초음파
1. 음파의 일종
1.1. 개요
超音波, ultrasonic sound
초음파는 사람이 들을 수 있는 주파수보다 더 높은 주파수를 가지는 소리 혹은 파동이다. 참고로 일반적인 성인은 20 kHz 이상의 높은 소리는 듣지 못한다. 물론 개인마다 차이가 있고 특히 나이에 따라 차이가 있다. 일반적으로 어릴수록 더 높은 음을 들을 수 있다. 그리고 개, 고양이, 박쥐, 돌고래 등의 많은 동물들은 사람보다 높은 주파수의 소리를 들을 수 있다. 이 점을 이용해서 개만 들을 수 있는 피리도 만들어졌다.
초음파를 만드는 방법에는 여러 가지가 있지만, 압전소자에 고주파 전류를 흘려서 빠르게 진동시키거나, 자성 물체에 대해 자기장을 변화시켜 진동하도록 해서 초음파를 발생하는 방식이 많이 쓰인다.
초음파는 매우 다양한 분야에서 활용된다.
1.2. 의료용 이용
의료용으로 도입된 것은 1950년대 영국 글래스고에서였다. 당시 기술로는 태아 초음파의 경우 어느 정도 성장한 임신 중기 태아의 머리정도만 확인할 수 있는 수준. 미국 같은 선진국에서도 의료용으로 대중적으로 보급된 것은 1970년대 말에 이르러서였고, 80년대에는 개도국의 중산층 이상 가정에서도 접근이 가능해졌다.[1] 지금은 그 기술이 더욱 발달해 입체 초음파까지 널리 보급된 상황이다.
의료용으로는, 초음파를 이용해서 내부 장기나 태아를 촬영하는 "초음파 검사"가 가장 흔하고 널리 알려진 예지만 별다른 예비 없이 필요하면 즉시 검사가 가능하다는 장점 때문에 산부인과 외에도 심장, 신장/방광, 간/췌장, 갑상선 및 기타 장기에 종양 유무나 결석 유무의 확인, 경동맥 협착 여부, 혈액의 흐름은 정상인지 등을 확인에 쓰이고, 심지어 근육과 인대손상을 확인하기 위해 정형외과에서 사용하기도 한다. 또한 초음파 검사는 값싸고, 장비의 이동이 가능하며, 방사선이 없다는 장점이 있다. 의료보험은 안됐었으나 2013년 10월부터 4대 중증질환에 대해 우선 급여 적용이 되도록 변경되었다. 심평원 홈페이지
다만 초음파는 뼈를 투과하지 못하기 때문에 두개골에 둘러싸인 뇌는 검사할 수 없다.(TCD 검사는 가능) 그러나 2세 미만까지는 두개골이 완전히 닫히지 않고 남아있는 숫구멍(fontanelle)을 통해 제한적으로 초음파를 통한 뇌 검사가 가능하다.
산부인과에서는 임신기간 동안 정기적으로 초음파 검사를 해서 태아의 이상 유무를 추적한다. 물론 의료목적이 아닌 태아의 기념 촬영처럼 쓸데없이 초음파 검사를 하는 것은 피해야 한다. CT에서와 마찬가지로 촬영한 초음파 영상을 겹겹이 쌓아 3D로 재구성할 수도 있다.
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태아의 초음파 사진. 출처:위키피디아[* 참고로 이 예제 사진은 포샵질이 아닐까 싶을 정도로 잘 나온 편에 속한다. 실제 초음파 사진은 머릿속에서 태아의 이미지를 구성하고 그 상상에 꿰어 맞춰도 형태가 보일까말까한 경우가 대부분이다.
초음파 검사 기계는 보통 이렇게 생겼다. 크게 모니터와 제어판, 그리고 초음파를 쏘는 트랜스듀서(프로브)로 구성되어 있다. 기계 자체의 구성은 굉장히 단순하기 때문에 노트북 수준으로 소형화시킬 수도 있다. 소형화 시켜 위급한 상황이 발생했을 경우 들고다니기 편하게 만드는 것이다. 응급실 및 앰뷸런스에서도 사용한다.[image]
출처:위키피디어
배나 가슴 등의 검사 부위에 초음파용 젤[2]을 바른 후, 의사(혹은 방사선사)가 프로브를 잡고 쓱쓱 문질러가며 모니터 화면을 보면서 진찰하고, 중요장면은 화면 캡처[3]를 한다. 캡처하는 순간에 삑 소리가 나는데 놀라지 말자. 그냥 카메라 셔터 소리라고 생각하면 된다. 사진을 남기는 일 자체를 이상이 있는 것과 연결지어 지레 짐작하여 불필요하게 걱정할 필요가 없다. [image]
트랜스듀서. 출처:위키피디어
초음파 검사 외에도 종양을 제거[4]하는데 초음파가 사용되며, 치석의 제거(스케일링), 지방흡입 수술이나 조직 생검[5]의 보조적 역할 등에도 사용된다.1991년에 어느 병원에서 '''소름끼치는''' 실제 초음파 사진이 찍혀서 해외토픽으로 뜬 적이 있다. 개인차가 있겠으나, 정말이지 소름끼치니 심약자라면 링크는 함부로 누르지 말 것을 권한다. 링크 궁금한 사람을 위해 설명을 하자면, 소름돋는 검붉은 빛이 돌며 어떤 얼굴 형체가 보인다.
포항공과대학 생체광음향 의료영상 연구실에서 개발한 광음향 초음파 영상 진단 방식으로 초음파를 활용하여 레이저를 도입하여 개발 중이다.
1.3. 산업적 이용
산업적으로는 측정이나 가공 등에 사용된다.
- 수중 물체의 탐지나 거리 측정, 해저의 형태를 알아내기 위한 소나에 사용된다. 물체나 해저에서 반사된 음파를 측정해서 거리와 방향을 알아내어 활용하는 것이다.
- 물질의 용해성이나 분산도를 증가시킬 때 사용한다. 쉽게 얘기해서 초진동으로 용매에 닿는 물질의 표면적을 극대화시켜 용해도를 높이거나 물질 자체를 진동시켜 그 분산도를 높이는 것. 초음파 특성상 대개 물이나 아님 비인화성 액체를 초음파의 전달 물질로 이용한다. 아래 보기처럼 흔히 소니케이터(sonicator)로 잘 알려진 기기가 바로 그것. 실생활에서는 안경이나 시계 등을 세척하는데 사용된다. 세척액을 넣고 작동시킨 후 세척할 물건을 담그면 된다. 안경점이나 귀금속가게에 흔히 있는 그것.
- 가습기에 사용된다. 가습 방식에는 여러 가지가 있지만 제일 흔한 것이 초음파를 쓰는 방식이다. 정확히는 빠르게 진동하는 진동판이 물을 미세한 물방울로 만들어 뿜어내는 것이다.
- 말랑말랑한 물체를 깔끔하게 자르는 데 사용된다. 초음파 커터 참고.
- 유리 가공에 쓰인다. 초음파 가공 참고
- 물체의 접착에 쓰인다. 초음파를 이용해서 녹여서 붙이기 때문에 초음파 용착이라고 한다. 고주파의 초음파를 맞은 물체는 미세하게 진동을 하면서 마찰열을 내는데, 이 열로 플라스틱이나 비닐 등의 소재를 녹여 접착하는 것이다.
- 가끔 고급차에는 와이퍼 대신 초음파 와이퍼가 있다.
- 캐논의 카메라에 있는 센서 클리닝 기술은 초음파진동으로 센서의 먼지를 털어내는 것이다.
1.4. 군사적 이용
1.5. 동물의 초음파 이용
동물도 초음파를 이용한다. 잘 알려진 바와 같이, 박쥐는 초음파를 내서 벽이나 물체에 반사되어 오는 초음파를 이용해서 물체와 먹이의 거리와 방향을 탐지한다. 이를 반향정위[7](echolocation)라 한다.
밥벌이(?)다 보니 박쥐는 100 kHz 이상의 고음, 심지어는 200 kHz 까지도 들을 수 있다. 그외 돌고래를 포함하는 이빨고래가 초음파를 사용한다. 머리 쪽으로부터 초음파를 쏴서 먹이를 찾는데 이용한다. 고래끼리의 의사 소통에도 초음파를 사용한다.
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이빨고래의 초음파. 머리 윗 부분에서 발신, 아랫 부분에서 수신. 출처 : 위키피디어
2. 포켓몬스터의 기술
동굴 등지에서 주뱃을 만날 때, 주뱃이 쓴 이 기술에 자신의 포켓몬이 혼란 상태에 빠져 곤경에 처한 적은 포켓몬을 했다면 한 번쯤, 아니 몇십 번은 있었을 것이다. 그래서 혼란기 하면 잘 생각나는 기술. 허나 놀랍게도 명중률이 55밖에 안되는데도 불구하고 이상하게 잘 맞는 기술일 것이다.
같은 혼란기인 이상한빛과 비교하자면, PP가 2배 더 많지만, 명중률도 그만큼 낮다.
6세대에서 소리 계열 기술이 '''대타출동을 관통'''하게 되면서 간접적이지만 상당한 버프를 받았다. 명중률이 너무 낮아 채용될 가능성은 없지만, 이상한빛과 차별할 수는 있게 됐다.
7세대에서는 혼란 자해 확률이 1/3으로 감소되어, 이 기술도 피해를 보게 되었다.
[1] 그러다보니 1980년대 이전에는 쌍둥이 임신 사실을 모르고 낙태를 한 후, 한 태아만 보고 낙태가 종료된 줄 알았다가, 낙태시술로 손상된 신체와 장기를 얻게 된 남은 아이가 태어난 일이 간혹 발생하기도 했다[2] 초음파는 공기 중과 몸 속에서 속도 차이가 많이 나서 트랜스듀서와 피부 사이에 공기가 들어가있을 경우 오차로 인해 영상이 잘 안나오기 때문에 이 공기층을 없애기 위한 것. 젤을 바르면 끈적거리는 기름 같아서 기분이 별로일 수도 있겠지만 검사 끝나고 주는 페이퍼 타올로 닦으면 흔적도 없이 말끔히 닦이므로 걱정할 필요 없다. 주 성분이 알콜이라 사실 닦지 않아도 끈적거리지 않고 잘 마른다.[3] 영상 캡처는 검사 종류를 막론하고 매우 중요한 작업이다. 검사를 했다는 증거니까.[4] 고강도 집적 초음파(HIFU; High Intensity Focused Ultrasound) 등[5] Biopsy. 병변으로 의심되는 조직을 직접 채취하는 것인데, 초음파는 무엇보다 실시간으로 영상 확인이 가능하고 방사선 피폭도 없이 간편하기 때문에 생검에 큰 도움이 된다.[6] 자동차의 범퍼에 달린 그것[7] 반사된 것을 이용해서 위치를 정한다는 뜻.