샤워하면서 노래 부르기 | 왜 우리의 목소리가 더 좋게 들릴까?

여러분들은 샤워실에서 노래를 부르시나요? 아마도 샤워하면서 노래를 부르면 목소리가 원래보다 더 좋게 느끼셨을 것입니다. 왜 샤워를 하면 우리의 목소리가 왜 그렇게 좋게 들리는지 그 비밀을 공개하겠습니다. 우선 그 이유를 알기 위해서는 음향에 대한 기본 개념을 알아야 합니다.

1. 반향과 음파의 시차

타일과 유리로 된 샤워실에서 우리의 목소리는 거의 손실 없이 반사되며, 이는 우리가 노래를 부를 때 소리가 커지는 주요 원인 중 하나입니다. 음파가 샤워실 벽면 주위로 여러 번 반사되어 발생하는 반향이 우리의 목소리를 더욱 강화하는거죠. 반향과 음파의 시차는 주로 반향 시간(reverberation time)으로 측정됩니다. 이때 반향 시간은 특정 공간에서 소리가 60dB 감소하는데 걸리는 시간을 의미합니다. 사브린 공식(Sabine's formula)으로 반향 시간을 계산할 수 있습니다:

$$T = 0.1611 \times {V\over{S \times \alpha}}$$

• $T$는 반향 시간(초)
• $V$는 공간의 부피(m³)
• $S$는 총 표면적(m²)
• $\alpha$는 평균 흡음 계수

$\alpha$는 재질에 따라 다르며, 예를 들어 타일은 약 0.01, 콘크리트는 약 0.02입니다. 즉, 샤워실처럼 타일이나 유리로 된 공간은 $\alpha$가 작아 반향이 많이 발생합니다. 따라서 샤워실은 다른 곳보다 여러 다른 시간대에 생성된 음파가 귀에는 거의 동시에 도착하므로, 우리가 부르는 노래의 각 음은 마치 다양한 버전으로 확장되는 것처럼 들립니다. 이로 인해 음이 부드러워지고 길어지며, 평균적인 음높이를 내지 못한다는 사실은 숨겨지고, 꽉 찬 풍부한 소리의 효과를 만들어내는거죠.

2. 습도의 역할

습도는 음파의 전파 속도에 영향을 미칩니다. 이 공식에 따르면, 온도가 높거나 (즉, 샤워실처럼 습도가 높은 공간에서) 음파의 속도는 빨라집니다. 이로 인해 소리는 더 빠르게 이동하여 우리 귀에 도착하므로 우리의 목소리가 더욱 선명하게 들리게 됩니다.또 샤워실에서 물기가 가득한 공기는 성대를 이완시키는 데 도움이 되어, 노력을 덜 하고도 부드럽게 노래를 부를 수 있게 도움을 주기도 하죠.

$$c = \sqrt{\gamma \times R \times T}$$

• $c$는 음속(m/s)
• $T$는 절대온도(K)
• $\gamma$는 비열비(없음, 일반적으로 공기에서는 1.4)
• $R$는 특정 가스의 기체상수(J/kg·K, 일반적으로 공기에서는 287 J/kg·K)

3. 공명 효과

공명 효과는 특정한 주파수에서 물체가 크게 진동하게 만드는 현상을 말합니다. 샤워실에서는 이 공명 효과가 우리의 목소리를 더욱 강조하게 해 줍니다. 샤워실에서 특정 주파수의 소리는 그 에너지가 상호 작용하여 증폭되며, 이는 우리의 귀에게 더 큰 소리로 들리게 합니다. 이러한 현상을 '방 공명'이라고 합니다. 방 공명은 방의 크기와 음파의 길이 사이의 관계에 따라 결정됩니다.

$$f = \frac{nV}{2L}$$

• $f$는 공명이 일어나는 주파수,
• $n$는 진동 모드 (자연수),
• $V$는 음속,
• $L$는 방의 길이

이 수식은 방의 길이와 음파의 길이 사이에 정비례 관계가 있음을 보여줍니다. 즉, 방의 길이가 음파의 길이의 정수 배일 때 공명이 일어나게 됩니다. 만약 샤워실의 높이가 $H = 2.5m$이고, 음속이 $V = 340m/s$라고 가정해 봅시다. 그러면, $n=1$일 때의 공명 주파수는 다음과 같습니다.

$$f = \frac{1 \times 340}{2 \times 2.5} \approx 70Hz$$

비슷한 방식으로, $n=2,3,4, \dots$일 때의 공명 주파수를 계산하면, 각각 $140Hz, 210Hz, 280Hz, \dots$가 됩니다.

일반적으로, 남성의 목소리는 대략 $85Hz$에서 $180Hz$의 범위에 있으며, 여성의 목소리는 대략 $165Hz$에서 $255Hz$의 범위에 있습니다. 따라서 평균값과 비교하면 남성의 목소리는 $140Hz$, 여성의 목소리는 $210Hz$과 일치하므로 중첩이 잘 일어나게 됩니다. 샤워실에서 공명효과가 발생하면, 우리의 목소리는 여러 가지 방식으로 '좋아질' 수 있습니다. 공명은 특정 주파수의 음파를 증폭시키므로, 우리의 목소리는 더 크게 들릴 수 있고, 주파수가 우리 목소리의 조화음과 일치하면 우리의 목소리가 더욱 풍부하고 음악적으로 들리게 합니다. 마지막으로 목소리의 특정 주파수를 강조하므로, 목소리의 전체적인 음색에 영향을 미쳐 더욱 따뜻하고 풍부하게 들릴 수 있습니다.