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전자음악을 내는 멜로디 카드나 키트 속에는 압전 스피커가 들어있다. 물체에 압력을 가하면 전류가 발생하는 원리를 이용한 스피커다. 이를 이용해서 나만의 전자기타를 만들어본다.

방송국에서‘방어 대 공격 서바이벌’ 이라는 프로그램을 시행 한다며 여기에 참여할 사람을 모집하는 광고를 냈다. 이 프로그램은 기존에 없었던 새로운 방법을 이용한 방어시스템을 구축하는 방어팀과 이 시스템이 과연 철저한지를 조사하는 공격팀으로 나눠 진행된다. 방어팀은 어떤 공격팀도 뚫지 못하는 방어시스템을 개발하면 이긴다. 반면 공격팀은 방어팀이 개발한 모든 방어시스템을 뚫어야 한다. 이프로그램에 참여한 사람은 치열한 머리싸움을 하게 되는 것이다.

국내 최고의 보안시스템 회사가 이 프로그램을 지원하는데, 그 회사는 이를 통해 새로운 보안 시스템을 발굴하고자 했다. 만약 이 프로그램에서 우승하면 보안시스템사의 준연구원 자격을 얻을 뿐 아니라, 상당한 액수의 상금을 탈 수 있다.

이 광고를 본 모험이와 슬기는 왠지 여기에 참여하고 싶은 마음이 든다. 모험이는 친구들과 함께 방어팀에, 슬기는 공격팀에 참가 신청서를 냈다. 마침내 모험이의 방어팀과 슬기의 공격팀이 최종 결승전에 진출하는데 성공한다.

모험이의 방어팀은 8중 방어시스템을 구축했다. 슬기의 공격팀은 가장 안쪽 방에서부터 시작해서 바깥으로 나오기까지 8개의 문을 뚫어야 한다. 이 8중의 보안시스템은 각각 전자기타의 도·레·미·파·솔·라·시·도의 음으로만 열린다. 그러나 공격팀은 전자기타나 그 소리가 녹음된 장치를 갖고 들어갈 수 없다.

슬기의 공격팀은 모험이팀의 8중 보안시스템을 뚫고 프로그램의 상금을 거머쥘 수 있을까.

■ 왜 그럴까?!

▶▶▶ 왜 압전 스피커가 필요할까?

휴대전화나 전자 멜로디에는 압전소자를 이용한 얇은 스피커가 사용되고 있다. 이를 피에조 스피커라고도 한다. 이를 자세히 들여다보면 가운데 부분은 흰색이고 주변은 금색이나 은색으로 돼 있다. 이 피에조 스피커는 어떤 원리로 소리가 나는 것일까. 그 비밀은 스피커의 흰 부분에 감춰져 있다.

수정(크리스탈)과 같은 물질은 압력을 받으면 전압이 발생하는데, 이를 피에조 효과라고 한다. 피에조 스피커는 이 원리를 반대로 이용한 것으로 압전성 물질인 흰 부분에 전기를 가하면 진동이 발생한다. 즉 소리 신호를 전류로 바꿔 스피커에 흘리면 이 전류에 따라 진동이 발생해 소리가 나는 것이다. 피에조 스피커는 고출력이나 고음질의 스피커는 만들 수 없지만 구동에 필요한 회로를 극히 단순하게 구성할 수 있다. 또한 부피와 크기를 작게 만들 수 있기 때문에 많은 용도에 널리 사용된다.

이번 어드벤처의 전자기타는 피에조 원리를 이용한 것이다. 즉 팽팽하게 당긴 줄을 튕기면 줄이 진동하고 이 진동이 압전소자에 압력을 가해 전류를 발생시킨다. 이 전류는 컴퓨터 스피커에 의해 다시 소리 신호로 바뀌게 되는 것이다.

▶▶▶ 전자기타에 음정을 어떻게 표현할 수 있을까?

피아노 건반에는 도에서 시까지 7개의 흰 키와 5개의 검은 키가 있으므로 합치면 12개의 소리를 낼 수 있다. 도·레·미·파·솔·라·시는 7개의 흰 키에 배당돼 있다. 이 ‘도·레·미·파…’라는 음계는 어떻게 정해진 것일까.

피아노에서 ‘도’와 그 다음 높은 ‘도’는 주파수가 2배가 차이가 난다. 이것이 ‘1옥타브’이고 8도 음정이라고 한다. 이 2배의 주파수 폭을 나눠 ‘도·레·미·파…’에 배당하는 일을 ‘음율’이라고 한다.

음율은 역사적으로 여러차례 변화돼 왔다. 그 시대의 음악이나 연주 스타일에 따라 사용하는 음의 조합이 다른데, 이 조합에서 듣기 좋은 음향을 만드는 음율이어야 하기 때문이다.

현대에는 2배의 주파수 차를 정확하게 12등분해 배당한다. 이를 ‘평균율’이라고 한다. 이 경우 ‘도’의 높이를 1로 하면 ‘레’는 1.122, ‘미’는 1.260, ‘파’는 1.335, ‘솔’은 1.498, ‘라’는 1.682, ‘시’는 1.887이 된다. 어중간한 수치라고 생각되겠지만 계산기로 계산해보자. ‘미’의 1.260 나누기 ‘레’의 1.122는 1.122로 ‘도’와 ‘레’의 비율과 꼭 같다는 것을 알 수 있다.