헬륨 가스의 음성 변조, 그 이면에 숨은 과학의 비밀 > 교육칼럼

본문 바로가기
사이트 내 전체검색
교육칼럼

헬륨 가스의 음성 변조, 그 이면에 숨은 과학의 비밀

페이지 정보

작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 홈페이지 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일15-12-10 12:08 조회2,372회 댓글0건

본문

[비센의 재미있는 과학 이야기] 

 

파동(wave) 일종인 '소리', 다양한 음색 어떻게 가능할까 ? 

 

 

가끔 한국의 예능 프로그램을 보면 풍선 가득히 들어있는 가스를 들이 마신뒤 말을 하면 목소리가 이상하게 변조되어 나와 사람들을 웃기게 하는 장면들을 나옵니다. 풍선의 가스를 마시기만 했을 뿐인데, 갑자기 목소리가 음성변조를 낸 효과처럼 변하는 것을 들으면서 신기하고 재미있다고 생각하신 적이 있으실 것입니다. 이 때 들이 마시는 가스는 흔히 헬륨(He)가스를 사용하기 때문에, 보통 목소리 변조의 원인이 단순히 헬륨가스에 있다고만 생각하기 쉽지만 사실 그 근본적인 이유는 ‘소리’ 자체에 있습니다.

 

‘소리’는 매질을 통해서 에너지를 전달하는 파동(wave)의 일종입니다. 바꿔서 이야기하면 매질이 존재하지 않는다면 빛을 제외한 모든 파동은 전달되지 않습니다. 그렇기 때문에 소리를 포함한 모든 파동은 필연적으로 매질의 상태와 밀접한 관계를 갖습니다. 에너지가 매질을 통해 전달되는 것을 이해하기 위해 하나의 예를 들어보도록 하겠습니다.

 

옛날 시골의 한 마을에 있는 헛간에 불이 났다고 상상해보겠습니다. 소방시설이라는 것이 전무한 시절이라 불을 끄기 위한 물을 강으로부터 가져오기 위해서, 동네 사람들이 모두 강가로부터 일렬로 서서 물이 담긴 양동이를 옆사람에게 전달하고 있습니다. 이때, 동네 사람들의 수가 충분히 많아서 촘촘한 간격으로 대열을 만들 수 있다면, 바로바로 양동이를 전달할 수 있겠지만, 사람 수가 적어서 한사람이 일정 구간을 반복해서 뛰어다녀야 한다면 양동이 전달 속도가 떨어질 수 밖에 없을 것입니다.

 

하지만, 비록 사람 수는 적지만, 마을 사람들이 모두 달리기 선수들처럼 빠르게 뛰어다닐 수 있다면 적은 수의 인원이라도 빠르게 양동이를 전달할 수도 있을 것입니다. 매질이란, 눈에 보이는 줄과 같은 물질이건, 눈에 보이지 않는 공기와 같은 물질이건 모두 분자단위의 입자들이 연속적으로 공간을 채우고 있고, 그 입자들의 떨림의 전달을 통해서 에너지를 전달할 수 있게 해주는 매개체라 할 수 있습니다. 소리가 매질을 타고 전달될 때도, 위에 양동이를 나르는 사람들과 같이 입자들간의 간격이 좁으면 좁을 수록 매질을 통해 전달되는 속도가 빠르게 됩니다. 그렇기 때문에 소리는 밀도가 높은 매질을 통과할 수록 전달 속도가 빠르게 되며, 그 결과 공기중보다 물속에서, 그리고 물속보다 금속성 고체를 통과할 때 더 빠르게 전달될 수 있게 되는 것입니다.

 

또한 빠르게 달리는 사람들이 양동이를 더 빠르게 전달할 수 있는 것과 같은 이유로 빠르게 움직이는 입자들을 갖고 있는 매질에서 소리는 더 빠른 전달이 가능해집니다. 공기의 경우 높은 온도에서 입자들의 움직임이 빨라져 소리의 전달속도가 더 빠르게 될 수도 있고, 또 공기의 구성입자 자체가 운동성이 더 좋은 입자들로 바뀌어도 소리의 전달 속도가 증가될 수 있습니다. 헬륨가스를 마셨을 때 목소리가 바뀌는 현상도 바로 이 전달구성물질이 바뀌어 소리의 전달속도가 더 빨라지는 경우에 해당하는 것입니다.

 

우리가 목소리를 내고 또 그 소리를 듣는 것은 폐로부터 나오는 공기를 이용하고 있는 것입니다. 호흡을 통해 폐로부터 내뱉어지는 공기를 성대를 이용해 흔들어 줌으로써 고유의 진동을 만들어 내고, 그 진동이 공기분자들을 통해 전달되어 상대방의 고막에 전달되면, 뇌에서 그 진동을 해석하여 전달된 목소리를 해석할 수 있게 되는 것입니다. 이때 소리의 높고 낮음은 전달되는 음파의 진동수에 의해서 결정되는데, 인간은 태어난 직후부터 많은 훈련과 경험을 통해서 정확한 진동수의 소리를 만들어 낼 수 있게 됩니다. 하지만, 이는 일반적인 환경하에서 습득된 것이기 때문에, 공기의 밀도가 급격히 다른 환경에서 소리를 낸다면 완전히 다른 진동수의 소리, 즉 우리가 예상하는 소리와 완전히 다른 높낮이의 소리를 내게 될 수 있게 되는 것입니다.

 

헬륨가스의 기체 입자들은 일반적인 공기의 대부분인 질소, 산소 등과 비교해서 그 입자의 크기가 매우 작은 입자들로서 그 운동성이 상대적으로 매우 활발하여 음파의 전달 속도가 같은 온도의 일반공기보다 약 세배 정도 빠릅니다. 그 결과 공기대신 헬륨가스가 매질이 되면 동일한 입모양과 성대떨림으로 소리를 만드는 경우 진동수가 높아져 목소리가 고음이 되게 됩니다.

 

말하기 전 헬륨가스를 흡입하면 폐에 공기대신 헬륨가스가 채워지고, 이를 내보내면서 말을 하게 되면 위에 설명 드린 이유로 목소리가 변조되는 결과를 갖게 되는 것입니다. 그렇기 때문에 이러한 현상은 꼭 헬륨가스가 아니더라도 공기보다 음파의 전송속도를 빠르게 할 수 있는 기체를 흡입하고 나서 이야기한다면 동일한 결과를 만들 수 있는 것입니다.

 

헬륨가스는 지나치게 많은 양을 흡입해서 질식을 일으키지 않는 한 인체에 무해하기 때문에 예능 프로그램 등에서 웃기기 위한 수단으로 자주 사용되는 것입니다.

 

이와 반대로 기체 분자의 입자 크기가 공기보다 상대적으로 커서 움직임이 느린 기체를 흡입하고서 말을 한다면 공기를 통한 음파의 속도가 느려져 진동수가 낮아지게 되고, 목소리가 헬륨가스와는 반대로 저음으로 바뀌게 만들 수도 있습니다.

 

이러한 때에 자주 사용되는 가스는 육플르오린화황 가스(SF6)인데, 일명 '온실 가스'라고 하여 오존층을 파괴하기 때문에 상업적 용도로 사용이 금지되긴 하였지만, 인체에는 직접적인 해를 주지는 않으며 공기보다 약 5배 가량 무겁기 때문에 목소리 저음 변조에 사용될 수 있는 것입니다.

 

이렇게 우리의 목소리가 정해진 소리가 아닌 매질에 따라 여러 소리로 달리 들릴 수 있다는 사실, 신기하지 않으신가요?  우리에게 익숙한 목소리들은 살면서 늘 당연시 했지만 어떻게 보면 우리에게 주어진 아주 특정한 상황에서만 만날 수 있는 특별한 소리였던 것입니다.

 

석준영.gif

석준영(비센 학원장)

댓글목록

등록된 댓글이 없습니다.

교육칼럼 목록

게시물 검색
Total 954건 9 페이지
교육칼럼 목록
번호 제목 글쓴이 날짜 조회
474 [비센의 재미있는 과학 이야기] 산타의 썰매는 초음속 비행물체 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-27 2788
473 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 삼별초 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-27 3831
472 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 가야의 건국 신화 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-20 2837
471 [비센의 재미있는 과학 이야기] 국제 단위계의 재정의 Huge change, but no change 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-13 2337
470 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 장승 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-13 2266
469 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 소재동 – 정도전 유배지 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 12-06 2649
468 [비센의 재미있는 과학 이야기] 화성 내부의 숨은 비밀을 밝혀줄 탐사선, 인사이트. 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-29 2043
467 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 마지막회 – 개요 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-29 1958
466 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 삼국지 위서 동이전 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-29 7306
465 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 조선 후기 사회 구조의 변동 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-21 3895
464 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 중급과정의 공부 방법 종합 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-21 2365
463 [비센의 재미있는 과학 이야기] 매운 음식을 먹으면 스트레스가 해소될까? 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-15 3437
462 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 책, 강의 등 외부의 지식을 나의 것으로 소화하여 받아들이는 훈… 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-15 1994
461 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 을불 설화 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-15 3393
460 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 책, 강의 등 외부의 지식을 나의 것으로 소화하여 받아들이는 훈… 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-08 2130
459 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 보부상 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-08 4476
458 [비센의 재미있는 과학 이야기] 바다는 왜 짤까? 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-01 4520
457 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 책, 강의 등 외부의 지식을 나의 것으로 소화하여 받아들이는 훈… 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-01 2795
456 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 육의전 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 11-01 2906
455 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 서술을 구체적으로 할 수 있도록 훈련하는 방법 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-25 2374
454 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 장보고(미상~841) 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-25 2737
453 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 기초과정의 공부 방법을 응용하여 사고가 갇힌 상태를 스스로 확인… 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-18 2229
452 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 성리학의 전래 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-18 2869
451 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 중급과정 – 주제에 대한 두 가지 다른 접근법 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-11 1907
450 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 중국에서의 항일 운동 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-11 4382
449 [비센의 재미있는 과학 이야기] 역사상 세번째 여성 노벨 물리학 수상자가 된 워털루 대학 스트릭런드 교수 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-04 2551
448 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] 공부와 삶 – 공부가 어려우면 삶도 고통의 연속 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-04 2530
447 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 대한민국 임시 정부 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 10-04 2938
446 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] (중급과정) – 주제를 다루는 방법 4 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-27 2544
445 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] “한국의 1000년 사찰(산사), 세계가 지켜야할 가치” 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-27 2283
444 [비센의 재미있는 과학 이야기] 태양에 가까운 산 정상이 왜 더 추운 걸까? 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-20 12096
443 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] (중급과정) - 주제를 다루는 방법 3 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-20 2304
442 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] “한국의 1000년 사찰(산사), 세계가 지켜야할 가치” 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-20 2331
441 사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법 – 중급단계 주제를 다루는 방법 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-13 2218
440 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] “한국의 1000년 사찰(산사), 세계가 지켜야할 가치” 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-13 2071
439 [비센의 재미있는 과학 이야기] 도박의 비밀을 알면 성공적인 인생을 살 수 있다? 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-06 3772
438 [사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법] – 중급단계 주제를 다루는 방법 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-06 2025
437 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 한국의 1000년 사찰(산사), 세계가 지켜야할 가치” 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 09-06 2042
436 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] “한국의 1000년 사찰(산사), 세계가 지켜야할 가치” 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-30 1776
435 사고력을 바탕으로 지식을 쌓는 공부 방법 중급단계의 시작 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-30 2788
434 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] “한국의 1000년 사찰(산사), 세계가 지켜야할 가치” 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-23 2298
433 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 기초단계 공부 방법 마무리 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-23 2530
432 [비센의 재미있는 과학 이야기] 태양을 향한 인류 첫 탐사 - 파커 탐사선 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-23 2505
431 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 총정리 – 주제의 확장을 통한 동떨어진 개념의 연결 2 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-16 2620
430 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] “한국의 1000년 사찰(산사), 세계가 지켜야할 가치” 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-16 3596
429 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 총정리 – 주제의 확장을 통한 동떨어진 개념의 연결 1 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-09 2767
428 [비센의 재미있는 과학 이야기] 잉글리쉬 베이 밤하늘을 수놓은 불꽃놀이 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-09 2901
427 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 독도는 우리 땅 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-09 3390
426 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 총정리 – 나만의 정의를 바탕으로 주제를 확장하기 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-02 2322
425 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 백두산정계비 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 08-02 3602
424 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 총정리 – 서술을 종합하여 나만의 정의를 만들기 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-26 2199
423 [비센의 재미있는 과학 이야기] 신비한 우주쇼 ‘블러드 문’, 안타깝게도 밴쿠버에서는 볼 수 없어 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-26 2432
422 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 동학 농민 운동 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-26 4194
421 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 학교종이 땡땡땡, 서원 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-19 2257
420 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 총정리 – 바꾼 질문에 부합하는 서술을 만들기 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-19 2239
419 [비센의 재미있는 과학 이야기] 앤트맨처럼 작아지는 것이 실제로 가능할까? 석준영 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-12 4330
418 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 과거시험 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-12 2569
417 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 총정리 – 5감과 6하 원칙을 바탕으로 답을 찾을 수 있도록 질문을 바꾸기 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-12 2324
416 [알기 쉽게 풀어쓰는 한국사] 승정원일기 심창섭 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-05 1869
415 [공부 방법을 익히는 공부 방법] 총정리 – 지식의 한계를 확인하기 민동필 쪽지보내기 메일보내기 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 07-05 2601
회사소개 신문광고 & 온라인 광고: 604.544.5155 미디어킷 안내 개인정보처리방침 서비스이용약관 상단으로
주소 (Address) #338-4501 North Rd.Burnaby B.C V3N 4R7
Tel: 604 544 5155, E-mail: info@joongang.ca
Copyright © 밴쿠버 중앙일보 All rights reserved.
Developed by Vanple Netwroks Inc.
모바일 버전으로 보기