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저주파

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목차

1. 개요

저주파는 100Hz 이하의 소리를 지칭하며, 파장이 길어 멀리 전달되는 특성을 갖는다. 소리, 지진, 전자기파, 전기 공학, 의료 및 트레이닝 등 다양한 분야에서 저주파가 사용되거나 연구된다. 저주파 지진은 1~2Hz의 장주기 지진으로, 화산성 지진의 특징으로 나타나기도 하며, 세계보건기구는 100kHz 이하의 전자계를 초저주파 전자계로 분류한다. 전기 공학에서는 가청 주파수 대역보다 낮은 주파수를 저주파로 정의하며, 의료 분야에서는 물리치료, 근력 트레이닝 등에 활용된다.

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저주파
음향 측정
오디오 주파수
정의평균적인 인간이 들을 수 있는 주파수의 소리
가청 범위20Hz ~ 20kHz
동물개: 67Hz ~ 45kHz
고양이: 55Hz ~ 79kHz
쥐: 200Hz ~ 90kHz
생쥐: 1kHz ~ 100kHz
돌고래: 75Hz ~ 150kHz
박쥐: 10Hz ~ 120kHz
저주파
정의가청 주파수 범위의 하한 근처에 있는 진동 주파수 (보통 20Hz에서 100Hz까지)
인간의 가청 한계20Hz
특징낮은 음조의 소리
저주파수
정의가청 주파수 범위의 하한 근처에 있는 진동 주파수
범위일반적으로 20Hz에서 100Hz 사이
특징낮은 음조의 소리

2. 주파수 대역 및 특성

저주파는 주파수 대역에 따라 다양한 특성을 보인다. 소리, 지진, 전자기파 등 여러 분야에서 저주파가 활용되거나 연구된다.

주파수 (Hz)옥타브설명
512 ~ 2,0486 ~ 7사람의 음성 명료도를 결정하며, 소리에 금속성 또는 깡통 같은 울림을 준다.
2,048 ~ 8,1928 ~ 9음성에 존재감을 부여하며, 순음과 마찰음이 이 영역에 있다.
8,192 ~ 16,38410밝기, 종소리와 심벌즈의 울림, 그리고 음성의 사잇소리가 포함된다.
16,384 ~ 32,76811밝기 이상의 영역으로, 사람이 들을 수 있는 최고 주파수 영역에 가까워지거나 넘어서는 모호한 소리들이다.





중간 C보다 한 옥타브 높은 C5. 주파수는 중간 C의 두 배(523 Hz)이다.


중간 C보다 한 옥타브 낮은 C3. 주파수는 중간 C의 절반(131 Hz)이다.


MIDI 노트주파수 (Hz)설명음성 파일
48130.8125비올라, 만돌린의 가장 낮은 음]]
60261.625중간 C]]
72523.25트레블 클레프 중간의 C]]
841,046.5평균적인 여성 인간의 목소리가 재현할 수 있는 가장 높은 음에 가까움]]
962,093플루트의 가장 높은 음]]
1084,186표준 88 건반 피아노의 가장 높은 음]]
1208,372]]
13216,744일반적인 브라운관 텔레비전이 작동 중에 내는 소리에 가까움.]]



재활이나 통증클리닉에서 물리치료의 한 방법으로 사용되는 저주파 치료기는 약한 펄스파 전류를 피부에 붙인 전극 사이로 흘려보내 어깨 결림이나 요통 등을 치료한다. 주파수 1~2 Hz는 어깨 결림, 100~150 Hz는 요통 치료에 사용되며, 신경을 자극하는 TENS(경피적 전기 신경 자극)는 재활 목적으로 사용된다. 출력을 높인 저주파 치료기는 벌칙 게임으로 사용되기도 한다.

전기 펄스로 근육을 자극하는 EMS(근전극 자극)는 운동선수들의 근력 훈련에 효과적이지만, 체중 감량에는 효과가 낮다.[11]

한편, 동일한 주파수라도 무선 통신의 반송파로 사용될 때는 고주파라고 부른다. 예를 들어 10 kHz의 오디오 신호는 저주파이지만, 초장파 무선 통신에서는 고주파로 불린다.[10]

2. 1. 소리 (음파)

100Hz 이하의 소리를 저주파음, 20Hz 이하를 초저주파음이라고 한다. 저주파음은 파장이 길어 멀리까지 전달되는 특성이 있다. 파이프 오르간, 튜바 등 낮은 음역대의 악기에서 발생하는 소리가 대표적이다. 16Hz ~ 32Hz는 사람이 들을 수 있는 최저 주파수 영역이다.

주파수 (Hz)옥타브설명
16 ~ 321사람이 들을 수 있는 최저 주파수 영역이며, 파이프 오르간의 가장 낮은 페달 음역대이다.
32 ~ 5122 ~ 5리듬 주파수 영역으로, 저음과 중저음 음역대가 포함된다.



MIDI 노트주파수 (Hz)설명
08.17578125가장 낮은 오르간 음
1216.3515625튜바, 대형 파이프 오르간, 뵈젠도르퍼 임페리얼 그랜드 피아노의 가장 낮은 음
2432.703125표준 88 건반 피아노의 가장 낮은 C
3665.40625첼로의 가장 낮은 음


2. 2. 지진

저주파 지진은 1 Hz에서 2 Hz 정도의 지진을 말한다(일반적인 지진은 10~20 Hz 정도). 규모는 M1~2 정도이다. 저주파 영역의 지진은 규모에 비해 진동이 느린 것이 특징이며, 진동의 주기가 길기 때문에 '''장주기 지진'''이라고도 불린다. 발생 지점이 얕은 경우와 깊은 경우로 분류된다(천부·심부). 화산성 지진의 특징으로도 나타난다. 또한, 지속 시간이 길어지고 M3~4 정도로 규모가 약간 커지는 '''초저주파 지진'''도 존재한다. 마찬가지로 저주파 영역에서 발생하는 것으로, 1초에 미세하게 흔들리는 저주파 미동이나 일반적인 지진에 의한 플레이트 미끄러짐에 비해 훨씬 느린 속도(장시간)로 미끄러지는 느린 지진(슬로슬립 또는 느린 지진이라고도 함), 진동의 크기에 비해 큰 쓰나미가 발생하는 쓰나미 지진과의 관련성이 지적되고 있다.[8][9]

2. 3. 전자기파

세계보건기구(WHO)는 100kHz 이하의 전자계를 초저주파 전자계로 분류한다.[1] 저주파 전자계는 건강 및 기기에 미치는 영향에 대한 연구가 진행 중이다.[1]

3. 전기 공학

전기 공학에서 저주파는 명확한 정의는 없지만, 대략적으로 가청 주파수 대역(20 Hz ~ 20 kHz)보다 낮은 주파수부터 가청 주파수 대역보다 약간 높은 주파수(대략 수십 kHz 이하)의 교류 신호를 가리킨다. 영어 'audio frequency'에 대응하는 용어로, '''AF'''로 약기한다.[10]

같은 주파수라도 무선 통신의 반송파로 사용되는 경우에는 고주파라고 부른다. 예를 들어, 10 kHz의 오디오 신호는 저주파이지만, 초장파를 이용한 무선 통신에서는 고주파라고 부른다.[10]

4. 의료 및 트레이닝

물리치료의 한 방법으로 사용되는 '''저주파 치료기''' 또는 '''저주파 통전 치료'''는 재활이나 통증클리닉에서 사용된다. 저주파 치료기는 피부에 부착된 도자(導子)라고 불리는 두 개 이상의 전극 사이로 약한 펄스파 전류를 흘려 작동한다. 어깨 결림에는 1~2 Hz, 요통 치료에는 100~150 Hz의 주파수가 사용된다.[11] TENS(경피적 전기 신경 자극)는 신경을 자극하여 재활에 사용되는 치료법이다.

EMS(근전극 자극)는 전기 펄스로 근육을 자극하여 스포츠 선수의 근력 트레이닝에 효과적이지만, 지방 감소 효과는 없어 체중 감량에는 효과가 낮다.[11]

5. 한국의 저주파 관련 현황

자연과학에서 '''저주파 지진'''이 알려져 있다. 저주파 지진은 1 Hz에서 2 Hz 정도의 지진을 말한다(일반적인 지진은 10~20 Hz 정도).[8][9] 지진의 규모는 M1~2 정도이다. 저주파 영역의 지진은 규모에 비해 진동이 느린 것이 특징이며, 진동의 주기가 길기 때문에 '''장주기 지진'''이라고도 불린다. 발생 지점이 얕은 경우와 깊은 경우로 분류된다(천부·심부). 화산성 지진의 특징으로도 나타난다. 또한, 지속 시간이 길어지고 M3~4 정도로 규모가 약간 커지는 '''초저주파 지진'''도 존재한다. 마찬가지로 저주파 영역에서 발생하는 것으로, 1초에 미세하게 흔들리는 저주파 미동이나 일반적인 지진에 의한 플레이트 미끄러짐에 비해 훨씬 느린 속도(장시간)로 미끄러지는 느린 지진(슬로슬립 또는 느린 지진이라고도 함), 진동의 크기에 비해 큰 쓰나미가 발생하는 쓰나미 지진과의 관련성이 지적되고 있다.[8][9]

참조

[1] 서적 Music Theory for Dummies https://books.google[...] For Dummies
[2] 웹사이트 Hyperphysics http://hyperphysics.[...] 2014-09-19
[3] 학술지 Hearing Ranges of Laboratory Animals http://www.ingentaco[...] 2014-09-19
[4] 서적 Signals and Systems for Speech and Hearing BRILL 2011
[5] 웹사이트 Definition of SOUND http://www.merriam-w[...] 2016-10-03
[6] 서적 Music Theory for Dummies https://books.google[...] For Dummies
[7] 웹사이트 Frequency range of dog hearing https://hypertextboo[...] 2008-10-22
[8] 웹사이트 スロー地震とは http://members.jcom.[...]
[9] 뉴스 ゆっくり滑る地震解明＝プレート境界で発生－海洋機構など http://www.jiji.com/[...] 時事通信 2012-05-07
[10] 문서 전파법에서의 고주파 정의
[11] 뉴스 電気で筋肉を刺激するＥＭＳマシン　筋肉は増、やせは期待薄 http://www.asahi.com[...] 朝日新聞社 2011-11-15

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