더할리 클럽의 펀치입니다.
이 글에 등장하는 모든 자료는
제가 구글과 유튜브를 검색해서
모은 내용을 정리한 것인데,
바이크 구조나 정비 쪽으로는
거의 문외한이라 내용 중
잘못된 부분이 있을 수 있으니
지적해 주시면 반영하겠습니다.
자료를 정리하면서 자가 정비의 달인
흥달님의 도움을 많이 받았습니다.
깊이 감사드립니다.
소리란 무엇인가?
할리데이비슨은 진동과 소리로 탄다는
말을 들어 본 적이 있을 겁니다.
할리 엔진에서 나는 말발굽 소리 말고도
웅장하고 가슴을 때리는 배기음도
매력 포인트 중 하나입니다.
그렇다면 그와 같은 소리는
도대체 어디서 생기는 것이고,
머플러를 튜닝하면 어떤 원리로
원래의 소리가 바뀌는 걸까요?
소리의 정의
소리란 물리적인 관점에서 보면
공기의 높고 낮은 압력이 반복되면서
만들어지는 펄스(pulse)입니다.
이런 펄스가 우리 귀에 도착하면
고막을 앞뒤로 진동시키는데,
우리 뇌는 이런 진동을 소리로
인식하여 해석합니다.
소리는 다음 두 가지 요소에 따라
높낮이와 크기가 달라집니다.
<주파수>
주파수는 음의 높낮이를 결정하며,
파형이 더 짧은 주기(좌우)로 반복되면
간격이 좁아지면서 높은음이 나고,
파형이 더 긴 주기로 반복되면
간격이 넓어지면서 낮은음이 납니다.
바이크에선 엔진이 빨리 돌수록
더 높은 음이 귀에 들리고,
속도가 느려지면 낮은 소리가 들립니다.
<진폭>
진폭(상하)은 소리의 크기를 말하며,
아래위의 파형이 클수록 큰소리가 나고,
파형이 작을수록 작은 소리가 납니다.
진폭이 큰 파형은 고막을 더 크게
움직이게 하고 우리 뇌는 그것을
큰 소리로 인식합니다.
배기음의 원천
주행 중인 바이크에서 나는 소리의
원천은 매우 다양합니다.
흡기에서 공기를 빨아들이는 소리,
엔진 부품들이 움직이는 소리,
풀리나 벨트가 돌아가는 소리,
밸브가 열리고 닫히는 소리,
엔진 점화로 인한 폭발음,
고압의 배기가스가 나가는 소리,
파이프를 지나면서 나는 소리,
들과 마찰되면서 나는 소리 등등.
예상하기로는 엔진의 폭발음이
가장 큰 소리일 것 같지만, 실제로
가장 큰 소리는 배기가스가 밸브를
빠져나오면서 팽창하는 소리입니다.
바람이 꽉찬 풍선의 주둥이를 놓을 때
바람이 빠지는 소리와 같은 원리입니다.
배기가스가 워낙 고압이라 순식간에
마지막 배출구까지 도달하는데,
소리도 가스와 함께 이동합니다.
바이크에서는 이런 펄스가 엔진의
배기 밸브가 열릴 때 만들어지며,
고압가스가 배기 시스템 안으로
들어갈 때 음파도 함께 들어갑니다.
이런 고압의 배기가스가 배기 시스템의
파이프 안에 들어 있는 저압의 가스와
만나면 서로 부딪히고 어울리면서
특별한 파형이 만들어지는데,
이것이 우리가 듣는 배기음입니다.
음파의 변화
모든 자연계의 소리와 바이크의
배기음은 한 가지 소리가 아니라
여러 가지 소리가 섞인 것입니다.
예를 들어 밴드의 공연을 볼 때
여러 스피커에서 나는 소리들이
합해져 고막을 울린다고 가정합시다.
우리 귀의 고막은 매 순간 단 한 가지의
합쳐진 진동만을 감지할 수 있기 때문에
동시에 여러 가지 소리가 나도 결국
그 소리들이 합해져 고막을 때리는
'음파의 총합'을 듣는 것입니다.
두 개의 서로 다른 소리가 만나면
당연히 더 큰 소리가 날 것 같지만
실제로는 소리가 커질 수고 있고,
반대로 작아질 수도 있습니다.
이런 원리 때문에 두 개의 파형이
동시에 생기면 아래와 같은
두 가지 현상이 나타납니다.
소리의 증폭
같은 파형을 지닌 소리가 동시에
울리면 합해져서 진폭이 커지면서
더 큰 소리가 만들어집니다.
소리의 감쇄
하지만 정반대의 파형을 지닌
소리가 동시에 들린다면 서로
상쇄되어 아무 소리도 들리지
않게 됩니다.
소리의 변화
혹은 비슷한 파형을 지녔지만
주파수가 다른 소리가 동시에 들리면
소리는 변화합니다.
머플러는 이런 원리를 이용해서
소리를 더 키우거나 줄일 수 있고,
바꿀 수도 있는 것입니다.