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소리에 대한 물의 반응
james (211.♡.20.57)
11-10-30 00:00
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소리에 대한 물의 반응
소리는 공기 속에서보다 물 속에서 더 빨리 이동하여 소리가 어디에서 오는지 알기 어렵게 만들고, 이 때문에 엔진 소리만으로 보트가 어디에 있는지 알기 어렵게 되며, 그러나 우리는 공기 중에서보다 물 속에서 소리를 더 잘 들을 수 있습니다.
빛과 마찬가지로 소리는 파동으로 이동하는 에너지이며, 그러나 빛은 전자기 에너지를 만들어 내는 반면 소리는 역학 에너지를 만들어 내고, 전자기 에너지는 물체에서 떨어져 존재할 수 있고 진공 상태에서도 이동이 가능하기 때문에 뚜렷한 차이를 만들어낸다. 소리 및 다른 역학 에너지는 오직 물체를 통해서만 존재하고 이동할 수 있습니다.
소리는 물체 안, 일련의 파동의 움직임 또는 파동의 패턴으로 발생하고, 이 파동 또는 파동의 패턴은 수중 소음이 보트 바닥을 통하고 그 다음에 공기 중으로 전달되는 것처럼 다른 매체 속으로 이동될 수 있으며, 파동이 여러분의 고막에 접촉하는 공기 또는 물을 진동시킬 때, 여러분의 귀는 그 에너지의 일부를 신경 자극으로 변환하여 소리로 감지하게 됩니다.
소리는 어떤 형태의 물체라도 통과하여 이동하며, 일반적으로 고체나 액체와 같은 밀도 높은 매체 안에서 더욱 잘 이동하고, 이 이유 중 하나는 밀도가 높은 물질이 소리 파동을 하나에서 다음으로 이동할 수 있는 분자들이 틈틈이 들어서 있기 때문입니다. 그러나 물질의 밀도라기 보다는 탄성, 신축성(clasticity)이 소리를 더욱 효과적으로 전달하게 만들고, 팽팽하게 당긴 줄에 충격을 가함으로 파동을 전달한다고 가정해 보고, 같은 과정을 팽팽하게 당긴 고무줄에도 반복한다고 해보면, 탄성 때문에 고무줄을 통해 파동은 더욱 빠르고 멀리 이동하게 되며, 자연 속에서 밀도가 높은 물질이 보통 우월한 탄성을 가지고 있으므로 줄의 소리 전달은 높은 밀도와 연결된다고 쉽게 생각할 수 있으나, 역시 다이빙을 목적으로 하는 경우 유용한 기정사실일 수 있으나 항상 기술적으로 세계적으로 정확한 것은 아니며, 예를 들어 납과 탄소는 밀도가 높은 물질이나 아주 적은 탄성을 지니기 때문에 소리를 잘 전달하지 않고, 이와 비슷하게 담요는 공기에 비해 더 큰 밀도를 가지나 방에 걸어 놓은 담요는 소리를 전달하기 보다는 흡수하게 됩니다. 이는 대부분의 섬유가 탄성을 적게 가지기 때문입니다.
소리의 속도는 소리가 이동하는 물질, 그리고 대부분의 경우 온도와 압력에 따라 다르게 되고, 소리는 진공상태에서는 전혀 이동할 수가 없으며(위에 언급한 대로 물체가 없기 때문에), 해수면 대기 중에서 0도C에서 소리는 초당 약 332미터의 거리를 여행하는 반면, 민물 15도C에서는 초당 약 1410미터, 소금물의 같은 수온에서는 초당 약 1550미터를 여행합니다.
수중에서 소리가 어디에서 오는지 알 수 없는 이유는 소리의 속도가 공기 중 보다 약 4배 빠르기 때문으로, 여러분의 두뇌는 소리의 방향을 귀에 도달한 소리의 시간과 강도의 차이에 기초하여 소리의 방향을 결정하게 되는데, 수중에서 소리의 강도와 시간이 동일해져서 소리가 머리 위에서 오는 것처럼 들립니다. 그러나 항상 그런 것은 아니며, 소리의 진동과 근원에서부터의 거리, 강도와 다른 요인들에 따라 때때로 수중에서 소리의 방향을 정확히 지적 할 수도 있습니다.
소리가 하나의 매체에서 다른 매체로 전달되는 동안 밀도가 다른 매체를 통해 이동하는 것을 저항하고, 소리가 공기에서 물로, 또는 그 반대로 이동하는 경우, 공기와 물 사이의 경계면에 그 에너지의 대부분을 잃게 되는데, 이 때문에 수면에서 1미터 거리에서 누군가 소리를 쳐도 수중에서는 잘 들을 수 없게 됩니다. 이 때문에 수중가이드를 하는 PADI 다이브마스터는 두 가지의 신호용(시각용/ 청각용)을 소지한 게 바람직합니다.
이 밀도의 차이로 발생하는 소리 전달의 저항은 같은 매체 안에서도 발생하며, 앞에서 읽었듯이 물은 다른 온도와 용해된 소금 등에 의해 층을 형성하게 되고, 수온약층 또는 염분약층은 이 소리 전달에 크게 영향을 미쳐 같은 층에 있는 경우 소리를 잘 들을 수 있으나 다른 물 층에서 발생한 같은 소리는 비록 짧은 거리일 지라도 잘 들리지 않을 수 있으며, 물의 밀도가 소리 전달에 얼마나 현저한 영향을 미치는가는 밀도 변화의 정도와 소리에 따라 달라지게 됩니다. 그러나 이 차이는 군대 잠수함이 수중 음파 탐지기를 피해 더 깊고 더 밀도가 높은 층으로 잠수해야 할 정도로 클 수 있습니다.
공기에서 물로 소리 전달의 저항 때문에 우리는 수중에 있는 다이버와 말로 의사소통을 할 수 없게 만들고, 여러분의 음성기관은 공기 중에 소리를 만들어내나 우리의 레귤레이터와 버블의 소음을 극복하고 수중까지 소리 에너지를 전달하기에는 부족하며, 전자 수중 커뮤니테이션 장비는 여러분의 목소리를 다이버의 짝이 전기적인 신호로 받을 수 있도록 이 문제를 해결해 줍니다. 그러나 본질적으로 이는 수중 송수신 라디오이지 인간의 목소리가 물을 통해 전달되는 것은 아니지만(글을 쓰는 시점), 2011년 현재에는 수중과 육상과의 커뮤니케이션 전자 장비가 선을 보인지 오래이며, 스쿠바몰 전시장에서도 쉽게 찾아볼 수 있습니다.
만약 다이버가 완전폐쇄 리브리더(Closed Circuit Rebreathers) 를 사용할 훈련을 받는다면 이는 약간 달라집니다. 여러분의 목소리는 여전히 공기에서 물로의 소리 전달 저항을 받게 되나 재호흡기는 아주 조용해서 특별한 장비 없이도 당신과 짝은 크게 이야기하고 비교적 가까운 거리에 있다면 서로의 목소리를 들을 수 있습니다. 재호흡기(Closed Circuit Rebreathers) 관련교육 문의: 스쿠바몰
참고문헌: Instructor Manual(PADI)
The Encyclopedia of Recreational Diving(PADI)
Diving Knowledge Workbook(PADI)
Divemaster Manual(PADI)
스쿠바몰(그린피스) 코스디렉터 강 정훈
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