안녕하세요. 강경원 전문가입니다.
기타 줄의 음높이는 줄의 길이, 장력(당기는 힘), 줄의 굵기에 의해 결정됩니다.
같은 줄에서 프렛을 눌러 줄을 짧게 만들면 음이 높아지는 이유는 다음과 같습니다.
줄은 일정한 모양의 진동을 만들어야 합니다. 줄을 튕기면 양 끝이 고정된 상태에서 물결 모양으로 진동합니다. 이때 가장 기본적인 진동은 줄 전체가 반 파장(∩ 모양)으로 흔들리는 것입니다.
줄이 짧아지면 파장도 짧아집니다. 프렛을 누르면 실제로 진동하는 부분이 짧아집니다. 진동하는 길이가 절반이면 파장도 절반이 됩니다.
파장이 짧아지면 진동수가 증가합니다. 줄에서 파동이 이동하는 속도는 같은 줄이고 장력이 거의 같다면 거의 일정합니다. 파동의 관계식은
파동 속도 = 진동수 × 파장 (v = f × λ)
입니다.
파동 속도가 거의 일정한 상태에서 파장(λ)이 짧아지면, 진동수(f)는 그만큼 커져야 합니다.
예를 들어,
줄 길이 65cm → 약 110Hz(낮은 음)
줄 길이 32.5cm(절반) → 약 220Hz(한 옥타브 높은 음)
이렇게 진동수가 두 배가 되어 한 옥타브 높은 음이 납니다.
쉽게 비유하면, 그네를 생각하면 됩니다. 긴 그네는 한 번 왕복하는 데 시간이 오래 걸리고, 짧은 그네는 더 빨리 왕복합니다. 기타 줄도 마찬가지로 짧은 줄일수록 한 번 진동하는 시간이 짧아져 초당 진동 횟수(진동수)가 늘어나고, 그 결과 높은 음이 나는 것입니다.
그래서 기타를 연주할 때는 프렛을 하나씩 올라갈수록 줄의 진동 길이가 조금씩 짧아지고, 음도 점점 높아집니다. 이 단순한 원리 하나로 기타뿐 아니라 바이올린, 첼로, 가야금 같은 거의 모든 현악기가 음높이를 만들어 냅니다.