인트라사운드

Infrasound
그린란드 카나크의 초저음 측정소의 초저음 장치.

인프라사운드(Infrasound)는 낮은 상태 사운드라고도 하며 주파수가 인간의 청각 하한(일반적으로 20Hz) 미만인 음파를 나타냅니다.청력은 주파수가 줄어들면서 점차 감도가 떨어지기 때문에 음압이 충분히 높아야 한다.귀는 낮은 소리를 감지하는 주요 기관이지만, 고강도에서는 신체 여러 부분에서 초저음의 진동을 느낄 수 있습니다.

이러한 음파에 대한 연구는 20Hz 미만에서 0.1Hz까지(그리고 드물게는 0.001Hz까지)의 소리를 다루는 초음파학(infrasonics)이라고도 한다.사람들은 이 주파수 범위를 지진과 화산을 관찰하고, 지구 아래의 암석과 석유 지형을 도표화하며, 또한 심장의 역학을 연구하기 위해 발진 심장 조영술과 지진 심장 조영술에 사용합니다.

인프라사운드는 방해를 거의 하지 않고 장애물을 우회할 수 있는 것이 특징이다.음악에서, 대형 파이프 오르간과 같은 음향 도파관 방법 또는 재생을 위해 전송선, 로터리 우퍼 또는 기존의 서브우퍼 설계와 같은 이국적인 확성기 설계를 통해 근적외선음을 포함한 저주파 사운드를 생성할 수 있습니다.인트라사운드를 생성하도록 설계된 서브우퍼는 대부분의 상용 서브우퍼보다 한 옥타브 이상 낮은 음량을 재생할 수 있으며,[citation needed] 크기는 보통 약 10배입니다.

정의.

Infrasound는 American National Standards Institute에 의해 "20Hz 미만의 주파수에서 소리"[1]로 정의됩니다.

역사와 연구

제1차 세계대전의 연합군은 [2]포의 위치를 찾기 위해 처음으로 초저주파를 사용했다.초음파 연구의 선구자 중 한 명은 프랑스 과학자 블라디미르 [3]가브로였다.그의 초저주파에 대한 관심은 1957년 그와 그의 연구팀이 일하고 있던 큰 콘크리트 건물에서 처음 나타났다.그 그룹은 주기적이고 매우 불쾌한 메스꺼움을 경험하고 있었다.몇 주 동안 메스꺼움의 근원에 대한 추측을 한 후, 연구팀은 그것이 병원체이거나 시설 내 유해 화학 가스의 추적되지 않은 누출이라고 확신하고 "느슨하게 침착한 저속 모터에서 [이러한] '음소 진동'[3]이 발생하고 있다는 것을 발견했다.

가브로와 그 팀이 진폭과 음높이를 측정하려고 했을 때, 그들은 그들의 장비가 아무런 가청음도 감지하지 못하자 충격을 받았다.그들은 모터에 의해 발생하는 소리가 너무 낮아서 생물학적으로 들을 수 있는 능력보다 낮으며 녹음 장비로는 이러한 주파수를 감지할 수 없다고 결론지었다.아무도 그렇게 낮은 주파수에 소리가 존재할 것이라고 생각하지 못했기 때문에 이를 감지하는 장비가 개발되지 않았습니다.결국 메스꺼움을 유발하는 소리는 건물의 덕트 구조 및 건축에서 공명 모드를 유도하는 초당 7사이클의 초음파라는 것이 밝혀져 소리를 [3]크게 증폭시켰다.이 우연한 발견의 결과로, 연구원들은 곧 실험실에서 추가적인 초음파 테스트를 준비하기 시작했다.그의 실험 중 하나는 초대형 오르간 [4][5][6]파이프인 초저주파 휘파람이었다.이와 유사한 사건들로 인해, 새로운 건축 구조에서는 공동 내 모든 초음파 공명을 검사하고 제거하는 것이 일상화되었고, 방음재 및 특수 음향 특성을 가진 재료의 도입이 이루어졌습니다.

원천

기존 서브우퍼 설계로는 쉽게 사용할 수 없는 5~25헤르츠 범위의 초저주파 주파수를 생성하기 위한 더블베이스 반사 라우드스피커 인클로저 설계 특허.

Infrasound는 자연 발생원과 인공 발생원 모두에서 발생할 수 있습니다.

  • 동물의 의사소통: 고래, 코끼리,[14] 하마,[15] 코뿔소,[16][17] 기린,[18] 오카피,[19] 공작새,[20] 그리고 악어는 고래의 경우 수백 마일까지 먼 거리에서 의사소통을 하기 위해 초저주음을 사용하는 것으로 알려져 있습니다.특히 수마트라 코뿔소는 혹등고래의 [17]노랫소리와 비슷한 3Hz의 낮은 주파수로 소리를 내는 것으로 나타났다.호랑이의 으르렁거리는 소리는 [21]18Hz 이하이며 고양이 울음소리는 2050Hz에 [22][23][24]이르는 것으로 알려졌다.또한 철새들은 산맥의 난기류와 같은 원천에서 자연적으로 생성된 초저음을 항행 [25]보조 수단으로 사용한다는 제안도 있다.인프라사운드는 장거리 통신에도 사용될 수 있으며, 특히 [26]수염고래와 아프리카 코끼리에게 잘 기록되어 있습니다.수염고래 소리는 10Hz에서 31kHz까지,[27] 코끼리 소리는 15Hz에서 35Hz까지 들을 수 있다.둘 다 매우 시끄럽고(약 117dB), [28]코끼리의 경우 최대 10km(6mi), [citation needed]일부 고래의 경우 최대 수백 또는 수천km까지 통신이 가능하다.코끼리는 또한 단단한 땅을 통해 이동하며 수백 킬로미터 떨어진 곳에 있는 다른 무리들에 의해 감지되는 초저주파를 발생시키기도 한다.이러한 울음소리는 무리들의 움직임을 조정하고 짝짓기 코끼리들이 [29]서로를 찾을 수 있도록 하기 위해 사용될 수 있다.
  • 인간 가수: 팀 스톰스를 포함한 일부 성악가들은 초저주파 [30]음역을 만들 수 있습니다.

동물 반응

주요 기사:인트라사운드 인식
상세 정보:쓰나미 § 동물반응 가능성, 레일리파 possible 동물반응 가능성

일부 동물들은 자연재해로 인해 지구를 통과하는 초음파를 감지하여 이를 조기경보로 삼는 것으로 여겨져 왔다.이것의 예는 2004년 인도양 지진과 쓰나미이다.실제 쓰나미가 아시아 [34][35]연안을 강타하기 몇 시간 전에 동물들이 그 지역을 탈출한 것으로 보고되었다.이것이 원인인지는 확실히 알려져 있지 않다; 어떤 사람들은 이 동물들을 [36]도망치게 한 것은 초음파가 아니라 전자파의 영향이었을 수도 있다고 제안했다.

2013년 미국 지질조사국의 존 해그스트럼의 연구에 따르면 귀소 비둘기는 저주파 초저주파 음향을 사용하여 항해를 [37]한다.

인간의 반응

다음 항목도 참조하십시오.브라운 노트

20Hz는 인간의 [citation needed]청력의 정상적인 저주파 한계로 간주된다.이상적인 조건과 매우 높은 음량으로 순수한 사인파가 재생되면 인간 청취자는 12Hz까지 [38]낮은 톤을 식별할 수 있습니다.10Hz 이하에서는 고막의 압력감과 함께 소리의 단일 주기를 감지할 수 있습니다.

약 1000Hz부터는 주파수가 감소하면서 청각 시스템의 동적 범위가 감소합니다.이 압축은 등음 수준 등고선에서 관찰할 수 있으며, 이는 약간의 수준 상승으로도 인식된 음량이 거의 들리지 않는 음량에서 큰 음량으로 변경될 수 있음을 의미한다.모집단 내 문턱값의 자연스러운 확산과 결합하면, 그 영향은 어떤 사람들에게는 들리지 않는 매우 낮은 주파수의 소리가 다른 사람들에게는 크게 들릴 수 있다.

한 연구는 인트라사운드가 인간에게 경외감이나 공포감을 불러일으킬 수 있다고 제안했다.또한 의식적으로 인식되지 않기 때문에, 이상하거나 초자연적인 사건이 [39]일어나고 있다는 것을 막연히 느끼게 할 수도 있다는 제안도 있다.

시드니 대학의 청각 신경과학 연구소에서 일하는 한 과학자는 언더사운드(infrasound)가 전정계를 자극함으로써 일부 사람들의 신경계에 영향을 미칠 수 있다는 증거가 증가하고 있다고 보고했는데, 이것은 동물 모델에서 [40]배멀미와 유사한 효과를 보여 주었다.

풍력 터빈에서 나오는 소리 방출이 인근 인구에 미치는 영향에 초점을 맞춘 2006년 연구에서, 인지된 인프라소음은 사람의 인식 [41]임계값 이하인 인프라소음의 생리학적 영향을 뒷받침하는 증거가 거의 없이 강도에 따라 짜증이나 피로와 같은 영향과 관련이 있다.그러나 최근 연구들은 들리지 않는 음향을 포만감, 압박감, 이명 등의 효과와 연관시켜 [42]수면을 방해할 가능성을 인정했다.다른 연구에서도 터빈의 소음 수준과 인근 인구의 자가 보고 수면 장애 사이의 연관성을 시사하고 있지만, 이러한 영향에 대한 인트라소음의 기여는 아직 완전히 [43][44]파악되지 않았다고 덧붙였다.

일본 이바라키 대학의 한 연구에서, 연구원들은 EEG 테스트에서 풍력 터빈에 의해 생성된 초저음이 "현대식 대형 풍력 [45][46][47]터빈에 가까운 곳에서 일하는 기술자들에게 성가신 것으로 여겨진" 것으로 나타났다고 말했다.

음파 무기 전문가인 도르트문트 공과대학의 위르겐 알트만은 적외선 때문에 [48]생기는 메스꺼움과 구토에 대한 믿을 만한 증거가 없다고 말했다.

서브우퍼 어레이의 콘서트에서 높은 음량 수치는 서브우퍼와 매우 가까운 사람들, 특히 키가 크고 [49]마른 흡연자들에게 폐 붕괴를 야기하는 것으로 알려져 왔다.

2009년 9월, 런던 학생 톰 리드는 "시끄러운 저음"이 "그의 심장에 와닿는다"고 불평한 후 돌연 부정맥 사망 증후군(SADS)으로 사망했다.비록 일부 전문가들은 베이스가 [50]방아쇠 역할을 했을 수도 있다고 언급했지만, 이 조사는 자연 원인에 대한 평결을 기록했다.

공기는 변환기에서 [51]인체로 저주파 진동을 전달하는데 매우 비효율적인 매체이다.그러나 진동원과 인체의 기계적 연결은 잠재적으로 위험한 조합을 제공합니다.로켓 비행이 우주인들에게 미치는 악영향을 우려한 미국 우주 프로그램은 진동대에 장착된 조종석 좌석을 이용해 "갈색 노트"와 다른 주파수를 실험 대상자들에게 직접 전달하는 진동 테스트를 명령했다.2-3Hz의 주파수에서 160dB의 매우 높은 전력 레벨이 달성되었습니다.테스트 주파수는 0.5Hz에서 40Hz 사이였습니다.실험 대상자들은 운동 실조, 메스꺼움, 시각 장애, 업무 수행 저하 및 의사소통의 어려움을 겪었다.이 테스트들은 현재 도시 [52][53]신화의 핵심으로 추정됩니다.

"저주파 소음과 [54]그 영향에 관한 발표된 연구 검토" 보고서에는 인간과 동물의 높은 수준의 음파 노출에 대한 긴 연구 목록이 포함되어 있다.예를 들어, 1972년, 보레돈은 42명의 젊은이들을 130dB의 7.5Hz의 톤에 50분 동안 노출시켰다.이러한 노출은 보고된 졸음과 약간의 혈압 상승 외에는 부작용을 일으키지 않았다.1975년 슬러브와 존슨은 남성 피험자 4명을 1~20Hz의 주파수로 한 번에 8분, 최대 144dB SPL 수준에서 음파탐지에 노출시켰다.중이의 불편함 외에는 어떠한 해로운 영향의 증거는 없었다.동물에 대한 고강도 음파 테스트는 세포 변화와 혈관벽 파열과 같은 측정 가능한 변화를 초래했다.

2005년 2월에 텔레비전 쇼 MythBusters는 12개의 Meyer Sound 700-HP 서브우퍼를 사용했습니다.이것은 주요 록 [55][56]콘서트에 채용된 모델이자 수량입니다.선택된 서브우퍼 모델의 정상 작동 주파수 범위는 28Hz ~ 150Hz였지만[57] MythBusters의 12개 인클로저는 더 깊은 저음 확장을 [58]위해 특별히 변경되었습니다.Roger Schwenke와 John Meyer는 Meyer Sound 팀을 지휘하여 초저주파 주파수에서 매우 높은 소리 수준을 낼 수 있는 특별한 테스트 장비를 고안했습니다.서브우퍼의 튜닝 포트가 차단되어 입력 카드가 변경되었습니다.변경된 캐비닛은 각각3개의 서브우퍼 스택4개의 오픈링 구성으로 배치되어 있습니다.테스트 신호는 SIM 3 오디오아나라이저에 의해 생성되었으며 소프트웨어는 초음파 톤을 생성하도록 수정되었습니다.Brüel & Kjér 사운드레벨 분석기는 모델 4189 측정 마이크의 감쇠 신호를 사용하여 음압 [58]수준을 표시하고 녹음합니다.이 쇼의 진행자들은 9Hz에서는 120데시벨, 20Hz 이상에서는 153데시벨의 음압 수준에 도달하는 등 5Hz의 저주파를 시도했지만 소문난 생리적 영향은 [58]현실화되지 않았다.실험 대상자들은 모두 약간의 메스꺼움, 심지어 약간의 육체적 불안과 숨이 가빠졌다고 보고했지만, 숙주는 그 주파수와 강도의 소리가 사람의 폐에서 빠르게 공기를 움직인다는 것을 지적하며 이를 무시했다.이 프로그램은 브라운 노트 신화를 "믿을 수 있다"고 선언했다."

인프라사운드는 1959년 [59]댜틀로프 고개(시베리아 인근)에서 숨진 채 발견된 러시아 등산객 9명의 사망 원인 중 하나다.

초저주파 17Hz 톤 실험

2003년 5월 31일 영국의 한 연구진은 약 700명의 사람들을 "청각의 가장자리 부근"으로 묘사되는 수준으로 연주되는 부드러운 17Hz 사인파에 노출시키는 대량 실험을 했다. 이 레벨은 7m 길이의 플라스틱 하수관 끝에서 3분의 2 떨어진 곳에 설치된 엑스트라 스트로크 서브우퍼에 의해 만들어졌다.실험 콘서트(엔트리제 인프라소닉)는 퍼셀룸에서 각각 4곡의 음악으로 구성된 두 번의 공연으로 진행됐다.각각의 콘서트에 있는 두 곡의 밑에는 [60][61]17Hz 톤이 연주되었다.

두 번째 콘서트에서는 17Hz의 언더톤을 전달해야 할 곡들을 교환하여 테스트 결과가 특정 악곡에 초점을 맞추지 않도록 하였다.참가자들은 어떤 곡에 낮은 수준의 17Hz 근적외선 톤이 포함되어 있는지 알 수 없었다.이 어조의 존재로 인해 상당수의 응답자(22%)가 불안하거나 슬퍼하거나 등골이 오싹해지거나 혐오감이나 [60][61]공포감을 느낀다고 응답했다.

리처드 와이즈먼 교수는 영국과학진보협회에 그 증거를 제시하면서 "이러한 결과는 저주파 소리가 의식적으로 초저주파를 감지하지 못해도 사람들이 특이한 경험을 할 수 있음을 시사한다"고 말했다.일부 과학자들은 이 정도의 소리가 귀신이 출몰한다고 알려진 일부 지역에 존재할 수 있고, 그래서 사람들이 유령의 소행이라고 생각할 수 있는 이상한 감각을 갖게 한다고 제안했습니다. 우리의 연구 결과는 이러한 [39]생각을 뒷받침합니다."

유령 목격과의 관계 제안

허트포드셔 대학의 심리학자 리차드 와이즈먼은 사람들이 유령의 탓으로 돌리는 이상한 감각은 초음파 진동으로 인해 발생할 수 있다고 주장한다.Vic Tandy 씨, Coventry University 국제학 및 법학부의 실험 담당자이자 시간강사입니다.이 대학 심리학과의 토니 로렌스는 1998년 심리학 연구 학회지에 "기계 속의 유령"이라는 논문을 썼다.그들의 연구는 19Hz의 초저주파 신호가 몇몇 유령 목격의 원인이 될 수 있다는 것을 시사했다.탠디는 어느 날 밤 워릭에 있는 유령이 나온 것으로 추정되는 실험실에서 혼자 늦게까지 일하고 있었는데, 그때 그는 매우 불안했고 눈 한구석에서 회색 방울을 발견할 수 있었다.탠디가 회색 방울을 향해 돌아섰을 때, 아무것도 없었다.

다음 날, 탠디는 손잡이를 바이스로 잡은 채 그의 펜싱 호일을 만들고 있었다.아무것도 닿지 않았지만 칼날이 심하게 흔들리기 시작했다.더 많은 조사를 통해 탠디는 실험실의 추출기 팬이 18.98Hz의 주파수를 방출하고 있다는 것을 발견했는데,[62] 이는 NASA가 준 18Hz의 눈의 공명 주파수에 매우 가까운 것이다.이것이 그가 유령의 모습을 본 이유라고 탠디는 추측했다. 그는 이것이 그의 안구가 공명하는 것에 의한 착시 현상이라고 믿었다.방의 파장은 정확히 반이고 책상은 중앙에 있어 정재파를 일으켜 [63]박의 진동을 일으켰다.

탠디는 이 현상에 대해 더 연구했고 The Ghost in the [64]Machine이라는 제목의 논문을 썼다.그는 코번트리[65][66] 대성당 옆 관광정보국 지하와 에든버러 [67][68]성 등 귀신이 출몰하는 것으로 추정되는 여러 곳에서 조사를 벌였다.

핵폭발 탐지를 위한 인트라사운드

인프라사운드는 핵폭발이 발생했는지 확인하는 데 사용되는 여러 기술 중 하나이다.지진 및 수중 음향 관측소 외에 60개의 초저음 관측소 네트워크는 포괄적 핵 실험 금지 조약(CTBT)[69] 준수 모니터링 임무를 수행하는 국제 모니터링 시스템(IMS)을 구성한다.IMS Infrasound 스테이션은 8개의 마이크로2 기압계 센서와 공간 필터로 구성되어 있으며 약 1~9km의 [69][70]영역을 커버하는 배열로 배치되어 있습니다.사용된 공간 필터는 길이 방향으로 입구 포트가 있는 방사형 파이프이며, 보다 [70]정확한 측정을 위해 풍랑과 같은 압력 변동을 평균화할 수 있도록 설계되었습니다.사용되는 마이크로 기압계는 약 20Hz [69]미만의 주파수를 모니터링하도록 설계되었습니다.20헤르츠 이하의 음파는 파장이 길고 쉽게 흡수되지 않기 때문에 [69]먼 거리에서도 검출할 수 있습니다.

초저주파장은 폭발과 다른 인간 활동을 통해 인위적으로 생성되거나 지진, 악천후, 번개 및 기타 [69]발생원에서 자연적으로 생성될 수 있습니다.법의학 지진학과 마찬가지로 수집된 데이터를 분석하고 핵폭발이 실제로 발생했는지 여부를 판단하기 위해 이벤트를 특성화하기 위해 알고리즘과 기타 필터 기술이 필요하다.데이터는 안전한 통신 링크를 통해 각 스테이션에서 전송되며, 추가 분석을 위해 전송됩니다.각 스테이션으로부터 송신되는 데이터에는,[71] 데이터가 진짜인지 아닌지를 확인하기 위해서, 디지털 서명도 짜넣어져 있습니다.

검출 및 측정

NASA 랭글리는 이전에는 불가능했던 곳에서 유용한 초저주파 측정을 위해 사용될 수 있는 초저주파 탐지 시스템을 설계하고 개발했다.이 시스템은 3인치 멤브레인 직경의 일렉트렛 콘덴서 마이크 모델 377M06과 작고 컴팩트한 [72]윈드스크린으로 구성됩니다.Electret 기반 기술은 보조 전자 장치(프리앰프)에서 발생하는 Johnson 노이즈가 [72]최소화되기 때문에 가능한 가장 낮은 백그라운드 노이즈를 제공합니다.

마이크는 백챔버 볼륨, 사전 편광 백플레인 및 백챔버 내부에 위치한 고임피던스 프리앰프를 통해 높은 멤브레인 준수를 특징으로 합니다.인트라소드의 높은 투과 계수에 기초한 윈드스크린은 낮은 음향 임피던스를 가진 소재로 제작되었으며 구조적 안정성을 [73]보장하기 위해 충분히 두꺼운 벽이 있습니다.클로즈 셀 폴리우레탄 폼이 목적에 잘 맞는 것으로 확인되었습니다.제안된 테스트에서 테스트 파라미터는 감도, 백그라운드 노이즈, 신호 충실도(조화 왜곡) 및 시간 안정성입니다.

마이크의 디자인은 기존의 오디오 시스템과는 달리 인트라사운드의 특성을 고려한 것입니다.첫째, 매우 낮은 대기 흡수율과 지구 표면과 성층권 사이의 다중 반사를 통해 전파를 가능하게 하는 굴절 덕트의 결과로 지구 대기를 통해 먼 거리를 전파합니다.거의 주목을 받지 못한 두 번째 특성은 시스템 [73]윈드스크린의 설계 및 제조에 사용되는 특성인 고체 물질을 통한 인트라사운드 침투 능력이다.

따라서 이 시스템은 음향 응용에 유리한 몇 가지 계측 요건을 충족합니다. (1) 배경 노이즈가 특히 낮은 저주파 마이크, (2) 저주파 패스밴드 내에서 낮은 수준의 신호를 검출할 수 있는 (2) 마이크로폰 어레이의 신속한 전개를 가능하게 하는 작고 콤팩트한 윈드스크린이 시스템은 또한 저주파 [73]소스의 실시간 검출, 베어링 및 시그니처를 가능하게 하는 데이터 수집 시스템을 갖추고 있습니다.

포괄적핵시험금지조약기구 준비위원회는 지진, 수중음향 및 대기 방사성핵종 모니터링과 함께 감시 기술 중 하나로 인프라사음을 사용한다.지금까지 모니터링 시스템에 의해 기록된 가장 큰 소리는 2013년 첼랴빈스크 [74]운석에 의해 생성되었다.

대중문화에서

2017년 영화 더 사운드는 주요 줄거리 [75][76]요소로 인트라사운드를 사용한다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

메모들
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참고 문헌

외부 링크

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