[재미난 융합과학 이야기] (16) 음파의 세계- 동물이 들을 수 있는 소리

사람의 가청주파수는 2만Hz 이내
초음파는 항해·지리·의료 등 활용

곤충이 날아갈 때 소리가 들리는 것은 곤충의 날갯짓이 공기를 진동시켜 소리가 나기 때문이다. 모기는 1초 동안 550번 정도 날갯짓을 하여 공기를 진동시키므로 550㎐(헤르츠)의 소리가 발생하고, 꿀벌은 1초 동안 190번 정도 날갯짓을 하므로 190㎐의 소리가 발생한다. 따라서 모기가 날아갈 때 나는 소리는 꿀벌이 날아갈 때 나는 소리보다 높다.

그림에서 보듯 동물이 들을 수 있는 소리의 주파수 영역은 다양하다. 사람은 20∼2만㎐의 소리를 들을 수 있는데, 이 영역의 소리를 가청 주파수라고 한다. 따라서 사람은 모기의 날갯짓 소리는 들을 수 있으나, 나비의 날갯짓 소리는 진동수가 20㎐보다 작아 들을 수 없다.

그렇다면 개는 사람보다 청각이 훨씬 뛰어나 사람이 듣지 못하는 소리를 듣는다고 하는데, 이것은 개가 들을 수 있는 진동수 범위가 사람보다 넓기 때문일까? 

개에게 살금살금 다가가도 귀를 쫑긋 들어올려 소리에 귀를 기울여 반응하는 것을 볼 수 있다. 이는 개의 청각이 뛰어나기 때문인데, 개가 들을 수 있는 진동수 범위는 15∼5만㎐로 사람이 들을 수 있는 범위보다 넓다. 그렇기 때문에 개는 사람이 듣지 못하는 소리를 듣기도 하지만 소리의 진폭이 더 작아도 들을 수 있다. 즉 개는 진동수가 매우 작거나 커 사람이 듣지 못하는 소리를 들을 수 있을 뿐만 아니라, 사람이 들을 수 있는 범위이나 진폭이 너무 작아 듣지 못하는 소리도 들을 수 있다.

사람은 진동수가 2만㎐ 이상인 소리는 들을 수 없는데, 진동수가 2만㎐ 이상인 소리를 초음파라고 한다. 박쥐와 돌고래는 초음파를 발생시킬 수 있고 들을 수도 있다. 박쥐는 초음파를 발생시켜 장애물에서 반사되어 오는 음파를 들으면서 어둠 속을 자유롭게 날아다니고, 나방과 같은 곤충의 위치를 파악해 이들을 잡아먹는다. 돌고래도 초음파를 이용해 물속에서 물고기를 잡거나 의사소통을 한다.

초음파는 잠수함의 항해, 수면 아래 지형 측정, 물고기 떼 위치 파악 등에 이용되기도 한다. 아울러 가습기나 세척 장치는 물론 산모 배 속의 태아 상태 검사 등 다양한 생활영역에서 활용된다.

미래엔 올리드 과학팀