주파수 범위란?
소리는 초당 진동수(Hz)로 높낮이가 결정됩니다. 사람은 20Hz~20,000Hz 범위의 소리만 들을 수 있지만, 많은 동물들은 이보다 훨씬 넓은 범위, 특히 사람이 전혀 듣지 못하는 초음파나 초저주파음까지 들을 수 있습니다. 20,000Hz보다 높으면 초음파, 20Hz보다 낮으면 초저주파라고 부르는 것은 사람의 가청 범위를 기준으로 한 이름입니다. 동물에게는 그저 "들리는 소리"일 수 있습니다.
동물별 범위 비교표
아래 표는 위 그래프의 값에 출처 성격과 폭(높은 끝이 낮은 끝의 몇 배인지를 2의 거듭제곱 횟수, 즉 옥타브로 센 값)을 덧붙인 것입니다. 옥타브 수는 표의 Hz 값으로 직접 계산한 값이며, 출처가 달라 값이 바뀌면 함께 달라집니다.
| 동물 | 대략의 범위 | 폭(옥타브, 계산값) | 출처 성격 |
|---|---|---|---|
| 사람 | 약 20Hz ~ 20,000Hz | 약 10.0 | 일반적으로 쓰이는 값. 이상적인 실험 조건에서는 약 12Hz~28,000Hz까지 들렸다는 보고도 있음(위키백과) |
| 개 | 약 67Hz ~ 45,000Hz | 약 9.4 | Heffner 1983을 인용한 값(위키백과), 품종·나이에 따라 다름 |
| 고양이 | 약 55Hz ~ 79,000Hz | 약 10.5 | Heffner & Heffner 1985, 60dB SPL 기준(70dB 기준은 48Hz~85,000Hz) |
| 박쥐 | 종에 따라 약 1,000Hz ~ 최대 200,000Hz | 약 7.6(표 값 기준) | 종별 차이가 큼. 가장 민감한 구간은 약 15,000~90,000Hz(위키백과) |
| 코끼리 | 약 17Hz ~ 10,500Hz | 약 9.3 | Heffner & Heffner 1982, 60dB 기준, 소수 개체 실험 |
표에서 눈에 띄는 점은 폭이 비슷한 사람(약 10옥타브)과 고양이(약 10.5옥타브)도 위치는 크게 다르다는 것입니다. 고양이의 범위는 사람보다 높은 쪽으로 옮겨 가 있고, 코끼리는 사람보다 낮은 쪽으로 옮겨 가 있습니다. "더 넓다"와 "다른 곳을 듣는다"는 서로 다른 이야기입니다.
실제 연구 사례 세 가지
사례 1. 갈턴 호루라기와 "큰 개는 높은 소리를 덜 듣는다"는 이야기
영국의 프랜시스 갈턴은 1876년에 사람과 동물이 얼마나 높은 소리까지 듣는지 재는 호루라기를 만들었고, 1883년 저서 『Inquiries into Human Faculty and Its Development』에서 소개했습니다(위키백과 "Dog whistle" 기준). 그 설명에는 작은 개가 큰 개보다 높은 소리를 더 잘 듣는다는 내용이 전해집니다. 이후 헤프너(H. E. Heffner)는 1983년 논문 「Hearing in large and small dogs」(Behavioral Neuroscience 97권)에서 개 4마리의 청력도를 행동 실험으로 쟀고, 요약 자료에 따르면 큰 개와 작은 개가 높은 주파수를 듣는 능력에 차이가 없어 보인다고 보고했습니다(이 요지는 2차 요약으로 확인한 것이며 원문은 직접 보지 못했습니다). 배울 점은 오래된 "상식"도 측정 방식이 좋아지면 다시 검증된다는 것입니다. 큰 개가 호루라기에 반응하지 않는다면 못 들어서가 아니라 반응하지 않았을 가능성을 함께 따져야 합니다. 다만 이 실험은 4마리 규모라 모든 품종으로 일반화할 수는 없습니다.
사례 2. 동물원에서 발견된 코끼리의 "들리지 않는 대화"
미국의 연구자 케이티 페인은 1984년 미국 오리건 주 포틀랜드의 동물원에서 코끼리를 관찰하다가 코끼리가 낮은 주파수로 소통한다는 것을 알게 되었습니다(위키백과 "Katy Payne" 기준). 1986년에는 페인과 동료들이 「Infrasonic calls of the Asian elephant」를 Behavioral Ecology and Sociobiology에 발표했습니다. 1991년에는 아프리카코끼리가 멀리서 틀어 준 낮은 주파수의 동종 울음소리에 반응한다는 연구가 이어졌습니다. 초기에는 이 소리가 약 10km까지 감지될 수 있다는 추정이 있었으나, 실제로 닿는 거리는 대기 조건에 따라 달라지며 이를 다룬 연구도 1997년에 나왔습니다. 배울 점은 "사람이 못 듣는 소리"가 곧 "소리가 없다"는 뜻이 아니라는 것입니다. 위 표에서 코끼리의 낮은 끝이 약 17Hz로 보고된 것도 같은 방향의 사실입니다.
사례 3. 박쥐와 나방: 초음파를 둘러싼 숨바꼭질
박쥐의 반향정위 호출은 약 11kHz에서 212kHz에 이르고, 공중에서 곤충을 잡는 박쥐는 흔히 20~60kHz를 쓴다고 보고됩니다(위키백과 "Animal echolocation" 기준). 나방 중에는 이 소리를 듣고 피하는 종이 있고, 일부 나방은 박쥐의 반향정위를 방해하는 소리를 냅니다. 같은 자료는 나방의 청각 기관이 박쥐가 나타나기 전부터 있었다고 설명해, 박쥐 때문에 처음 생긴 것은 아니라고 봅니다. 반대로 Euderma maculatum(얼룩박쥐)은 약 12.7kHz로 소리를 내 나방이 듣지 못한다고 소개됩니다. 한편 Galleria mellonella(영어명 greater wax moth)는 2013년 Moir, Jackson, Windmill의 연구에서 300kHz에 가까운 초음파를 듣는 것으로 보고되어 알려진 가장 높은 청각 감도의 후보로 언급됩니다(위키백과 기준이며 원 논문은 확인하지 못했습니다). 배울 점은 가장 높은 소리를 듣는 동물이 포식자가 아니라 사냥감일 수도 있다는 것, 청각 범위가 먹고 먹히는 관계 속에서 조정된다는 것입니다.
생활에서 만나는 초음파: 개 호루라기와 모스키토 장치
시판되는 개 호루라기는 대략 23,000~54,000Hz를 낸다고 소개됩니다(위키백과 "Dog whistle" 기준). 사람에게는 들리지 않거나 약하게 들리고 개는 반응할 수 있습니다. 사람 쪽에도 비슷한 원리를 쓴 장치가 있습니다. 하워드 스테이플턴이 2005년에 내놓은 "모스키토" 장치는 약 17.4kHz 설정에서 주로 젊은 사람에게만 들린다고 소개되며, 제조사는 대체로 25세 미만이 들을 수 있다고 설명합니다. 이 장치는 나이가 들면 높은 소리부터 안 들리게 되는 현상을 이용합니다. 유럽평의회 의회 위원회 보고서는 이 장치가 청소년에게 고통스럽고 차별적일 수 있다며 2010년 보고서에서 금지를 요구했습니다(위키백과 "Mosquito (device)" 기준). 누가 어느 소리를 듣는가가 곧바로 생활의 문제가 될 수 있음을 보여 주는 예입니다.
직접 확인해 보기
- 내 범위 가늠하기: 주파수 재생 영상이나 앱으로 높은 소리를 틀어 어디까지 들리는지 볼 수 있지만, 스피커와 이어폰이 그 소리를 제대로 내는지에 따라 결과가 달라집니다. 정확한 검사는 청력 검사 종류 가이드를 참고해 병원에서 받으세요.
- 수치는 기준과 함께 읽기: 범위를 볼 때는 "몇 dB 기준인가", "몇 마리를 쟀는가", "행동 실험인가 생리 측정인가"를 같이 확인합니다.
- 반려동물 관찰: 개와 고양이는 사람이 못 듣는 높은 소리도 들을 수 있으니, 초음파 기기를 쓸 때 불편해하는 행동이 보이는지 살피고 이상이 계속되면 수의사와 상담하세요.
소리 크기(데시벨)가 궁금하다면
소리의 크기(데시벨) 기준이 궁금하다면 데시벨(소음 크기) 가이드도 확인해보세요.
흔한 오해와 정정
- 오해: 범위가 넓은 동물이 소리를 가장 잘 듣는다. 실제: 범위는 들리는 양 끝일 뿐입니다. 가장 민감한 구간은 따로 있고, 예를 들어 고양이는 500Hz~32kHz 구간이 가장 예민하다고 소개됩니다(위키백과).
- 오해: 코끼리는 모든 면에서 사람보다 청각이 뛰어나다. 실제: 낮은 쪽은 훨씬 더 낮은 소리까지 들리지만, 높은 쪽 한계는 약 10.5kHz로 사람의 20kHz보다 낮게 보고되었습니다.
- 오해: 동물별 Hz 값은 하나로 정해져 있다. 실제: 소리 크기 기준, 개체, 품종, 나이에 따라 달라지며 앞의 고양이 사례처럼 같은 연구에서도 기준에 따라 두 가지 숫자가 나옵니다.
- 오해: 사람은 누구나 20,000Hz까지 듣는다. 실제: 위키백과는 범위 축소가 대체로 8세 무렵부터 시작되며 위쪽 한계가 먼저 줄어든다고 설명합니다. 성인의 실제 상한은 이보다 낮은 경우가 많습니다.
한계와 아직 모르는 점
동물 청각 수치의 상당수는 소수 개체를 대상으로 한 행동 실험에서 나왔습니다. 코끼리 같은 대형 동물은 실험 개체가 매우 적고, 개 실험도 4마리 규모였다는 점에서 종 전체를 대표한다고 단정하기 어렵습니다. 박쥐처럼 종이 많은 무리는 하나의 범위로 묶기 힘들고, 물속 동물은 소리가 전달되는 방식이 달라 공기 중 수치와 바로 비교하기 어렵습니다. 이 글의 수치 중 위키백과를 거친 것은 원 논문을 직접 확인하지 못했으므로, 정확한 값이 필요하면 Heffner 연구 등 원 논문을 확인하세요.
자주 묻는 질문
초음파 호루라기는 왜 사람에게는 안 들리나요?
초음파 호루라기는 사람의 가청 범위(약 20,000Hz)를 넘어서는 주파수로 소리를 내도록 설계되어, 개는 반응하지만 사람 귀에는 들리지 않습니다.
나이가 들면 청각 범위가 좁아지나요?
네, 특히 높은 주파수를 듣는 능력이 나이가 들수록 점점 줄어드는 것이 일반적인 노화 현상입니다.
고양이 청각 범위가 자료마다 다르게 나오는 이유는 무엇인가요?
범위의 끝은 "어느 크기의 소리까지 들린다고 인정하느냐"에 따라 달라집니다. 같은 Heffner & Heffner(1985) 연구를 인용해도 60dB 기준이면 약 55Hz~79kHz, 70dB 기준이면 약 48Hz~85kHz로 적힙니다.
코끼리가 낮은 소리를 듣는다면 땅의 진동도 느끼나요?
위키백과 "Elephant cognition" 항목은 1997년 오코넬-로드웰의 연구를 인용해, 코끼리가 몸과 발로 낮은 진동을 만들어 먼 거리 소통에 쓸 수 있다고 소개합니다. 다만 이 항목에는 주파수나 거리 수치가 없어 이 글에서는 수치를 쓰지 않았고, 청각과 진동 감각의 역할 비중은 원 연구를 확인해야 합니다.
가장 높은 소리를 듣는 동물은 무엇인가요?
위키백과 기준으로 Galleria mellonella(영어명 greater wax moth)가 약 300kHz에 가까운 초음파에 반응한다는 2013년 연구가 가장 높은 값으로 소개됩니다. 새 연구에 따라 바뀔 수 있고 측정 조건이 다르면 비교가 어렵기 때문에 "현재 알려진 가장 높은 값 중 하나" 정도로 이해하는 편이 안전합니다.
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- 음파의 기본 원리: 진동수와 파장, 소리가 전달되는 방식
- 데시벨(소음 크기) 가이드: 소리 크기를 나타내는 단위 이해
- 청력 검사 종류 가이드: 사람의 청력을 어떻게 재는지
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