박쥐는 사람의 소리를 들을수 있을까? (초음파와 초저주파)

 

 

 들을 수 없는 소리, 초음파와 초저주파

 

 

시골에 가면 해가 저물어갈 무렵, 박쥐들이 활동을 하기 시작합니다.

박쥐들의 비행 모습을 살펴보면, 이리저리 불규칙하게 날아 다니지요. 새처럼 매끈한 비행을 하지 못합니다. 그 이유는 여러분도 아시다피 박쥐가 초음파를 이용해 물체의 위치를 파악하기 때문입니다. 참고로, 박쥐는 무섭게 생겼지만 꽃들의 수분을 도와주고 해충을 잡아먹기 때문에 인간들에게 이로운 일을 많이 하는 동물이랍니다.

 

 

박쥐는 우리를 해치치 않아요... ^^

 

 

박쥐가 사용하는 초음파는 우리들의 생활에서 여러가지 용도에서 활용되고 있는데요.

오늘은 초음파에 대한 재미있는 이야기를 적어보겠습니다.

 

 

1794년, 이탈리아의 한 생물학자가 다음과 같은 실험을 했습니다.

먼저 방 안에 수많은 방울을 걸어놓고 박쥐를 방 안에 풀어 자유롭게 날아다니도록 했지요. 처음에 박쥐는 방울에 부딪히지 않고 잘 날아다녔습니다. 뒤이어 박쥐의 눈을 가려보았지만 이번에도 박쥐는 방울에 부딪히지 않고 잘 날아다녔습니다. 마지막으로 박쥐의 귀를 막았더니 드디어 방울 소리가 들렸습니다. 이는 박쥐가 시각이 아니라 인간이 들을 수 없는 소리로 물체의 위치를 파악한다는 뜻이었습니다. 이 실험을 통해서 사람들은 인간이 듣지 못하는 세계가 있음을 깨닫게 되었지요.

 

 

 

사람은 박쥐가 내는 소리를 들을 수 없습니다.

마찬가지로 박쥐도 사람이 내는 소리를 들을 수 없습니다. 그 이유는 사람과 박쥐의 발성 범위와 상대방의 청각 범위가 거의 겹치지 않기 때문입니다. 만약 사람과 박쥐가 대화를 한다면, 박쥐는 사람이 몸집은 커다랗고 입만 뻐끔뻐끔 벌릴 뿐 아무 소리도 못 내는 괴물이라고 생각할 것입니다. 사실 사람과 박쥐는 각자 나름대로 소리를 내고 있지만 그 주파수 대역이 다를 뿐입니다.

 

 

사람의 귀는 20~20,000Hz 사이의 소리만 들을 수 있습니다.

이러한 소리의 범위를 ‘가청주파수’라고 합니다. 20,000Hz 이상의 소리는 '초음파', 20Hz 이하의 소리는 '초저주파'라고 말합니다. 사람과 동물의 발성 및 청각 범위는 각기 다릅니다.

 

 

사람의 귀에 초음파와 초저주파가 들리지 않는 이유는 청각이 둔감해서일까요?

그렇지 않습니다. 사람의 귀는 폭이 공기 분자 크기의 1/10밖에 안 되는 미세한 진동과 대 기압의 10억분의 1밖에 안 되는 압력 변화도 감지할 수 있을 정도로 예민합니다.

 

 

학계에서는 사람의 귀에 초음파와 초저주파가 들리지 않는 이유가 복잡한 자연 진화의 결과라고 봅니다. 그러나 들리지 않는다고 해서 초음파와 초저주파를 연구하고 응용할 수 없는 것은 아닙니다.

 

 

초음파는 어디에 활용될까?

 

 

초음파는 주파수가 높고 에너지가 집중돼 있으며 투과력이 강하고 파장이 매우 짧으며 지향성이 좋고 수중 전파 거리가 깁니다. 그래서 수중 음파 탐지, 속도 측정, 결함 탐지, 세척, 분쇄, 살균소독 등 다양한 분야에 응용할 수 있어요. 주차 거리 제어 시스템, 어선의 어군 탐지에도 초음파가 사용됩니다. 또한 초음파를 이용해 금속, 세라믹, 콘크리트 내부의 기포, 공동, 크랙 여부를 검사하기도 합니다. 철도 레일 내부의 균열이나 손상을 측정할 때 쓰는 것이 바로 초음파 레일탐사장비입니다. 초음파 가습기는 진동자로 물을 격렬하게 진동시켜 물을 무수히 많은 작은 알갱이로 쪼개고, 팬으로 바람을 일으켜 물 알갱이를 공기 중으로 날려 실내 습도를 높입니다.

 

 

초음파는 어군탐지, 잠수함 등에 사용됩니다.

 

 

 

병원에서 쓰이는 체외충격파쇄석기도 초음파를 이용합니다.

초음파로 만들어낸 강렬한 충격파로 환자 체내의 결석을 격렬하게 진동시켜 잘게 부수지요. 금속 부품, 유리, 세라믹 제품상에 부착된 오염물질을 제거하는 것은 꽤 골치 아픈 일이지만 초음파를 이용하면 일이 매우 쉬워집니다. 이 물품들을 세척액 속에 담그고 초음파를 발사하면 세척액이 격렬하게 진동해 물품에 부착된 오염물질을 순식간에 깨끗이 세척합니다.

 

 

이 밖에도 초음파를 이용해 쥐와 벌레를 없앨 수도 있다.

연구결과, 초음파는 쥐와 해충의 신경계를 파괴해 포식, 피신 등의 기본적인 행위가 불가하게 만듭니다. 쥐 퇴치기, 벌레 퇴치기는 모두 이 원리를 이용해 광대역 초음파로 쥐와 해충들을 퇴치합니다. 이런 퇴치기는 식품과 물품을 오염시키거나 부식시키지 않으며 사람에게도 해를 끼치지 않습니다.

 

 

 초저주파는 어디에 활용될까?

 

 

초저주파는 주파수가 매우 낮고 파장이 길어 물이나 공기에 잘 흡수되지 않으므로, 대형 장애물을 돌아 회절이 잘 됩니다. 그래서 초저주파는 감쇠가 적어 어떤 초저주파의 경우에는 지구를 2~3주 동안 돌 수도 있다고 합니다.

 

 

초저주파는 재난 상황 모니터링, 자연재해 예측 분야에서 요긴하게 쓰입니다.

지진, 화산 폭발, 태풍 등 자연재해가 발생하기 전과 발생하는 순간에 초저주파가 발생하기 때문인데요. 일상생활에서도 초저주파를 동반하는 현상을 확인할 수 있습니다.(기선 항해, 자동차 질주, 대교 흔들림). 다만 사람의 귀가 들을 수 없는 주파수대이기 때문에 감지하지 못할 뿐입니다. 동물 중에 코끼리, 개 등은 초저주파를 일부 들을 수 있다고 합니다.

 

 

이미지 출처 : LG상남도서관(모두의 과학)

 

 

다만 초저주파와 관련해 주의할 점이 있습니다.

만약 초저주파가 주위 물체와 공진하면 엄청난 에너지를 방출하게 됩니다. 예를 들어 4~8Hz 초저주파는 인체 복강 내에 공진을 일으킬 수 있는데 이 경우 심장에 격렬한 공진을 일으키고 폐의 벽을 손상시키며 심한 경우에는 사망에 이르게 할 수도 있습니다.

 

 

또한 사람 귀의 가청주파수 범위는 20~20,000Hz이지만 오랜 시간에 걸쳐 청력에 손상을 입는 까닭에 중년 이후부터 고주파 소리에 대한 청력이 감소하기 시작해요. 이를 의학 용어로 노인성 ‘난청’이라고 하는데요. 우리가 평소 잘 느끼지 못할 뿐, 40~50세 이상의 성인 대부분이 이 같은 증상을 볼 수 있습니다. 참고로 이같은 노인성 난청의 경우 고음의 소리는 잘 들리지 않지만 작은 소리는 잘 들린다는 사실~!

 

 

그래서 젊을 때부터 청력을 관리해주는 것이 중요합니다. 이어폰을 장시간 꽂고 다니거나, 잠을 잘 때 이어폰을 낀 채 음악을 들으며 잠자는 것은 귀의 건강에 좋지 못합니다.