달팽이관의 원리 - 모스키토음

예전에 코난이라는 만화에서 아이들만 들을 수 있는 모스키토음이란 소재로 방송한 적이 있습니다. 모기는 진동수가 큰 음도 들을 수 있다고해서 붙여진 이름이라고 합니다. 실제 미국의 어는 식당에서는 청소년들이 주변에 오지 못하게 어른들에게는 들리지 않고 청소년만 들을 수 있는 진동수의 소리를 스피커를 통해 크게 틀어놓기도 했다고 합니다. 

여러 원인으로 공기를 진동시키면 고막을 진동시키고 진동신호를 뇌에 전달해서 우리가 소리를 인식하게 됩니다. 공기의 진동 폭이 크면 큰 소리로 알게 되는 것은 고막을 많이 움직이게 할 때 생기는 결과입니다. 우리가 고음과 저음으로 느끼는 것은 음파의 진동수에 따라 결정됩니다. 진동수는  1초에 반복하는 횟수를 말합니다.

1. 소리의 전달

외이에 의하여 모아진 소리는 외이도를 따라 고막에 닿습니다. 고막에 연결된 망치뼈가 따라서 움직이면서 모루뼈를 때리고 모루뼈에 연결된 등자뼈를 통하여 달팽이관으로 전달됩니다. 달팽이관 안으로 전달된 음파는 코르티관의 유모세포를 흔들면서 유모세포의 흔들림이 전기적 에너지로 바뀌어 뇌로 전달됩니다.

2. 가청진동수

사람은 모든 진동수의 음파를 다 들을 수는 없습니다. 보통 들을 수 있는 진동수는 20Hz 에서 20000Hz 까지입니다. 1초에 한번 진동하면 1Hz라고 합니다. 

귀 속에 달팽이처럼 말려 있는 부분 속에 유모세포가 있습니다. 유모세포는 각각 특정진동수에서 진동을 하면서 전기신호를 만들어 줍니다. 아래 그림은 달패이관을 펴 놓은 모습이고 각 유모세포가 반응하는 진동수를 표시한 모습입니다.

소리의 전달과정과 유모세포가 소리를 뇌로 전달하는 자세한 설명이 있는 영상을 아래에 연결해 두었습니다.

3. 모스키토음

유모세포는 한번 없어지면 더 이상 만들어지지 않습니다. 태어나자마자 사람은 20000Hz까지 들을 수 있지만 자라면서 이부분의 유모세포가 잘 없어진다고 합니다. 청소년은 보통 16000~18000Hz까지 들을 수 있으며 어른이 되면 거의 13000Hz 정도까지만 듣게 됩니다. 만약 17000Hz의 소리가 난다면 청소년은 들을 수 있지만 어른들은 들을수 없게 되는 것입니다.