소리의 크기와 강도

우리는 여러 가지 소리 가운데에서 일상생활을 영위해가고 있습니다. 그래서 우리가 소리를 공부하는 경우에 귀로 느끼는 소리를 물리적, 감각적으로 표현하는 단위가 필요하게 되었던 것입니다. 누가 들어도 불쾌하게 들리는 소음을 수학으로 표현하는 방법이 나오게 되었습니다. 현재 우리가 사용하는 소음으 단위는 폰(Phone)과 데시벨(Decibel)이 있습니다. 폰은 인간의 귀로 느끼는 소리의 세기를 기준으로 해서 이 크기의 소리에 대해 현재 귀로 들리는 소리의 크기가 어느 정도 인가를 표시할 때에 사용되는 단위입니다. 이것은 인간의 귀가 소리를 느낄 때의 소리의 대소를 표시하는 것으로 이 양을 수학으로 표시하는 것은 상당히 어렵고 소리의 주파수와 음압에 의해서 변하게 됩니다. 소리의 크기가 인간의 귀에서 느끼는 소리의 대소인 것에 비해서 소리의 강도라고 하는 것은 소리가 흘러온 방향에 수직으로 뻗은 면을 통과하는 음파의 에너지이며 음압의 2승에 비례합니다. 결국 음의 크기와 음의 강도라고 하는 것은 같은 것이 아닌 것입니다. 그 단위 한 가지를 채택하더라도 소리크기의 단위는 폰, 소리 강도의 단위는 데시벨이기 때문에 같지 않습니다. 인간의 귀는 소리의 강도가 증가해도 귀의 감도가 둔해지는 구조로 되기 때문에 소리의 강도를 높이더라도 그 강도에 비례하여 시끄럽게 느끼지는 않습니다. 예를 들면 소리의 강도가 2배가 되어도 귀로 듣는 소리의 크기는 겨우 23% 증가한 것이라고 볼 수 있습니다. 주파수에 의해서 느끼는 방법이 다르다는 것은 소음의 문제를 처리하는 것에서 아주 골치 아픈 일입니다. 그리고 데시벨은 여러 가지 소리의 상대적인 강도를 측정하기 때문에 큰 소리와 작은 소리의 비를 측정하는 단위로 생각되어진 것으로 어떤 소리보다 10배 강한 소리를 10데시벨 강하다라고 하고 강도가 10배가 되는 때에 데시벨 수는 10정도 올라갑니다. 어떤 소리보다 100배 강한 소리는 20데시벨 강하고 10,000배 강하면 40데시벨 강하다고 말합니다. 이 데시벨의 단위를 사용하면 소리의 물리적 크기와 대략의 관계를 알 수 있습니다. 보통의 인간이 들어 알게되는 소리크기의 차이는 강하게 말하면 대략 3데시벨에 해당합니다. 일상 생활의 소리를 측정해 보면 0데시벨의 소리가 보통 양쪽 뒤로 들리는 첫 번째 강한 소리에서 130데시벨을 넘어가면 귀가 아프게 됩니다. 이와 관련하여 귀뚜라미의 소리는 40데시벨, 매미의 소리가 80데시벨, 자동차의 경적 소리가 110데시벨입니다. 또한 일반적으로 소리의 강도를 표시하기 위해 기준의 음압에 대해서 측정한 음압이 어느 정도 인가를 수학적으로 표시한 음압레벨을 사용합니다. 소음 계산을 행한 경우에는 덕트를 통과해 취출구에서 나온 소음은 산탄과 같이 비산하여 그 에너지를 소비해서 힘이 약해집니다. 실내의 소음 발생원, 결국 이 경우라면 취출구에서 실내로 나간 소음의 파워레벨과 거기에서 어떤 거리만큼 떨어진 점의 음압 레벨과의 사이에는 일정한 관계가 있기 때문에 이것을 이용해서 실내에서 확산으로 인한 소리의 소모되는 양을 구합니다.