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최종 음질재생 영역을 담당하는 스피커
스피커의 종류와 형태
Hi-Fi 홈오디오든 Car오디오든 전체 시스템에서 스피커가 차지하는 비중은 상당하다.
스피커 이론은 간단하면서도 복잡한 변수들이 숨어 있으며 그런 변수들의 조합으로 인해 새로운 스피커 유닛들이 계속 개발되고 개선되는 과정에 있는 것이다.
이번 달부터 스피커 이론에 접근하면서 이해해 보도록 하자.
글 / 김유진 (ALLO-SPEAK 대표)
포스텍스그룹 음향연구소에서 연구원으로 지냈으며
많은 유명 스피커 유닛을 개발한 엔지니어이다.
홈페이지 : www.speaker.pe.kr
다른 시스템의 영역과는 달리 스피커는 전기 신호를 아날로그인 음성신호로 변환시키는 최종 음질재생영역에 속한다. 아무리 좋은 앰프나 소스가 있다고 해도 스피커에서 제대로 음을 재생시켜 주지 못한다면 무용지물이 아닐 수 없다. 일반적인 스피커 이론은 카 오디오나 홈오디오나 구별되지 않는다. 단지 카 오디오에서는 고신뢰성을 받쳐줘야 하고 자동차 실내 재생에 맞게 세팅되고 튜닝될 따름이다.
카 스피커의 일반적인 특성을 살펴보면 신뢰성에서 까다롭다. 온도변화, 자외선, 염수, 고습시험에 모두 합격해야 한다. 온도변화시험은 40℃와 105℃방치 및 동작시험에 통과되어야 하고 자외선에서 에지의 갈라짐이 없어야 한다. 또한 염수분무시험 및 항온항습시험에도 모두 통과되어야 카 스피커라 할 수 있다. 물론 유통되는 모든 카 스피커들이 신뢰성 시험에서 만족한다고는 볼 수 없다. 또한 장착성이 좋아야 하며 차내 공간을 고려한 음질 및 특성 설계가 되어져야 한다.
여기서 카 스피커의 장착은 인스톨러들에게 맡기기로 하고 앞으로 음향기초이론, 스피커 유닛의 원리 및 이론, 설계포인터, 재질에 따른 음질 및 특성 변화, 구조에 따른 음질 및 특성 변화, 스피커 인클로우저 이론, 네트워크 이론 등에 관해 이야기 하고자 한다.
가급적 쉬운 내용으로 연재하겠지만 간혹 조금 어렵고 난해한 내용이 있을 수 있다는 것을 미리 밝혀둔다. 모든 내용을 이해해야 되는 것은 아니므로 난해한 내용은 참고만 하시길 바란다.
먼저 스피커 유닛의 종류 및 특징과 형태에 대해 알아보자.
1.유닛의 종류
ⓐ풀레인지 유닛
하나의 유닛으로 저음에서 고음까지 모두 재생한다. 1개의 콘지로 모든 주파수를 담당하는데 이상적이기는 하지만 좋은 소리를 만들기 위해선 무척 어렵고 한계(도플러 현상)가 있기 때문에 소형차량 순정용 외에는 잘 사용되지 않는다.
ⓑ더블 콘 유닛
하나의 스피커 유닛 보이스 코일에 저음용 콘지와 고음용 콘지를 부착한 형태이며 다시 말해, 센터 캡 대용으로 고음용 콘지를 부착한 형태이다. 결국 유닛 하나에 저음, 고음 재생을 할 수 있도록 만든 것이다. 주파수 특성은 전체적으로 평탄하나 음질은 좋지 않다. 특히 과도 특성에서 센터 콘이 펄럭이는 소리가 많이 나며 시끄럽게 들린다. 주로 저급품의 스피커에 많이 쓰이며 자동차 순정용으로도 많이 사용된다.
ⓒ코엑셜(동축형) 유닛
저음, 고음 유닛 2개를 하나의 유닛으로 만들어진 형태를 말한다. 가상동축이라고 하며 탄노이의 플로어 스탠드형 스피커가 이러한 형태를 사용하며 주로 자동차용 스피커(애프터 마켓용)에 많이 사용되고 있다.
2.유닛의 특징과 형태
ⓐ콘형
종이펄프, PP계열, 카본섬유, 아라미드섬유(케블라), 유리섬유, 특수재질 등을 원료로 원추형(삼각풀)형태로 만들어서 사용한다. 재료는 현재 아주 다양하다. 세라믹 및 금속 종류도 있으며 재질에 따라서 음질이 차이가 난다. 또한 형태에 따라서 스트레이트, 단일 커브, 이중 커브, 파라 커브, 지수 커브 등으로 다양하며 특성 및 음질에 많은 차이를 나타낸다. 가장 일반적으로 사용하므로 대부분의 홈오디오 및 차량용에 있는 스피커의 형태이며 우퍼와 미드레인지의 형태이다.
ⓑ혼형
중음용, 고음용으로 많이 쓰이며 진동판에 마치 트럼펫과 같은 모양을 결합해서 능률이 좋은 음을 만들어 낸다. 진동판의 재료로는 티타늄, 알루미늄, 마이카, 베클라이트 등이 사용된다. 혼형은 지향성이 좋지 못하여 디퓨져라고 부르는 음향렌즈를 부착하는 경우도 있다. 음질은 순수 원음이 혼에서 왜곡되지만 이러한 왜곡된 음질을 좋아하는 사람도 있다.
ⓒ돔형
고음용으로 많이 쓰이며, 돔 모양으로 둥글게 생긴 형태의 유닛을 말한다. 보통 볼록한 면이 스피커 시스템 앞으로 향하지만 반대로 하게 하는 경우도 있다. 반대의 경우를 역돔형이라 한다. 재료는 경질금속이나 플라스틱 필름으로 만드는 하드 돔과 실크나 테트론으로 만든 소프트 돔으로 나누어진다. 돔형은 지향특성이 좋으므로 대부분의 트위터에 사용되어 진다.
ⓓ리본형
진동판이 얇은 리본 모양처럼 생겼으며 진동막에 전류를 흘려서 진동판이 진동을 하여 소리를 만들어 준다. 앰프와의 결합을 위해 매칭 트랜스 등이 필요하다.
ⓔNXT형
최근에 나온 신기술의 스피커이며 사각형의 진동판에 엑츄레이트를 부착하여 소리를 만드는 스피커로 두께가 극단적으로 얇고 무지향성을 가졌으며 상업용으로 포스터나 그림을 표면에 부착하여 액자형으로도 만들 수 있는 스피커이다. 필자도 몇 번 만들면서 검토해 보았는데 음질상의 문제를 극복하는 것이 최대의 과제이다.
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