고도 하며 압축성 파동인 것이다.
큰소리와 작은 소리의 구별은 음파가 진행할 때 나타나는 압력의 변화 정도에 달려 있는데 소리의 세기는 음파가 갖는 진폭의 제곱에 비례한다.
이렇게 매질 내에서 전달되는 음파는 역학적 에너지를 갖고 있는데 음파의 진행 방향에 수직인 단위면적에 전파되는 평균일률을 소리의 강도라고 한다. 이 때 강도의 단위는 대체로 데시벨(dB)을 사용하는데 이는 임의의 어떤 기준 값에 대한 상대적인 값을 갖으며 대체로 인간이 들을 수 있는 최저의 강도 즉 10-12 (W/m2)을 청력의 시발점으로 보고 이를 0 dB로 하는데 그 식은 다음과 같다.
데시벨 (dB)=10 log (I/I0)
여기서 I0=10-12 (W/m2)로서 가청한계가 되는 소리의 세기이고, I 는 압전소자(PZT)등으로 측정되는 물리적 소리의 세기이다.
조용한 사무실은 약 30 dB, 1 m거리에서 나누는 정상적인 대화는 60 dB, 전축이나 오디오 소리는 80 dB 정도이고 제트기의 분사 시 나는 소리는 140 dB 정도이다.
일반적으로 소음이란 그 때 그 때 원치 않는 소리를 의미하는데 주거지역의 소음 배출 허용기준은 50 dB로 하고 있다. 소음공해는 음향수준으로 100 dB 이상인 환경을 말하며 리벳공, 전기톱 사용하는 근로자, 비행장 및 록음악 종사자 등의 근로자는 귀마개 착용(10~15 dB 감소효과 있음)을 할 필요가 있다.
한편 사람의 청각능력은 주파수에 따라 크게 달라져 가청주파수 20~20,000 Hz 영역에서 민감하다. 따라서 물리적인 소리의 세기와 달리 사람이 느끼는 청각적인 소리의 크기는 주파수에 따라 청각감도곡선에 의해 결정되므로 청각적인 소리의 크기를 나타내는 데는 phon 이라는 단위를 별도로 사용한다..즉 어떤 소리의 phon값은 그 소리의 크기와 동일하게 느껴지는 1,000 Hz주파수를 갖는 소리의 dB값으로 표시한다.
소음이 인체에 미치는 영향은 생리적, 심리적 및 난청유발, 수면방해, 작업능률저하 스트레스 등으로 무시할 수 없는 큰 원인이 되고 있다.
동물들이 소리를 발생시키는 방법을 좀 더 살펴보면 호흡계에서 내는 소리는 목소리라 하고 신체부위를 접촉하거나 물체와의 접촉으로 내는 소리는 기계적 소리라 한다. 목소리는 척추동물만이 낼 수 있으며, 기계적 소리를 내는 대표적인 곤충은 귀뚜라미와 메뚜기 등을 들 수 있다.
매미는 복부의 기부(基部)에 있는 한 쌍의 진동 막 기관을 사용하여 아주 큰 소리를 낸다. 방울뱀 같은 것은 꼬리 끝에 특수하게 변형된 상태를 이용하여 소리를 내며 개구리는 입과 허파사이에 있는 공기를 움직여 기관(氣管)에 있는 성대를 지나가게 함으로써 독특한 소리를 낸다.
이상의 각종 소리는 그 자체의 진동수를 갖고 있는데 진동수(frequency)는 음파의 주기적인 현상이 단위시간동안 몇 번 일어났는지를 뜻하는 말로 주파수라고도 하며 그 단위는 SI단위로 헤르츠(Hz)이다. 그리고 소리의 높낮이는 이 주파수에 따라 결정된다.
소리의 속도 즉 음속은 매질에 따라 다르나 공기 중에서의 속도는 대략 330 m/s 이고 이 보다 빠른 비행기가 곧 초음속 비행기인 것이다.