‘소리 과학’으로 본 확성기 성능

정부가 8일 낮 12시 군사분계선 인근 11곳에서 재개한 대북방송에는 500W(와트)짜리 고출력 스피커 24개를 묶은 확성기가 동원됐다. 이 스피커 묶음 장치의 위력은 과연 어느 정도일지, 북한 땅까지 소리가 퍼지려면 어느 정도의 스피커가 필요할지 등에 대한 국민들의 관심도 높아지고 있다.

500W의 고출력 스피커를 24개 묶은 이유는 소리를 증폭시키는 목적 외에 스피커 앞쪽의 모든 방향에서 소리가 또렷하고 선명하게 들리도록 하기 위한 것이다. 500W 고출력 스피커 하나만으로도 충분히 큰 소리를 낼 수 있지만, 이를 위해 출력을 최대한 높일 경우 소리가 찌그러져 알아들을 수 없는 소리가 나오게 된다. 또 스피커 정면에서만 소리가 들릴 뿐 스피커의 방향에서 45도만 벗어나더라도 소리가 약해지거나 전달이 되지 않는다. 이와 함께 500W 스피커의 출력을 최대한 높여 사용하면 1시간 만에 스피커 내부의 코일이 타버려 무용지물이 될 수도 있다.

스피커 1개당 출력을 절반 수준인 200~300W 정도로 낮추더라도 스피커를 여러 개 묶어 놨기 때문에 증폭현상으로 인해 원하는 출력의 소리를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 소리를 스피커 앞의 모든 방향으로 퍼지게 할 수 있다.

500W 스피커 하나는 90~100㏈(데시벨) 정도의 소리를 내는데 24개를 한꺼번에 묶어 놓을 경우 10m 앞에서도 140㏈ 정도의 소음을 낸다. 이는 비행기 뒤에서 듣는 제트엔진 소음보다 더 크다. 그렇지만 이런 소음이라도 1㎞ 밖에서는 80㏈ 수준(진공청소기 소리)으로 떨어지고, 10㎞ 밖에서는 70㏈ 수준(자동차 엔진 소리)으로 떨어진다. 20㎞ 바깥에서는 멀리서 연설하는 정도의 작은 웅웅 소리로만 들리게 된다.

우리 정부는 대북 확성기의 출력을 최대치에 근접하게 높이면 밤에는 24㎞, 낮에는 10㎞ 밖에서도 소리를 들을 수 있다고 밝혔다. 이처럼 밤과 낮에 소리의 가청 거리가 달라지는 이유는 음(音)의 전파 방식 차이 때문이다.

낮에는 태양열로 지표면이 데워지면서 상대적으로 더운 공기가 아래에 있고 위로 올라갈수록 공기가 차가워진다. 그런데 소리는 높은 온도에서 낮은 온도로 휘어서 진행하는 특성이 있다. 이 때문에 낮에는 소리가 온도가 낮은 위쪽으로 휘어지기 때문에 산란돼 흩어진다. 반대로 밤에는 땅의 냉각속도가 더 빨라 지표면 근처 공기가 더 차갑고, 위쪽 공기는 상대적으로 더 따뜻하다. 소리가 위쪽으로 올라가지 않고 지표면으로 굴절된다. 이 때문에 낮보다 밤에 소리가 두 배 이상 멀리 전달된다.

배명진 숭실대 소리공학연구소 교수는 “정부에서 이야기하는 소리 도달 거리는 이론적으로는 가능하지만 실제로는 그에 못 미칠 것”이라며 “대북방송은 소리의 크기나 도달 거리 같은 물리적인 것보다는 어떤 내용이 담겨 있는가에 따른 심리적 효과가 더 클 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr