우리에게는 귀가 있기 때문에 소리를 들을 수 있다. 하지만 어떻게 듣는 것일까? 귀에 대해서 알아보자.
1. 소리란 무엇인가
소리란 진동이다. 목에 손을 대고 말을 해 보면 성대가 떨리는 것을 알 수 있다. 바이올린이나 첼로의 현을 연주하면 현이 진동을 하여 소리가 난다. 소리는 진동을 통해 나타나는 것이다. 이렇게 진동이 시작되면, 주변의 공기도 같이 진동하게 돼 이것이 우리의 귀에 닿게 되는 것이다. 이렇게 진동하는 어떤 것 때문에 공기도 떨리게 되는 것을 ‘소리’라고 한다.
2. 귀의 내외부 구조
귀는 외이, 중이, 내이로 이루어져 있다. 그리고 외이와 중이의 경계에 고막이 있다.
2.1. 외이
외관상 눈에 보이는 귀는 외이 중에서도 귓바퀴뿐이다. 외이는 이 귓바퀴부터 고막까지의 길이이다.
귓바퀴에서 모아진 소리가 ‘외이도’라는 통로를 통해 중이의 입구에 위치한 고막에 도달하는 부분을 우리는 ‘외이’라고 부른다. 이를 다른 표현으로 바꾸면, 소리가 귓바퀴에서 시작하여 고막에 이르는 경로 전체를 ‘외이’라고 설명할 수 있다.
전체적으로 외이는 소리를 모으는 역할을 한다.
2.2. 중이
중이는 고막으로 들어온 소리의 볼륨을 높인다.
고막은 아주 작은 공기의 진동에도 민감하게 반응한다. 소리의 도달로 인해 고막이 움직이며 이 움직임은 인접한 청소골에게도 전해져 그 역시 진동하게 된다. 이 청소골은 세 개의 아주 작은 뼈로 이루어져 있는데 모루뼈, 망치뼈, 등자뼈가 그것이다. 여기서는 고막으로 전해진 소리를 약 50배 키우는 일을 한다. 스피커의 역할인 것이다.
모루뼈, 망치뼈, 등자뼈를 간단히 알아보자.
망치뼈 : 망치는 못을 두드려 박는 도구이다. 망치뼈의 생긴 것이 망치와 닮아서 붙여진 이름이다.
모루뼈 : 모루는 대장간에서 흔히 볼 수 있는데, 달군 쇠를 망치로 두드릴 때 받침대로 쓰는 도구이다. 모루뼈의 모양이 모루와 닮아서 붙여진 이름이다.
등자뼈 : 등자는 말의 안장 옆, 말의 배 쪽에 달린 것으로서, 말을 탈 때 발을 올리는 발판이다. 이 또한 등자와 생김새가 비슷해서 붙여진 이름이다.
2.3. 내이
내이의 다른 이름은 달팽이관이다. 달팽이처럼 생겼기 때문에 붙여진 이름이다.
피아노 건반은 88개이지만, 이 달팽이관의 감각 세포는 약 2만 개나 된다. 피아노보다 더 높은 음역, 피아노보다 더 낮은 음역에 반응하여 진동한다. 달팽이관에 있는 감각 세포가 자극을 받아 진동하게 되면, 이 정보는 청신경을 통해 대뇌로 전송된다. 그 후 대뇌에서는 이 공기의 진동(소리)을 구별하여 악기 소리인지, 내 친구의 소리인지를 구분한다.
3. 귀 이명
귀 이명은 실제로 소리가 없어도 무언가 들리는 것처럼 느껴지는 현상으로, 보통 난청과 함께 나타나는 경우가 많다. 달팽이관 내의 유모 세포의 기능 이상이나, 정보의 전달 및 변환 과정에서의 문제가 있을 경우, 이로 인해 여러 문제가 발생할 수 있다. 이러한 증상의 원인은 귀 자체의 문제일 수도 있지만, 노화 등에 의한 뇌의 문제로 인해 발생할 수도 있다. 혹은 청각 세포가 데미지를 받아서 나타나는 현상일 수도 있다. 따라서 정확한 환자의 판단은 전문 병원에 문의해야 한다.
4. 높은 곳에 가면 귀가 멍해져요!
비행기를 탈 때뿐만 아니라, 고층 건물만 올라가도 귀가 멍해진다. (필자는 예전에 살던 15층 집에 처음 이사하던 날에도 그랬다가 살면서 적응하는 건지 점차 좋아졌다) 그리고 심하면 약간의 두통이 생길 때도 있다. 높은 곳에서 귀가 멍해지는 이유는 안과 밖의 기압 차이 때문이다.
소리란 공기의 압력 차이로 전달되는 정보이다. 공기는 압력이 낮은 상태로 주기적으로 변하면서 소리를 만든다. 따라서 귀는 소리를 잘 파악하기 위해 공기압의 변동에 세심하게 반응하는 것이다.
그런데 이런 공기의 압력은 높이에 따라 달라진다. 위로 올라갈수록 압력이 낮아진다. 귀 바깥의 압력이 너무 빠르게 변하면 안쪽의 압력이 외부의 압력을 따라가지 못할 때가 생기는데, 이 때 생기는 압력의 차이로 인해 멍해지는 것이다.
이 증상은 시간이 지나면 내부의 압력과 외부의 압력이 같아지고 귀도 익숙해지면서 잠잠해진다. 내이에 존재하는 유스타키오관이 고막의 내부 압력을 유지하는 데 큰 역할을 수행하기 때문이다.
그렇지만 좀 더 빠르게 증상을 완화하고 싶다면, 침을 삼키거나 껌을 씹는 것 혹은 기지개를 켜는 것이 도움이 된다. 그러면 유스타키오관의 끝을 열어주어 외부와 내부의 압력이 비슷해지면서 증상이 좋아질 것이다.
5. 번외. 비행기의 기압 조절
비행기는 아주 빠르게 땅 위와 하늘을 왔다 갔다 한다. 그럴 때마다 공기의 압력이 심하게 변할 텐데, 어떤 원리로 기압을 조절하는 것일까.
비행기에는 항공기 여압장치라는 것이 있다. 이것의 역할은, 첫째로는 하늘을 나는 동안에 비행기 안에 공기를 계속 넣어 내부의 압력을 대기의 압력보다 높게 유지하는 것이다. 그리고 둘째로는 산소를 충분히 공급하여 땅 위의 상태와 비슷하게 유지한다. 비행기는 이렇게 기압을 조절한다.
그렇다면 왜 비행기는 세계에서 가장 높은 에베레스트산보다도 10~12km는 높게 날까. 그보다 낮게 날면 안 되는 것일까.
지구 주위에는 대기권이 있어서, 어느 정도의 높이까지는 고도에 따라 기온의 변화가 있다. 대류권은 바람이 불고 지형의 영향에 따라 기류가 불안정한데, 이 높이에서는 비행기가 비행하기에는 매우 적합하지 않다. 그래서 이곳을 벗어나 성층권에서 비행하게 된다. 성층권은 기온의 변화가 거의 없어서 바람도 물결도 없이 기류가 안정되어 있어서 비행하기에 적합하다.
이렇게 높이 비행을 하기 위해서는, 비행기 안의 압력 조절이 필수적이다. 보통 2400m 정도의 높이까지는 비행을 하더라도 사람에게 별다른 문제를 일으키지 않는다. 그래서 비행기 안의 압력도 2400m를 기준으로 조정한다.
그래서 12km라는 엄청난 높이를 날아도 승객들은 별로 불편하지 않은 것이다.