스탠딩 웨이브

정재파, Standing Wave

스탠딩 웨이브는 음향 공간(예: 방, 콘서트홀, 악기 내부 등)에서 소리 파동이 벽이나 경계면에 반사되어, 원래의 파동과 반사파가 중첩될 때 발생하는 현상입니다. 이때 파동의 특정 지점은 항상 진동하지 않고(매듭, Node), 다른 지점은 진폭이 최대(배, Antinode)가 되어 공간 내에 고정된 패턴이 나타납니다.

• 형성 조건: 동일한 주파수와 진폭을 가진 두 파동이 반대 방향으로 진행하며 중첩될 때 형성됩니다. 주로 벽과 벽 사이, 파이프, 현악기 줄 등에서 쉽게 발생합니다.
• 매듭과 배: 매듭은 진동이 없는 지점, 배는 진폭이 최대인 지점입니다. 이들은 공간 내에 규칙적으로 반복됩니다.
• 공진(Resonance): 특정 주파수에서 스탠딩 웨이브가 강하게 형성되며, 이 주파수를 공진 주파수라 합니다. 이때 해당 주파수의 소리가 비정상적으로 크게 들릴 수 있습니다.
• 실내 음향 문제: 실내에서는 특정 위치에서 특정 주파수의 소리가 과도하게 커지거나 사라지는 현상(룸 모드)이 발생할 수 있습니다.

스탠딩 웨이브는 다음과 같이 표현됩니다: $$ y(x, t) = 2A \sin(kx) \cos(\omega t) $$ 여기서 $$A$$는 진폭, $$k$$는 파수, $$\omega$$는 각주파수입니다[5].

• 악기: 현악기 줄, 관악기 내부에서 스탠딩 웨이브가 형성되어 고유한 음색을 만듭니다.
• 실내 음향: 방이나 공연장 등에서 벽 사이에 특정 주파수의 소리가 집중되어 룸 모드라 불리는 붕붕거림(부밍)이나 웅웅거림이 발생할 수 있습니다.

음향에서 스탠딩 웨이브는 반사와 간섭에 의해 공간 내 특정 위치에 진동 패턴이 고정되는 현상으로, 음악, 음향 설계, 실내 환경 등에서 매우 중요한 개념입니다.