데시벨 (dB, 소음과 진동의 크기는 어떻게 표현하는가?)

일반적으로 소음, 진동, 전기 등의 크기를 나타낼 때 ‘dB(데시벨)’의 단위를 사용한다. 이 것은 감각력에 대한 변화폭을 나타내기 쉽기 때문이다. 엄밀히 말하자면 dB는 단위라고 할 수 없다. 왜냐하면 기준을 어떻게 정하느냐에 따라 달라지는 값이기 때문이다.

Weber-Fechner의 법칙

인간의 감각량(P)의 변화는 기준 자극량(S)에 대한 그 변화량의 비로써 가장 잘 표현 할 수 있다.

위의 식에서 기본단위는 ‘벨;Bell’로서 , 그 상하 단계가 너무 작은 것을 보완하기 위해서 , 상수인 ‘K’에 10을 대입한 ‘dB;데시벨’ 을 사용하게 되었다. 따라서 소음과 진동은 감각량의 변화를 레벨화하여 로그의 함수로 표현하는 것이 가장 적합하며, 따라서 그 크기를 데시벨로 표현하게 된 것이다. S는 기본적으로 파워의 비이므로, 음의 세기의 단위와 동일하며, 자유음장인 경우에는 음압의 자승의 단위와 매칭된다. 즉 우리가 많이 사용하는 음압레벨(SPL; Sound Pressure Level)인 경우에는 K 값을 20으로 대치시킨 것과 같다.

이 dB는 단위 뒤에 괄호 첨자를 붙여 정해진 기준 물리량을 표현하여 구분하는데, dB(A), dB(C), dB(mV), dB(W), 등이 소음진동분야와 전기분야에서 주로 많이 사용되고 있다.

Logarithmic과 Linier의 차이

1과 100의 차이는 99이지만, 상용로그로 비교해 본다면 2이다. 물론 큰 값과 작은 값의 차이가 커야 구분하기에도 좋고, 계산하기에도 좋은 것이 아닐까 생각하지만, 그래프로 보면 명확히 그 효용도를 예측할 수 있다. 최고레벨과 최저레벨의 차이가 크지 않다는 말은 log그래프에서는 linier와 달리 낮은 값의 주파수 성분을 잘 보일 수 있도록 한다는 것이다. 그래서 진동 스펙트럼 분석에서 작지만 중요한 값의 유무를 잘 파악할 수 있도록 해준다.