헤르츠
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1. 개요
헤르츠(Hz)는 주기적인 현상의 빈도를 나타내는 데 사용되는 주파수의 단위이다. 1960년 국제도량형총회에서 주파수 단위로 채택되었으며, 독일의 물리학자 하인리히 헤르츠의 이름을 따서 명명되었다. 헤르츠는 초당 1회의 주기를 의미하며, SI 접두어를 사용하여 킬로헤르츠(kHz), 메가헤르츠(MHz), 기가헤르츠(GHz) 등 다양한 크기의 주파수를 나타낼 수 있다. 이 단위는 전파, 전자파, 음파 등 파동의 주파수를 나타내는 데 널리 사용되며, CPU의 클럭 속도, 소리의 진동수, 전자기파의 주파수 등 다양한 분야에서 활용된다.
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헤르츠 | |
---|---|
단위 정보 | |
이름 | 헤르츠 |
영어 이름 | hertz |
기호 | Hz |
단위계 | SI |
종류 | SI 유도 단위 |
물리량 | 주파수 |
조립 | s−1 |
정의 | 1초에 1회의 주파수 |
어원 | 하인리히 헤르츠 |
기본 정보 | |
![]() | |
표준 | SI |
측정량 | 주파수 |
기호 | Hz |
차원 | T−1 |
명명자 | 하인리히 헤르츠 |
추가 레이블 | SI 기본 단위 |
추가 데이터 | s−1 |
2. 역사
1960년 이전에는 사이클(cycle)이라는 용어가 사용되었다. 1960년, 국제도량형총회(CGPM)에서 독일의 물리학자인 하인리히 루돌프 헤르츠(Heinrich Hertz)의 이름을 딴 '헤르츠'(Hz)를 주파수 단위로 채택하였다.[28] 대한민국에서는 1972년 7월 1일부터 '사이클/초', '사이클' 대신 '헤르츠'를 사용하기 시작했다. (구) 계량법에는 1997년 9월 30일까지 '사이클/초', '사이클' 단위가 남아 있었다.
헤르츠는 주기적인 사건에 대해 초당 1회로 정의된다.[3][4] 국제도량형위원회는 초를 "세슘-133 원자의 바닥 상태의 두 초미세 준위 사이의 전이에 해당하는 복사의 주기의 지속 시간"으로 정의하였으며, "따라서 세슘 133 원자의 바닥 상태의 초미세 분리는 정확히 이다."라고 덧붙였다.[3][4] 헤르츠 단위의 차원은 1/시간(T−1)이며, 기본 SI 단위로 표현하면 초의 역수(1/s)이다.
헤르츠는 전파, 전자파, 음파 등 파동의 주파수를 나타내는 데 자주 사용된다. 라디오 방송에서는 텔레비전 방송과 달리 반송파 주파수 표기로 채널을 선택하며, CPU 등의 클럭 주파수를 나타내는 데에도 사용된다.
3. 정의
1헤르츠(Hz)는 "1초당 1회의 주파수"로 정의된다.[24] 헤르츠(Hz)는 SI 조합 단위인 s−1에 부여된 고유한 명칭과 기호이지만, 일정한 주기로 발생하는 현상에만 사용된다. 무작위로 발생하는 현상에 대해서는 헤르츠가 아닌 s−1(초당)을 사용한다. 특히, 1초당 원자핵이 붕괴하는 수는 베크렐(Bq)이라는 단위로 표시된다.[25]
각속도·각주파수도 s−1의 차원을 가지지만, 항상 s−1이 아닌 명시적인 단위인 Hz 또는 rad/s(라디안 매초)를 사용하여 표현하는 것이 권장된다.[26] 회전 속도는 헤르츠로 표현할 수 있으며, 60회전/분 (rpm) = 1회전/초는 1 Hz와 같다. 1회전은 2 rad이므로, 각속도가 2 rad/s인 회전은 1회전/초 = 1 Hz와 같다.
4. 응용
4. 1. 진동
소리는 압력의 떨림, 즉 파동으로 전달되며, 인간은 이를 음높이로 인지한다. 각 음표는 특정 진동수에 해당한다.
유아의 귀는 20Hz에서 20,000Hz 범위의 진동수를 인지할 수 있으며, 평균적인 성인은 20Hz에서 16,000Hz 사이의 소리를 들을 수 있다.[11] 초음파, 초저주파 및 분자 진동과 원자 진동과 같은 다른 물리적 진동의 범위는 몇 펨토헤르츠[12]에서 테라헤르츠 범위를 넘는다.[12]
4. 2. 전자기파
전자기파는 종종 초당 수직 전기장과 자기장의 진동 수로 설명되며, 단위는 헤르츠(Hz)를 사용한다.
라디오파는 일반적으로 킬로헤르츠(kHz), 메가헤르츠(MHz) 또는 기가헤르츠(GHz)로 측정되며, 기가헤르츠는 마이크로파로 알려져 있다. 빛은 더 높은 주파수의 전자기파이며, 수십 테라헤르츠(THz, 적외선)에서 수 페타헤르츠(PHz, 자외선) 범위의 주파수를 가지며, 가시광선 스펙트럼은 400~790 THz이다. 낮은 테라헤르츠 범위(일반적으로 사용 가능한 가장 높은 라디오 주파수와 장파 적외선 사이)의 주파수를 가진 전자기파는 테라헤르츠파라고 불린다. X선과 감마선과 같이 더 높은 주파수도 존재하며, 엑사헤르츠(EHz)로 측정될 수 있다.
역사적 이유로 빛과 더 높은 주파수의 전자기파의 주파수는 파장 또는 광자 에너지로 더 일반적으로 지정된다. "전자기 스펙트럼"을 참조하면, 이것과 위의 주파수 범위에 대한 자세한 내용을 확인할 수 있다.
중력파는 헤르츠(Hz) 단위로도 설명된다. 현재 관측은 LIGO와 같은 레이저 간섭계를 이용하여 30~7,000 Hz 범위에서 이루어지고 있으며, 펄서 시계열 배열을 이용하여 나노헤르츠(1~1,000 nHz) 범위에서 관측된다. 미래에는 우주 기반 검출기를 통해 그 간극을 메울 계획이다. LISA는 0.1~10 mHz (10 μHz~100 mHz의 민감도) 범위에서 작동하고, DECIGO는 0.1~10 Hz 범위에서 작동할 예정이다.
전자파의 주파수에 사용되는 경우, Hz는 1초 동안의 전자기파 진동 수를 나타낸다.
주파수 대역 | 약어 | 주파수 범위 |
---|---|---|
장파 | LF | 30 – 300 kHz |
중파 | MF | 300 – 3000 kHz |
단파 | HF | 3 – 30 MHz |
초단파 | VHF | 30 – 300 MHz |
극초단파 | UHF | 300 – 3000 MHz |
극극초단파 | SHF | 3 – 30 GHz |
4. 3. 컴퓨터 처리
대부분의 중앙 처리 장치(CPU)는 메가헤르츠(MHz)나 기가헤르츠(GHz) 단위의 클럭 속도로 작동한다.[13] 1970년대 말 1MHz 수준이었던 개인용 컴퓨터 CPU 클럭 속도는 2000년대 이후 4GHz를 넘어서는 수준으로 발전했다. CPU와 노스브리지를 연결하는 컴퓨터 버스와 같은 다양한 버스도 메가헤르츠 범위의 주파수로 작동한다.5. 등급 (SI 접두어)
헤르츠(Hertz, Hz)는 국제단위계(SI)에서 주파수를 나타내는 단위로, 다양한 크기의 주파수를 표현하기 위해 SI 접두어를 붙여 사용한다.
주파수 (Hz) | 이름 | 단위 | 주파수 (Hz) | 이름 | 단위 |
---|---|---|---|---|---|
101 | 데카헤르츠 | daHz | 10-1 | 데시헤르츠 | dHz |
102 | 헥토헤르츠 | hHz | 10-2 | 센티헤르츠 | cHz |
103 | 킬로헤르츠 | kHz | 10-3 | 밀리헤르츠 | mHz |
106 | 메가헤르츠 | MHz | 10-6 | 마이크로헤르츠 | µHz |
109 | 기가헤르츠 | GHz | 10-9 | 나노헤르츠 | nHz |
1012 | 테라헤르츠 | THz | 10-12 | 피코헤르츠 | pHz |
1015 | 페타헤르츠 | PHz | 10-15 | 펨토헤르츠 | fHz |
1018 | 엑사헤르츠 | EHz | 10-18 | 아토헤르츠 | aHz |
1021 | 제타헤르츠 | ZHz | 10-21 | 젭토헤르츠 | zHz |
1024 | 요타헤르츠 | YHz | 10-24 | 욕토헤르츠 | yHz |
일반적으로 킬로헤르츠(kHz), 메가헤르츠(MHz), 기가헤르츠(GHz), 테라헤르츠(THz) 등이 자주 사용된다.[5] 예를 들어, 1 kHz는 1000Hz이고, 1 MHz는 이다.
6. 유니코드
유니코드의 CJK 호환 영역에는 주파수에 대한 일반적인 국제단위계(SI) 단위를 나타내는 문자(㎐, ㎑, ㎒, ㎓, ㎔)가 포함되어 있다.[14] 이 문자들은 동아시아 문자 인코딩과의 호환성을 위해 마련된 것이며, 새로운 문서에는 라틴 문자(Hz, kHz, MHz, GHz, THz)를 사용하는 것이 일반적이다.[14]
기호 | 이름 | 유니코드 숫자 |
---|---|---|
㎐ | Hertz (Square HZ) | U+3390 |
㎑ | Kilohertz (Square KHZ) | U+3391 |
㎒ | Megahertz (Square MHZ) | U+3392 |
㎓ | Gigahertz (Square GHZ) | U+3393 |
㎔ | Terahertz (Square THZ) | U+3394 |
참조
[1]
서적
American Heritage Dictionary of the English Language
Houghton Mifflin
1992
[2]
논문
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2022-08-07
[3]
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[4]
웹사이트
SI Brochure: The International System of Units (SI) § Appendix 1. Decisions of the CGPM and the CIPM
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計量法
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