이종한의 음악과 오디오 이야기 – 쉰 여섯번째, 스피커, 설치와 튜닝 잘못하면 제 값 못한다.

오디오 시스템을 구성하는 모든 요소가 음질에 영향을 끼치지만 가장 직접적이고 눈에 띠게 변화를 느낄 수 있는 것은 스피커라고 할 수 있습니다. 소스기기를 통해 만들어진 신호가 앰프를 통해 증폭 되어 전기신호가 스피커를 통해 운동에너지로 바뀌어 이것이 매질을 진동시켜 소리로 공간으로 펴져 나가게 됩니다. 이소리는 공간에서 반사되고, 흡수되어 진후 귀로 전달되어 비로서 우리가 귀로 느끼게 됩니다. 스피커의 원리를 설명하자면 대개 20 Hz ~ 20 KHz 의 주파수 (초당 이십번에서 이만번 진동하는 교류신호) 가 스피커로 들어와 스피커 유닛안의 코일에 흐르면 전자석이 되어 바깥을 감싸고 있는 영구자석과 상호작용을 하여 주파수에 맞게 떨게 됩니다. 이 코일은 진동판과 연결되어 있어 소리를 내게 됩니다. [사진 : 스피커구조] 스피커와 반대의 역할을 하는 것이 마이크 입니다. 마이크는 소리를 받은 진동판이 떨면서 전기를 발생시키고, 발생된 전기를 보내주는 것이 마이크 입니다.

원리는 간단하지만 진동판의 재질이나 크기, 자석의 세기등에 따라 변화무쌍한 다양한 음색의 소리를 만들어 냅니다. 진동판의 재질은 종이, 실크, 알루미늄, 티타늄, 폴리머, 탄소섬유, 세라믹등이 쓰이는데, 아마도 세상에 있는 온갖 물질로 다양한 실험을 해 보았을 것 입니다. 스피커에 장착되어 소리를 만들어 내는 장치를 스퍼커 유닛, 드라이버라고 하는데, 이것을 한 개 또는 두개 이상 사용하여 스피커를 만들게 됩니다. 스피커의 기본적인 역할은 가청주파수 대역인 20 ~ 20,000 Hz의 소리를 평탄하게 내어주는 것인데 실제로 일직선으로 완전히 평탄하게 소리가 나오는 스피커는 없다고 말 할 수 있습니다. 왜냐하면 소리가 스피커 안에서 반사, 공진하고 공간에 나와서 반사, 흡수되면서 주파수대역별로 왜곡이 생깁니다. 스피커를 개발할 때는 무향실이라 하여 반사가 거의 없는 곳에서 테스트를 하고, 심지어는 높은 허공에 올려 놓고, 허공에 마이크를 설치하여 테스트하기도 합니다.

스피커는 Full Range, Two Way, Three Way 등으로 부르는데, 이는 주파수 대역을 하나 전체, 두 갈래, 세 갈래로 나누어서 각 유닛별로 할당을 하게 됩니다. 대개는 주파수 대역별로 하나의 유닛을 쓰지만 유닛을 두개 이상씩 쓰기도 합니다. 저음을 담당하는 유닛은 크고 무거운데 Bass Woofer라고 합니다. 중음용 유닛은 Mid Woofer라고 하며, Two Way 스피커에서는 Mid-Bass Woofer라고 합니다. 고역을 담당하는 유닛은 Tweeter라고 합니다. 고음용 트위터는 대개 돔 형태이나 리본형태의 필름을 사용한 것도 있습니다. 어떤 스피커는 전대역을 리본 형태로 구성하여 패널 형태로 만들기도 하는데, Apogee, Magnepan, Martin Logan, QUAD 같은 회사가 대표적입니다. 패널형 스피커는 공간감이 좋고, 중고역 특성이 좋은 반면에 저역재생이 어려워 저역을 보강하는 다른 유닛을 같이 사용하기도 합니다. 깊이 있는 저역을 만들려면 우퍼의 사이즈가 커야 하는데, 과거에는 15인치의 큰 구경의 우퍼를 쎴는데 요즘은 작은 우퍼를 여러 개 사용하는 것이 일반적입니다. 그래서 트위터나 미드우퍼는 한 개인데 베이스 우퍼는 두개 이상을 사용한 스피커도 많습니다.

스피커에 여러 개의 유닛을 사용한 Two Way, Three Way 스피커는 유닛이 담당하는 주파수 대역별로 두갈래, 세갈래로 나누어 주어야 하는데, Two Way인 경우 대략 2000~3000 Hz에서 두갈래로 나누고, Three Way 인 경우 대개 300~400 Hz와 2000~4000 Hz에서 세갈래로 나누어서 유닛으로 보냅니다. 이것을 Crossover 주파수라 하는데, 이런 주파수 분리장치를 크로스오버회로라고 부릅니다. 구성하는 부품은 코일과 캐퍼시터인데 Low Pass Coil, Hi Pass Capacitor 라고 하여 코일은 특정주파수이하만 통과 시키고, 캐퍼시터는 특정 주파수 이상만 통과시키는 특성을 이용한 것입니다. 음량 조절을 위해 저항을 넣기도 합니다. 오래된 스피커가 제소리를 못내고 이상하다면 캐퍼시터의 이상인 경우가 많습니다. 코일은 괜찮은데 오래된 캐퍼시터는 제값을 못 내어 크로스오버값이 바뀌기도 하고 Leakage가 발생하여, 신호 손실이 생깁니다. 대개 20년 넘은 캐퍼시터는 제값이 나오는 것이 별로 없습니다. 이것을 교체해 주면 제대로 소리가 나옵니다. 아래 그림은 간단한 Two Way Crossover 회로기판입니다. [사진 : 크로스오버]

스피커와 앰프를 연결하는 Binding Post는 각 스피커에 + (Red), – (Black or White) 한조가 일반적이나 두조가 달려 있는 것도 많습니다. 빨간 것, 검은 것 끼리 걸쇠 (Jumper)로 연결하여 스피커 케이블을 연결하는 것이 보통이나, 이 걸쇠 (Jumper)를 빼고 Red 두가닥, Black 두가닥으로 연결하는 것이 좋습니다. 이를 BI-wiring 이라 하는데, 바이와이어 케이블을 구해 연결하면 됩니다. 이는 우퍼에서 나오는 역기전력 (Back Electromotive Force)이 트위터로 들어가 음을 혼탁하게 하는 것을 막아줍니다. [사진 : 바이와이어]

대부분의 스파커는 유닛들을 통 안에 넣어서 만드는데, 이 통을 Enclosure 라고 합니다. 대개는 나무로 만드는데, 요즘은 플라스틱이나 알루미늄 같은 재료를 쓰기도 합니다. 내부의 불필요한 울림이나 공진을 막기 위해 솜 같은 흡음재로 채우기도 하고, 유닛별로 격벽을 만들기도 합니다. 그리고 유닛들이 앞뒤로 움직이며 진동을 하는데, 이를 (특히 베이스 우퍼) 원할하게 하기 위해 공기구멍을 내 놓는데 이구멍을 통해 저음이 빠져나와 반사를 하여 저음량이 증가됩니다. 그래서 이를 Bass Reflex Port (저음 반사 구멍)라고 하며, 이것이 뒤로 나와 있는 것은 뒷벽과 공간을 두어야하며 반사되는 뒷벽과의 거리에 따라 저음량이 달라집니다. 너무 가까우면 저음이 혼탁해 지고 너무 멀면 저음량이 줄어 듭니다. 저음이 너무 많거나 혼탁하면 페이퍼 타월을 사이즈에 맞게 푼 뒤에 반으로 잘라 구멍에 끼우면 효과가 있습니다. 이것이 아래로 나 있거나 전면부로 나와 있는 스피커도 있으며, 아예 없는 밀폐형도 있습니다. 초기 AR 2가 밀폐형인데, 밀폐형 스피커는 깔끔하고 타이트한 저음이 나오는 게 장점인데, 저음량을 확보하기위해 비교적 구동력이 좋은 앰프가 필요합니다. 요즘 나오는 Magico, YG Acoustics 같은 하이엔드 업체의 스피커가 대표적인 밀폐형입니다.

스피커의 설치 형태에 따라 Stand Mount 타입, Floor Standing 타입으로 부르는데 Stand Mount는 키가 작아 스탠드위에 올려 설치하도록 되어 있고, 흔히 Bookshelf 형이라고도 합니다. 과거에는 책장에 올려 놓고 사용하기도 하여 붙여진 이름인데, 견고한 철제 스탠드에 올려 놓는 것이 좋습니다. 플로어 스탠딩 스피커중 좀 작은 것은 Tall Boy 라고도 하는데, 어느 정도 높이가 있어 바닥에 바로 설치하게 되어 있습니다. 어떤 형태가 되었던 트위터의 높이는 청취자의 귀높이에 맞추는 것이 원칙입니다. 그리고 스피커는 자체 진동을 외부로 배출하는 것이 좋은데, 플로어 스탠딩의 경우는 스파이크로 지지하는 것이 좋은 소리가 납니다. 마루 바닥인 경우는 스파이크 하단에 동그란 금속받침 (Spike Shoe)를 놓고 설치하는 것이 좋습니다. 저음이 단정해 지고, 음상이 또렸해 집니다. 업체에 따라서는 스탠드마운트형에도 스파이크를 달고 철제 스탠드에 올릴 것을 권장 하기도 합니다.

스피커는 청자를 중심으로 좌우대칭이 되게 설치하고, 좌우 벽도 같은 형태인 장방형 공간에 설치하는 것이 좋습니다. 내부 공간은 적당한 반사 (불규칙한 난반사)와 흡음이 조화가 되어야 합니다. 반사가 심한 목욕탕이나 동굴 같은 라이브한 공간이나 흡수가 너무 많은 데드한 공간도 안 좋습니다. 콘서트장은 뒷벽이나 천장, 벽면은 난반사가 되고, 바닥 카페트, 관객이 흡음재가 되어 조화로운 음이 됩니다. 보통 가정의 청취환경에서는 특히 스피커의 뒤벽은 난반사 재질 (Sound Diffuser)로 하고, TV나 유리는 커튼을 치거나 천으로 커버하는 것이 좋습니다. 좌우나 천장, 뒷벽도 가능하면 난반사를 유도하는 것이 좋습니다. 사진은 하이엔드 오디오 매장의 시청실입니다. [사진: 리스닝룸]

스피커의 좌우 간격은 스피커중앙과 청자간 거리가 10피트라면, 이를 기준으로 좁히고 벌려 보며 조정하고, Toe-In 각 (스퍼커가 뒤벽을 정면으로 보는 각에서 청자 쪽으로 돌리는 각도) 조정도 하길 바랍니다. 스피커 업체에 따라 매뉴얼에 권장사항을 기재해 놓습니다. Wilson Audio는 스피커가 완전히 청자를 바라보게 설치하길 권장합니다. 간격이 좁으면 저음은 늘고 음상이 흐트러 집니다. 너무 넓으면 스케일은 커지나 음상이 번집니다. 이경우 토인이 도움이 됩니다. 고역이 쏘는 경우 토인을 안 주는 것이 좋습니다. 공간에 따라 케바케 (Case By Case) 이므로 직접 들어 보며 조정해야 합니다. 가능하면 음역대가 넓은 곡, 다양한 악기가 나오는 곡, 보컬 곡외 좋아 하는 곡 너댓개의 음악을 사용하면 좋습니다. 유튜브 음악을 틀어서, 그것도 블루투스로 전송한 피아노반주 여성 보컬로 테스트하시는 분도 있던데, 좋은 음원에 제일 좋은 재생방식으로 반복해서 들어 보며 튜닝하실 것을 권해 드립니다. Chesky Record 에서 나온 CD를 사용하거나, XLO에서 나온 Test CD등이 많이 사용됩니다. [사진 : 귀그림 CD]

지금까지 얘기한 것은 일반적인 앰프가 필요한 스피커 (Passive Speaker)를 기준으로 하였는데, 요즘은 올인원 방식으로 앰프(앰프 내장된 것은 Active Speaker라 함)나 플레이어가 내장되어 전기 꽂고, 인터넷만 연결하면 되는 제품도 많습니다. 앰프와의 매칭 신경안쓰고 쉽게 음악을 들을 수가 있어서 좋습니다.

소스기기나 앰프와 달리 스피커는 같은 스피커라 할지라도 설치환경과 튜닝하기에 따라 소리가 확연하게 달라집니다. 그냥 놓기만 하면 되지 않습니다. 사용자의 노력에 따라 스피커가 가진 능력이 100% 나오기도 하고, 그렇지 않기도 합니다. 해 보시면 그 만큼 노력한 대가를 얻으실 겁니다.

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