Lesson 3 Free Yourself with Science
Tuning Out: The Science of Noise-Cancellation
듣지 않기: 노이즈 캔슬링(소음 제거)의 과학
Which is the better environment for studying: a noisy place or a quiet place?
공부하기 더 좋은 환경은 시끄러운 곳과 조용한 곳 중 어디일까?
Rarely do people want to put up with a lot of noise because it can be unpleasant and distracting.
심한 소음은 불쾌하고 주의를 산만하게 하기 때문에 사람들은 심한 소음을 좀처럼 견디고 싶어 하지 않는다.
Fortunately, scientists have invented noise-cancelling technology, which is now being used across various fields to reduce unwanted noise.
다행히도, 과학자들은 노이즈 캔슬링 기술을 발명했고, 그것은 원하지 않는 소음을 줄이기 위해 현재 다양한 분야에 걸쳐 사용되고 있다.
What is the scientific principle behind this achievement?
이 성취의 이면에 있는 과학적인 원리는 무엇일까?
To understand this, let’s examine how sound travels.
이것을 이해하기 위해, 소리가 어떻게 이동하는지 살펴보자.
The Principle of Sound Waves and Interference
음파와 간섭의 원리
Sound is produced through vibrations that occur from a sound source, when the strings of a guitar are played, for instance.
예를 들어, 소리는 기타의 현이 연주될 때 음원에서 발생하는 진동을 통해 생성된다.
The vibrations of the sound source cause the air to vibrate and the sound to travel as waves, similar to the ripples created in a lake when you throw a stone.
돌을 던졌을 때 호수에서 발생하는 잔물결처럼 음원의 진동으로 공기가 진동하고 소리가 파도처럼 이동한다.
When these sound waves reach our ears, the brain interprets them as sound.
이 음파가 우리 귀에 도달하면 뇌는 이를 소리로 해석한다.
Just as different ripples in water might overlap if you throw two stones, sound waves can also interfere with each other when they meet.
물에 두 개의 돌을 던지면 서로 다른 물결이 겹칠 수 있는 것처럼, 소리 파동도 만나면 서로 간섭할 수 있다.
There are two types of interference: constructive and destructive.
간섭에는 두 가지 종류, 즉 보강 간섭과 상쇄 간섭이 있다.
Constructive interference occurs when the peaks of two waves overlap, resulting in a bigger wave and a louder sound.
보강 간섭은 두 파동의 정점이 겹칠 때 일어나 파동이 커지고 소리가 커진다.
Destructive interference, on the other hand, occurs when a peak of one wave overlaps with a valley of another wave,
반면에, 상쇄 간섭은 한 파동의 정점이 다른 파동의 골짜기와 겹칠 때 일어나 서로 상쇄되어
so they cancel each other out and produce a quieter sound, or no sound at all.
더 작은 소리를 생성하거나 전혀 소리가 나지 않게 된다.
The Science Behind Noise-Cancelling Headphones
노이즈 캔슬링 헤드폰의 과학
Destructive interference is used in the noise-cancelling feature of headphones when we listen to music.
상쇄 간섭은 우리가 음악을 들을 때 헤드폰의 노이즈 캔슬링 특징에 이용된다.
Inside the headphones are microphones and noise-cancelling circuitry.
헤드폰 안에는 마이크와 소음 제거 회로가 있다.
The microphones pick up sounds from the outside, and the circuitry analyzes them to produce opposite sound waves.
마이크는 외부의 소리를 감지하고, 회로는 이를 분석하여 반대 음파를 생성한다.
For example, if outside noise has a value of +1, the circuitry will generate an opposite noise of –1 and transmit it to the speakers.
예를 들어, 외부 소음이 +1의 값을 가지면 회로는 -1의 반대 소음을 생성하여 스피커로 전송한다.
This cancels out the unwanted sound even in noisy surroundings, so you can hear the music sound clearly without turning up the volume.
이것은 시끄러운 환경에서도 원하지 않는 소리를 상쇄하여 소리를 키우지 않고도 음악 소리를 선명하게 들을 수 있다.
However, it is not easy to entirely eliminate external noise with this technology.
그러나 이 기술로 외부 소음을 완전히 제거하는 것은 쉽지 않다.
To achieve full noise cancellation, the circuitry must convert the noise into digital data and instantly transmit the opposite sound to the speakers as soon as the noise reaches the microphones.
완전한 소음 제거를 달성하기 위해서 회로는 소음이 마이크에 도달하자마자 소음을 디지털 데이터로 변환하고 스피커로 즉시 반대 소리를 전송해야 한다.
Therefore, this noise-cancellation technology is effective for predictable sounds like those of car engines and subways that occur regularly or over a period of time.
따라서 이 소음 차단 기술은 자동차 엔진 소리, 지하철 소음과 같이 규칙적으로 발생하거나 일정 기간 동안 발생하는 예측 가능한 소리에 효과적이다.
However, it’s relatively less effective for inconsistent sounds such as those of people talking close to you.
그러나 가까운 곳에서 이야기하는 사람들의 소리와 같은 일관성 없는 소리에는 상대적으로 덜 효과적이다.
Exploring the Technology and Its Applications
기술과 응용 분야 탐색
Noise-cancelling technology is not only used in music devices.
노이즈 캔슬링 기술은 음악 기기에서만 사용되는 것이 아니다.
Other fields also take advantage of this technology, such as ticket offices at tourist attractions which are often very noisy.
종종 매우 시끄러운 관광지의 매표소와 같은 다른 분야에서도 이 기술을 이용한다.
Microphones are installed in ticket offices to detect external noise, and an opposite sound wave is generated and transmitted through a speaker, enabling the ticket agent to hear the customer’s voice clearly.
매표소에 마이크가 설치되어 외부 소음을 감지하고, 반대 음파를 생성하여 스피커를 통해 전송함으로써 매표 직원이 고객의 목소리를 명확하게 들을 수 있게 한다.
Another area in which this technology is used is drive-through fast-food restaurants and coffee shops.
이 기술이 사용되는 또 다른 분야는 드라이브 스루 패스트푸드 식당과 커피숍이다.
They use noise-cancelling headsets to improve communication between employees and customers by eliminating vehicle noise.
그들은 차량 소음을 제거함으로써 직원과 고객 사이의 의사소통을 향상시키기 위해 노이즈 캔슬링 헤드셋을 사용한다.
These noise-cancelling headsets help drive-through employees take orders accurately.
이 노이즈 캔슬링 헤드셋은 드라이브 스루 직원이 주문을 정확하게 받는 데 도움이 된다.
The same technology is also used for cars, whose audio systems generate waves to cancel out unpleasant sounds such as engine, wind, and road noise.
같은 기술은 자동차에도 사용되는데, 자동차의 오디오 시스템이 엔진, 바람, 그리고 도로 소음과 같은 불쾌한 소음을 상쇄하기 위해 파동을 발생시킨다.
Thanks to noise-cancelling devices, it is possible for drivers to focus on driving without being disturbed by distracting noises.
노이즈 캔슬링 장치 덕분에 운전자가 산만한 소음에 방해받지 않고 운전에 집중하는 것이 가능하다
As technology advances, many people expect it will solve various social issues caused by noise pollution.
기술이 발전함에 따라, 많은 사람들은 그것이 소음 공해로 인한 다양한 사회적 문제들을 해결할 것이라고 기대하고 있다.
A common source of these problems is noisy neighbors, as the noise they make can lead to conflict among residents.
이러한 문제들의 일반적인 원인 중 하나는 시끄러운 이웃인데, 이는 이웃이 발생시키는 소음이 주민들 간의 갈등으로 이어질 수 있기 때문이다.
Noise-cancellation technology can help address these problems by reducing unwanted disturbances, allowing people to lead more peaceful and healthier lives.
소음 제거 기술은 원하지 않는 방해를 줄여 이러한 문제들을 해결하는 데 도움이 될 수 있고, 사람들이 더욱 평화롭고 건강한 삶을 살게 해 준다
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