공지사항

참고 논문:
1. 1963년 P. J. Westervelt의 논문 “Parametric Acoustic Array”
2. F. Joseph Pompei 박사 학위 논문: Sound From Ultrasound: The Parametric Array as an Audible Sound Source

1. 신기한 현상의 발견
1960년대 초, 미국 해군 음향 연구소 – “음의 속삭임을 듣다”
1950년대 말, 냉전의 긴장이 극에 달하던 시기.미 해군은 적국의 잠수함 탐지를 위한 고해상도 수중 소나 시스템 개발에 몰두하고 있었다.이 프로젝트에 투입된 젊은 물리학자 Peter J. Westervelt는 당대 최고의 음향이론가 중 한 명이었다.
실험의 시작: 깊은 바다 속 정적
하와이 근처의 넓은 해역.Westervelt와 그의 팀은 두 개의 고주파 소나 트랜스듀서를 수면 아래 배치하고 있었다.그들은 더 높은 해상도와 좁은 지향성을 가진 소나 빔을 만들기 위해 초고주파(수십 kHz) 신호를 이용하려 했다.
그런데, 이상한 일이 벌어졌다.
“뭔가 이상한 음이 들린다…”
측정 마이크로폰에서는 분명히 낮은 주파수의 소리가 감지되고 있었다.하지만 팀은 그런 신호를 보내지 않았던것이다.
“이건 오류인가? 마이크로폰 오작동인가?”
서로 다른 고주파 소스를 동시에 송신했을 뿐인데, 어디서도 발생하지 않아야 할 낮은 주파수 신호가 나타나고 있었다.
Westervelt는 곧 깨달았다. 이건 단순한 간섭이 아니었다.
  깨달음: 공기나 물은 선형이 아니었다
그는 연구소로 돌아와 비선형 음향 방정식을 다시 꺼내 들었다.Navier-Stokes 방정식의 2차 항들을 분석하던 중, 결정적인 항이 눈에 들어왔다:
cos(f1​t)+cos(f2​t)  --->(공기/물: 비선형성) --->​cos(f1​−f2​)t
그렇다. 두 개의 초음파가 비선형 매질인 물 속에서 서로 상호작용하면서,그 차이 주파수에 해당하는 새로운 음파, 즉 차주파수(difference frequency)를 생성하고 있었던 것이다.
그 순간 Westervelt는 직감했다.
“이건 단순한 소나가 아니다.우리는 지금, 보이지 않는 스피커를 만들고 있는 것이다.”

파라메트릭 어레이의 탄생
Westervelt는 이 현상을 ‘Parametric Acoustic Array’라 명명하고, 1963년 역사적인 논문을 발표한다: “Parametric Acoustic Array”, JASA (1963)