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초음파의 기초

전문가 제언: ○ 음은 입자의 진동이고 일정한 주파수의 범위를 가진다. 사람의 귀로 들을 수 있는 진동수 20Hz에서 20kHz 사이이고 이를 가청 주파수라고 한다. 그 이상의 진동수를 갖는 음파를 초음파라고 부르며, 초음파는 파장이 아주 짧기 때문에 빛의 직진성과 같은 성질을 가지고 있고, 매개체를 관통하거나 반향파의 측정 또는 집중된 에너지를 공급하는 등 여러 분야에 응용되고 있다.

○ 음향학에서 동시에 울리는 두 악음에 의해 내이에 발생되는 희미한 음을 결합음(combination tone)이라고 한다. 여기에는 차음(difference tone)과 가음(summation tone)의 2종류가 있으며, 각각 2가지 음높이의 진동수가 차이나거나 둘의 진동수가 합해져서 생긴다.

○ 비선형 음향효과(nonlinear acoustic effect)라 함은 일반적인 선형 탄성학에서, 음속은 탄성계수와 밀도만을 이용해서 나타낼 수 있다. 이 경우에 응력과 변형률의 관계는 선형으로 표시된다. 그러나 비선형 음향학에서 응력과 변형률의 관계는 비선형이며, 음속은 가해진 응력에 영향을 받게 된다. 따라서 음속은 응력의 변화에 따라서 변화된다. 이러한 현상을 비선형 음향 효과라고 부르며, 이 효과에 의해서 음파는 전파됨과 동시에 고조파 성분이 발생한다.

○ 초음파는 1880년 Curie가 발견한 이래 여러 학자들의 연구를 거쳐 많은 분야에서 응용이 되어 왔다. 최근에는 신체 내부의 종양이나 장기의 모습을 보기위한 목적과 비만 치료, 피부과 치료 등 의료장비에서 두각을 나타내고 있다. 비선형 음향학을 응용한 하모닉 영상기법(harmonic imaging)은 고분해능 초음파 영상기술로서 인체 장기 내부를 선명하게 관찰할 수 있어 상당한 의료 효과를 거두고 있다.

저자: Tomoo KAMAKURA, Shinichi SAKAI
자료유형: 학술정보