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음향공학이란 소리와 진동을 다루는 工學의 한 분야입니다. 여기에는 技術에 音響과 진동의 科學인 音響의 應用이 포함됩니다. 音響工學者는 일반적으로 사운드의 設計, 분석 및 제어에 관심이 있습니다. 음향공학의 한 가지 目標는 소음 制御라고 하는 원치 않는 소음을 줄이는 것입니다.
歷史
음향공학 의 歷史는 古代부터 시작됩니다. 古代 文明들은 金屬, 玻璃, 陶磁器, 染料 등을 製造하거나 加工하는 데 音響的인 技術을 사용했습니다. 특히 靈丹術은 金屬을 變形하거나 영원한 生命을 얻기 위해 物質을 硏究하고 實驗하는 과정에서 音響的인 知識와 方法을 발전시켰습니다. 靈丹術은 중국, 인도, 埃及, 希臘, 伊斯蘭 文化圈 등에서 각각 독자적으로 발달했습니다. 17世紀와 18世紀에 들어서면서 음향공학 은 現代 科學의 일부로 자리매김했습니다. 로버트 보일은 1661년에 《의심 많은 音響者》라는 저서를 통해 靈丹術과 音響을 구분하고 실험적인 方法론을 강조했습니다. 그는 또한 보일의 法則이라는 가스의 壓力과 體積에 관한 法則을 발견했습니다. 안토안 라부아지에는 1789년에 《音響 基礎》라는 저서를 통해 元素와 化合物의 개념을 명확히 定義하고 質量 保存 法則을 제시했습니다. 존 돌턴은 1803년에 原子論을 제안하고 原子量과 分子量을 測定했습니다. 19世紀와 20世紀에는 音響의 분야가 多様化되고 細分化되면서 많은 발견과 혁신이 일어났습니다. 주요한 사건들은 다음과 같습니다. - 1869년에 드미트리 멘델레예프가 周期表를 작성했습니다. - 1896년에 앙리 베크렐이 放射能 현상을 발견했습니다. - 1905년에 알버트 아인슈타인이 光電效果를 설명하고 光子 개념을 도입했습니다. - 1911년에 에른스트 루더포드가 原子의 核型 構造를 밝혔습니다. - 1913년에 닐스 보어가 양자역학적인 原子 模型을 제안했습니다. - 1923년에 길버트 루이스가 共有結合 개념을 도입했습니다. - 1925년에 베르너 하이젠베르크와 에빈 슈뢰딩거가 量子力學의 數學的 틀을 구축했습니다. - 1934년에 에니리코 페르미가 核分裂 현상을 발견했습니다. - 1953년에 제임스 왓슨과 프란시스 크릭이 DNA의 이중 螺旋 構造를 밝혔습니다. - 1964년에 리처드 파인만이 나노 技術의 가능성을 제시했습니다. - 1985년에 해럴드 크로토, 리처드 스말리, 로버트 컬을 통해 풀러렌이라는 새로운 탄소 化合物이 발견되었습니다.
주요 내용은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
- 物理音響은 物質의 物理的 성질과 音響的 변화를 수학적으로 分析하고 설명하는 분야입니다. 熱力學, 反應速度論, 量子音響, 分光學, 統計 力學 등이 포함됩니다. - 無機音響은 탄소를 제외한 元素들과 그들이 이루는 化合物을 硏究하는 분야입니다. 주기표, 原子 構造, 結晶 構造, 酸化還元 응용, 金屬 著化合物 등이 포함됩니다. - 分析音響은 物質의 組成과 함량을 定性적으로 또는 定量적으로 測定하는 方法을 硏究하는 분야입니다. 重量分析, 적정분석, 크로마토그래피, 電氣音響 分析, 分光分析 등이 포함됩니다. - 유기음향은 탄소를 基本 構成 元素로 하는 化合物을 硏究하는 분야입니다. 탄소의 共有結合 能力, 有機分子의 構造와 性質, 有機反應의 메카니즘과 合成 등이 포함됩니다. - 生音響은 生命體에서 일어나는 音響的 현상과 과정을 硏究하는 분야입니다. 단백질, 탄수화물, 지방, 핵산 등의 生體分子와 代謝路徑, 遺傳子 發現, 信號傳達 등의 生命現象에 관한 音響的 原理와 機作을 다룹니다. - 高分子音響은 高分子라고 불리는 큰 分子를 硏究하는 분야입니다. 高分子의 合成 方法, 構造와 性質, 응용 분야 등을 다룹니다. 高分子는 플라스틱, 고무, 섬유, 접착제 등으로 널리 使用됩니다.
미래 예측
음향공학의 발전 방향은 다양한 분야와 관련이 있고, 다음과 같은 분야에서 새로운 기술과 응용을 탐구할 수 있습니다. - 환경음향은 도시, 교통, 공장 등에서 발생하는 소음과 진동의 영향을 평가하고 개선하는 분야입니다. 환경음향공학자는 소음과 진동의 측정, 모델링, 예측, 분석, 제어 등의 작업을 수행합니다. 그것은 인간의 건강, 안전, 편안함, 생산성 등에 중요한 영향을 미치므로, 환경음향공학은 사회적으로도 중요한 역할을 합니다. 환경음향공학의 발전 방향은 소음과 진동의 감소와 관리를 위한 새로운 기술과 방법론을 개발하고 적용하는 것입니다. 예를 들어, 능동소음제어기술, 음향카메라, 음향센서네트워크 등이 있습니다. - 건축음향은 건물 내외부의 음향환경을 설계하고 개선하는 분야입니다. 건축음향공학자는 건물의 음향성능, 음향적 품질, 음향적 편안함 등을 평가하고 최적화합니다. 그것은 강당, 극장, 콘서트홀, 교실, 사무실 등 다양한 공간에서 음악과 말소리의 전달과 수용에 영향을 미치므로, 건축음향공학은 문화적이고 교육적인 역할도 합니다. 그것의 발전 방향은 공간의 음향적 특성과 인간의 청각적 인식을 고려하여 새로운 음향디자인과 설루션을 제안하는 것입니다. 예를 들어, 가변형 음향시스템, 가상현실 음향시뮬레이션, 청각화 등이 있습니다. - 생체음향은 생명체와 관련된 음파와 진동을 연구하는 분야입니다. 생체음향공학자는 생명체의 구조와 기능에 영향을 주는 음파와 진동의 생성, 전파, 상호작용 등을 이해하고 활용합니다. 생체음향은 진단과 치료를 위한 의료기기와 방법론의 개발에 기여하므로, 생체음향공학은 의료적인 역할도 합니다. 또 그것의 발전 방향은 생명체와 음파와 진동의 복잡한 상호작용을 정밀하게 모델링하고 제어하는 새로운 기술과 원리를 발견하고 적용하는 것입니다. 예를 들어, 초음파영상, 초음파치료, 마이크로버블 및 나노입자를 이용한 타기팅 및 드러그 딜리버리 등이 있습니다.