㏈(데시벨)
데시벨(decibel, ㏈)은 본래 소리의 세기를 측정하기 위하여 도입된 단위이다. 소리는 공기라는 매질 내에서 압력의 변화에 의하여 생겨나는 것으로, 압력의 변화가 클수록 더 큰 소리가 난다. 사람의 귀로 인식할 수 있는 가장 작은 소리의 세기는 20×10-6Pascals(Pa)이고, 고통 없이 들을 수 있는 가장 큰 소리의 세기는 약 200,000,000×10-6Pa이라고 한다. 가장 큰 소리와 가장 작은 소리의 비는 10,000,000대 1이나 되어 측정눈금에서 처리하기에 그 범위가 너무 크다. 이를 더 작은 범위의 측정눈금으로 표현하기 위해서 두 개 출력의 비를 대수값으로 표현하는 Bel이라는 단위가 만들어 졌다. 그러나 실제적으로는 Bel의 단위가 너무 커서 1/10로 줄인 decibel(㏈)이 주로 사용되기에 이르렀다. 가장 작은 소리를 기준으로 해서 가장 큰 소리를 ㏈로 표시해보면,
20×log{200,000,000×10-6Pa/20×10-6Pa}=20×log10,000,000=140㏈가 된다. 이와 같이 소리의 세기(압력)는 20×10-6Pascals을 기준인 0㏈로 한다. 일상생활에서 나타나는 소리의 세기를 보면, 다음과 같다.
침묵에 가까운 소리 : 0㏈(소리의 세기의 기준)
속삭이는 소리 : 15㏈
보통의 대화 : 60㏈
잔디깎는 기계 : 90㏈
자동차 경적 : 110㏈
록 콘서트 혹은 제트엔진 : 120㏈
탄환 혹은 폭죽소리 : 140㏈
데시벨은 이 외에도 전기·전자공학, 역학 등에서도 서로 다른 두 개의 양을 비교하는 데 사용된다. 증폭기, 감쇠기, 분배기 및 기타 전기회로나 전기소자에서 입출력 전압, 전류 및 전력을 비교하는데 사용된다. 분야별로 사용되는 예를 보면 다음과 같다.
ㅇ ㏈m : 초기에 오디오 장비에서 0VU를 가리킬 때의 전력을 1㎽로 하자는 결정이 있었다. 당시의 오디오 장비는 대부분이 600Ω의 임피던스로 만들어졌다. 따라서 0VU일 때의 전압은 0.775V가 된다. 이렇게 해서 0VU, 600Ω 및 0.775V와 같은 숫자는 오디오 분야에서 우리에게 친숙한 숫자가 되었다. 오디오 레벨을 ㏈로 표시할 때, 이 중에서 1㎽를 기준으로 해서 0㏈m으로 하는 기원이 되었다(보통 1㎽와 600Ω의 임피던스가 기준인 것으로 알고 있으나, 이것은 잘못된 지식이다. 임피던스는 어떤 값이라도 그때의 전력이 1㎽이면 된다.) 공식은 다음과 같다.
Power(㏈m) = 10×log{(Power1/1mWrms} (Power1은 비교하고자 하는 대상의 측정 전력임)
ㅇ ㏈μ: 주로 전계강도와 같은 RF신호를 측정하는 단위로 사용한다. RF에서는 50Ω의 부하를 기준으로 하여, 50Ω의 부하에서 1㎶의 전압일 때를 0dBμ라 한다. 대부분의 전계강도측정기는 계측 지시치가 ㏈μ로 되어 있지만, 중단파의 경우는 V, mV, μV로 측정되기 때문에 상대적인 비교를 위해서는 ㏈μ로 환산해야 하는데, 환산 공식은 다음과 같다.
전계강도(㏈μ) = 20×log{V/1㎶} (V는 측정된 RF 전압)
* 여기서 ㏈μ와 관련한 RF 신호를 다룰 때의 임피던스는 항상 50Ω을 전제로 한다.
ㅇ ㏈u : ㏈m에서 거론된 0 VU의 전압치 0.775V를 기준으로 하며, 0㏈u로 하는 측정단위이다.
Voltage(㏈u) = 20×log{V1/0.775Vrms} (여기서 V1은 측정된 rms 전압이다)
㏈u를 ㏈v로 부르기도 하는데, ㏈v와 ㏈V의 혼동을 피하기 위하여 ㏈v를 ㏈u로 바꾼 것이다.
ㅇ ㏈V : 회로의 임피던스에 관계없이 1V를 기준으로 하는 측정단위이다. 즉, 1 Vrms를 0㏈V로 하는 것이다. ㏈V = 20×log{V1/1V} ( V1은 측정, 비교하고자 하는 전압)
이상과 같은 기준으로 한 단위를 표시하기 위하여 ㏈다음에 m, μ, u, V와 같은 문자를 첨가하여 표시한다. 단위를 명시할 필요가 없는 상대적인 수치의 값만을 비교하는 경우에는 ㏈만을 사용하여 표시한다. 특히 이득이나 손실만을 따지는 분배기/감쇠기, 필터, 안테나, 증폭기 등에서는 ㏈만으로 표시한다.
* 여기에서 ㏈의 B는 전화의 발명자 Alexander Graham Bell의 B에서 따왔는데, 이와 같이 인명에서 가져온 단위의 기호들은 항상 대문자로 표기함을 원칙으로 하고 있다.
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