오디오의 목적은 결국 좋은 음질의 음악을 듣기 위함이다. 이 좋은 음질을 듣기 위해서는 많은 구성 유닛들에 관심을 가지게 되는데, 카 오디오에 있어서는 핵심적인 유닛들이 헤드유닛과 앰프, 그리고 스피커라 할 수 있다. 이 중 스피커는 소리의 최종 단계이기 때문에 많은 이들에게 관심의 집중이 되고 있다.
스피커(SPEAKER) 본래의 말은 라우드 스피커(LOUD SPEAKER), 즉 '확성기'이다. 초기의 스피커는 사람의 목소리를 크게 하는 일에서 출발했다. 지금의 스피커는 앰프로부터 증폭된 전기 진동을 기계 진동으로 바꾸는 출력변환기이다.
◆스피커의 역사
스피커가 널리 사용하기 시작한 것은 1930년대이며, 주로 라디오에 사용되었다. 그러나 그 당시에는 자석을 만드는 기술이 시원치 않아서 필드코일을 철심에 감아 영구자석 대신 사용하였다. 쇠붙이에 구리철사를 감은다음 이 철사에 전류를 흘려보내면 자석이 되는데, 바로 이러한 원리를 사용했다. 그 다음에는 꾸준한 발전이 일어났다. 1925년 라이스 켈로그 스피커로 요즘 사용하는 스피커의 선조격이다. 1940년대에 제임스 B.랜싱에 의하여 38Cm 짜리의 저음용 유닛과 고음용 유닛을 동축에 장착시킨 이 스피커 시스템으로 진정한 하이파이의 세계가 열리게 되었다.
1946년 클립시가 만든 클립시혼 이란 스피커 시스템은 능률이 104데시벨로 1와트의 출력으로 1미터 거리에서 대포소리를 옆에서 듣는 것이나 다름없는 엄청난 음량이다. 미로와 같은 경로를 통해서 흘러나오는 이른바 접지형 저음용 혼을 사용하고 있는 이 스피커는 아직도 여전히 생산되고 있다. 1954년 에드가 M.빌슈어란 사람은 AR1이란 스피커를 제작하였는데, 최초의 어코스틱 서스펜션방식의 스피커를 만들었다. 바로 이 스피커로 인하여 보통 크기의 방에서도 하이파이 음악감상이 가능하게 된 것이다. 그 빌슈어는 1960년에 돔형 스피커를 AR3라는 모델에 적용했다. 요즘 트위터에 달려있는 것이 바로 그때 개발되었다.
◆스피커의 원리
일반적으로 스피커라고 하면, 우리는 원추형(콘형)으로 되어있는 이른바 전기역학적(electrodynamic)스피커를 연상하게 된다. 간단히 말해, 스피커는 원통형으로 감긴 보이스코일을 영구자석 주위에 피스톤 모양으로 움직이게 만들어 놓은 것이다. 독일의 전기 기술자인 지멘스에 의하여 처음 세상에 선보인 이 전기역학적 스피커의 동작 원리는 다음과 같다. 먼저 교류형태로 되어있는 음성전류를 앰프에서 스피커의 보이스 코일로 흘려보내 주면 일종의 자장이 생기게 된다.
이 자장은 영구자석의 자장과 상호작용을 하여 보이스코일을 앞뒤로 움직이게 만든다. 한편 보이스코일에는 원추형 진동판이 붙어있는데, 코일의 움직임에 따라 이 진동판이 앞뒤로 움직이게 되고 그럼으로써 이른바 음성전류가 소리로 바뀌게 되는 것이다. 아마도 오디오 기기 가운데 전기에너지를 소리 에너지로 바꾸는 장치인 만큼이나 그 종류와 형태가 다양한 것은 없을 것이다. 그러나 스피커만큼 그 구조와 동작원리가 단순한 것 또한 없을 것이다.
다음은 스피커에 대하여 좀더 자세히 알아보도록 한다. 스피커란 말 그대로 말하는 것이다. 그러나 주된 임무는 스피커에 입력된 전기신호를 음파로 바꾸기 위해 대부분의 스피커에는 자기회로가 내장되어 있다. 이것은 마그네트와 플레이트 캡이 이루는 자기장 사이로 보빈을 집어넣고 보빈 주위로 보이스코일을 휘 감아 입력된 전기신호가 자기장내에서 반발되는 진동으로 보빈과 같은 몸체를 이루는 진동판을 진동시킨다는 원리이다.
거기에 진동판이 정확한 댐핑을 가질 수 있도록 비틀림이나 활동을 억제하는 댐퍼(코러게이션)와 에지(써라운드)가 더해져 있다. 우퍼(저음) 스코커(중음) 트위터(고음) 등 여러가지 스피커가 있으나 그 구조는 거의 같다. 스피커를 제작할 때는 초기부터 그 성격을 부여하며 보급형에는 페라이트 마그넷이 고급형에는 네오디뮴 마그넷이 장착되는 것이 일반적인 추세인데 마그넷은 보빈에 감겨진 보이스코일과 함께 음압을 결정하는데 지대한 영향을 준다.
세상의 모든 소리에는 정위상과 역위상이 있다. 정위상과 역위상은 인간의 귀로는 판별이 불가능하며 분명히 둘 다 같은 소리로 들리지만 그 위상은 180도 반전되어 있어 정위상과 역위상이 만나면 소멸된다. 이러한 음향이론은 적용범위에 따라 대단히 중요한 결과를 얻을 수도 있고 반대로 실패할 수도 있다.
스피커의 제작과 장착에 그대로 적용되고 있다. 스피커가 음을 재생할 때는 전면부는 저위상, 후면부는 역위상을 방사해내는데 이 둘을 가로막지 않으면 서로 간섭을 하여 완전히 사라지진 않지만 상당한 음압이 소멸된다. 이것을 완전히 차단하기 위해서 인클로우저가 필요하게 된다.
인클로우저의 용적은 음역별로 그 최소 필요용적도 달라지는데 고음 유니트라면 다르지만 저음 유니트라면 사이즈에 비례해 넓은 용량이 필요해진다. 따라서 4인치 가량의 중역대 스피커라면 도어 내부의 빈공간으로도 충분하지만 8인치 이상의 우퍼라면 100미터 이상의 넓은 공간이 필요해진다.
◆스피커의 분류
*무빙 코일 다이나믹형 스피커
-일반적으로 가장 흔하게 쓰는 스피커로서 종류가 여러가지다.
*소프트 돔형 스피커
-진동판으로는 실크, 플래스틱, 폴리 에스테르 폼 등의 유연한 재질을 사용한 스피커다. 하드 돔형에 비하여 초고역 재생에서 정확한 피스톤 운동이 이루어지지 못한다는 지적도 일부 있지만 실크 재질을 사용한 고가 제품의 경우 하드 돔보다 월등한 섬세한 소리를 들려준다.
고품질 실크 돔형 스피커로는 다인 오디오, 스켄 스픽, 모렐, 오닥스, 비파 등이 유명하다.
*하드 돔형 스피커
-진동판의 재질로 알루미늄, 티타늄, 세라믹 등을 사용한 스피커다. 음질 경향은 시원시원하고 다이나믹스가 크다. 또한 소프트 돔에 비하여 음의 확산이 넓다. 보이스 코일에 발생하는 열을 금속 진동판을 통하여 방출시키므로 파워핸들링에 유리하다고 하기도 한다. 그러나 가장 큰 약점은 금속 재질의 진동판의 공진으로 인하여 고역의 피크(21~27kHz)가 생기는 것이다. 대표적 메이커는 포칼, MB쿼트, 비파 등이 있다.
*페이퍼 콘형 스피커
-가장 오래 전부터 사용된 재질이며 현재도 가장 많이 사용되는 재질이다. 페이퍼 콘이라고 해서 낡은 기술이라고 생각하면 오산이다. 특히 스켄스픽, 비파 등에서 비압축 성형 진동판을 이용한 고품질의 페이퍼 콘이 생산되어 많은 하이엔드 업체에서 채용하고 있다. 음질 경향은 개방적이고 호쾌하다. 대표적 유닛은 스켄스픽 18W8545가 있죠.(페이퍼와 카본을 혼합)
*폴리프로필렌 콘 스피커
-약칭해서 PP콘이라고 불리는 재질이며 현재 많이 사용하고 있다. 저 왜율과 평탄한 주파수 특성이 특징으로 다인 오디오와 스켄스픽, 비파, 시어스에서 생산 되죠.
*케블라 콘 스피커
-케블라는 방탄복에도 사용되는 재질로 PP콘에 비하여 좀더 세밀한 음의 묘사가 가능하다고 한다. 고역에서 분활공진을 잘 제어하면 훌륭한 재생음을 얻을 수 있다. 포칼과 이톤이 가장 유명한 메이커다. 하이엔드 오디오의 우퍼에 많이 쓰인다.
*금속 재질 스피커
-알루미늄이나 마그네슘 등의 진동판을 사용한 스피커로 아직까지는 널리 사용하지 않지만 시어스나 벨로다인 등에서 사용한다. 내부 댐핑이 작아서 고역에서의 진동판의 분활진동이 있으나 이를 잘 제어하면 섬세한 재생음을 얻을수 있다. 이 밖에도 정전형, 리본형, 이온형, 초음파형 등이 있지만, 카 오디오로 이용되는 경우가 거의 없다. 재생대역에 의해서 구분할때는 풀레인지, 트위터, 미드레인지, 미드우퍼,서 브우퍼로 크게 구분한다.
·트위터는 고음대역을 전문으로 재생하는 스피커를 일컫는다.
·미드레인지는 중음대역을 담당하여 재생하는 3-4인치 콘형 또는 돔형을 말한다.
·미드우퍼는 보통 5-6인치 또는 8인치의 콘형 스피커로서 미드베이스 대역을 재생하는 스피커를 말한다.
·서브우퍼는 저음만을 전문으로 재생하는 스피커를 말한다. 카 오디오에서는 서브우퍼의 역활이 참으로 중요하다. 5-6인치 미드우퍼에서 재생하기 힘든 저역을 보다 큰 구경의 서브우퍼로 재생하므로서 저역을 보강하는 것이 목적이다. 10-18인치의 대구경 스피커가 여기에 사용된다.
·풀레인지 스피커는 말그대로 전 대역을 모두 하나의 스피커에서 재생하는 스피커를 말한다. 여기에는 동축형 스피커 그러니까 하나의 콘형 안에 고음재생 유닛이 함께 붙어 있는 종류(코엑셜)와 싱글 콘으로서 콘 하나로 전대역을 재생하는 종류가 있다. 또한 더블 콘이라고 하여 콘형 안에조그마한 콘이 하나 더 붙어 있는 것도 있다.
풀레인지 유닛에서 코엑셜과 더블 콘형의 차이점은 진동을 같이 하느냐 따로 하느냐의 차이이다. 더블 콘형은 하나의 진동판에서 같이 움직이며 코엑셜은 하나의 스피커안에 2개의 스피커 유닛을 가진 것처럼 별도로 진동하는 유닛이다. 아무래도 따로 진동하다보니 각각 담당하는 대역의 분리가 확실하다. 게다가 하나의 스피커 중심에 고음유닛이 붙어 있으므로 고음과 저음의 위상동축을 이루면서 더블 콘형보다는 훨신 명확한 재생을 해준다.
이상적으로는 풀레인지 스피커가 좋다고 생각할지도 모르지만 실제는 하나의 스피커에 서 모든 대역을 재생하는 것이 현실적으로 불가능하기 때문에 현재까지는 멀티유닛방식이 가장 이상적인 스피커 시스템으로 사용되고 있다.
스피커(SPEAKER) 본래의 말은 라우드 스피커(LOUD SPEAKER), 즉 '확성기'이다. 초기의 스피커는 사람의 목소리를 크게 하는 일에서 출발했다. 지금의 스피커는 앰프로부터 증폭된 전기 진동을 기계 진동으로 바꾸는 출력변환기이다.
◆스피커의 역사
스피커가 널리 사용하기 시작한 것은 1930년대이며, 주로 라디오에 사용되었다. 그러나 그 당시에는 자석을 만드는 기술이 시원치 않아서 필드코일을 철심에 감아 영구자석 대신 사용하였다. 쇠붙이에 구리철사를 감은다음 이 철사에 전류를 흘려보내면 자석이 되는데, 바로 이러한 원리를 사용했다. 그 다음에는 꾸준한 발전이 일어났다. 1925년 라이스 켈로그 스피커로 요즘 사용하는 스피커의 선조격이다. 1940년대에 제임스 B.랜싱에 의하여 38Cm 짜리의 저음용 유닛과 고음용 유닛을 동축에 장착시킨 이 스피커 시스템으로 진정한 하이파이의 세계가 열리게 되었다.
1946년 클립시가 만든 클립시혼 이란 스피커 시스템은 능률이 104데시벨로 1와트의 출력으로 1미터 거리에서 대포소리를 옆에서 듣는 것이나 다름없는 엄청난 음량이다. 미로와 같은 경로를 통해서 흘러나오는 이른바 접지형 저음용 혼을 사용하고 있는 이 스피커는 아직도 여전히 생산되고 있다. 1954년 에드가 M.빌슈어란 사람은 AR1이란 스피커를 제작하였는데, 최초의 어코스틱 서스펜션방식의 스피커를 만들었다. 바로 이 스피커로 인하여 보통 크기의 방에서도 하이파이 음악감상이 가능하게 된 것이다. 그 빌슈어는 1960년에 돔형 스피커를 AR3라는 모델에 적용했다. 요즘 트위터에 달려있는 것이 바로 그때 개발되었다.
◆스피커의 원리
일반적으로 스피커라고 하면, 우리는 원추형(콘형)으로 되어있는 이른바 전기역학적(electrodynamic)스피커를 연상하게 된다. 간단히 말해, 스피커는 원통형으로 감긴 보이스코일을 영구자석 주위에 피스톤 모양으로 움직이게 만들어 놓은 것이다. 독일의 전기 기술자인 지멘스에 의하여 처음 세상에 선보인 이 전기역학적 스피커의 동작 원리는 다음과 같다. 먼저 교류형태로 되어있는 음성전류를 앰프에서 스피커의 보이스 코일로 흘려보내 주면 일종의 자장이 생기게 된다.
이 자장은 영구자석의 자장과 상호작용을 하여 보이스코일을 앞뒤로 움직이게 만든다. 한편 보이스코일에는 원추형 진동판이 붙어있는데, 코일의 움직임에 따라 이 진동판이 앞뒤로 움직이게 되고 그럼으로써 이른바 음성전류가 소리로 바뀌게 되는 것이다. 아마도 오디오 기기 가운데 전기에너지를 소리 에너지로 바꾸는 장치인 만큼이나 그 종류와 형태가 다양한 것은 없을 것이다. 그러나 스피커만큼 그 구조와 동작원리가 단순한 것 또한 없을 것이다.
다음은 스피커에 대하여 좀더 자세히 알아보도록 한다. 스피커란 말 그대로 말하는 것이다. 그러나 주된 임무는 스피커에 입력된 전기신호를 음파로 바꾸기 위해 대부분의 스피커에는 자기회로가 내장되어 있다. 이것은 마그네트와 플레이트 캡이 이루는 자기장 사이로 보빈을 집어넣고 보빈 주위로 보이스코일을 휘 감아 입력된 전기신호가 자기장내에서 반발되는 진동으로 보빈과 같은 몸체를 이루는 진동판을 진동시킨다는 원리이다.
거기에 진동판이 정확한 댐핑을 가질 수 있도록 비틀림이나 활동을 억제하는 댐퍼(코러게이션)와 에지(써라운드)가 더해져 있다. 우퍼(저음) 스코커(중음) 트위터(고음) 등 여러가지 스피커가 있으나 그 구조는 거의 같다. 스피커를 제작할 때는 초기부터 그 성격을 부여하며 보급형에는 페라이트 마그넷이 고급형에는 네오디뮴 마그넷이 장착되는 것이 일반적인 추세인데 마그넷은 보빈에 감겨진 보이스코일과 함께 음압을 결정하는데 지대한 영향을 준다.
세상의 모든 소리에는 정위상과 역위상이 있다. 정위상과 역위상은 인간의 귀로는 판별이 불가능하며 분명히 둘 다 같은 소리로 들리지만 그 위상은 180도 반전되어 있어 정위상과 역위상이 만나면 소멸된다. 이러한 음향이론은 적용범위에 따라 대단히 중요한 결과를 얻을 수도 있고 반대로 실패할 수도 있다.
스피커의 제작과 장착에 그대로 적용되고 있다. 스피커가 음을 재생할 때는 전면부는 저위상, 후면부는 역위상을 방사해내는데 이 둘을 가로막지 않으면 서로 간섭을 하여 완전히 사라지진 않지만 상당한 음압이 소멸된다. 이것을 완전히 차단하기 위해서 인클로우저가 필요하게 된다.
인클로우저의 용적은 음역별로 그 최소 필요용적도 달라지는데 고음 유니트라면 다르지만 저음 유니트라면 사이즈에 비례해 넓은 용량이 필요해진다. 따라서 4인치 가량의 중역대 스피커라면 도어 내부의 빈공간으로도 충분하지만 8인치 이상의 우퍼라면 100미터 이상의 넓은 공간이 필요해진다.
◆스피커의 분류
*무빙 코일 다이나믹형 스피커
-일반적으로 가장 흔하게 쓰는 스피커로서 종류가 여러가지다.
*소프트 돔형 스피커
-진동판으로는 실크, 플래스틱, 폴리 에스테르 폼 등의 유연한 재질을 사용한 스피커다. 하드 돔형에 비하여 초고역 재생에서 정확한 피스톤 운동이 이루어지지 못한다는 지적도 일부 있지만 실크 재질을 사용한 고가 제품의 경우 하드 돔보다 월등한 섬세한 소리를 들려준다.
고품질 실크 돔형 스피커로는 다인 오디오, 스켄 스픽, 모렐, 오닥스, 비파 등이 유명하다.
*하드 돔형 스피커
-진동판의 재질로 알루미늄, 티타늄, 세라믹 등을 사용한 스피커다. 음질 경향은 시원시원하고 다이나믹스가 크다. 또한 소프트 돔에 비하여 음의 확산이 넓다. 보이스 코일에 발생하는 열을 금속 진동판을 통하여 방출시키므로 파워핸들링에 유리하다고 하기도 한다. 그러나 가장 큰 약점은 금속 재질의 진동판의 공진으로 인하여 고역의 피크(21~27kHz)가 생기는 것이다. 대표적 메이커는 포칼, MB쿼트, 비파 등이 있다.
*페이퍼 콘형 스피커
-가장 오래 전부터 사용된 재질이며 현재도 가장 많이 사용되는 재질이다. 페이퍼 콘이라고 해서 낡은 기술이라고 생각하면 오산이다. 특히 스켄스픽, 비파 등에서 비압축 성형 진동판을 이용한 고품질의 페이퍼 콘이 생산되어 많은 하이엔드 업체에서 채용하고 있다. 음질 경향은 개방적이고 호쾌하다. 대표적 유닛은 스켄스픽 18W8545가 있죠.(페이퍼와 카본을 혼합)
*폴리프로필렌 콘 스피커
-약칭해서 PP콘이라고 불리는 재질이며 현재 많이 사용하고 있다. 저 왜율과 평탄한 주파수 특성이 특징으로 다인 오디오와 스켄스픽, 비파, 시어스에서 생산 되죠.
*케블라 콘 스피커
-케블라는 방탄복에도 사용되는 재질로 PP콘에 비하여 좀더 세밀한 음의 묘사가 가능하다고 한다. 고역에서 분활공진을 잘 제어하면 훌륭한 재생음을 얻을 수 있다. 포칼과 이톤이 가장 유명한 메이커다. 하이엔드 오디오의 우퍼에 많이 쓰인다.
*금속 재질 스피커
-알루미늄이나 마그네슘 등의 진동판을 사용한 스피커로 아직까지는 널리 사용하지 않지만 시어스나 벨로다인 등에서 사용한다. 내부 댐핑이 작아서 고역에서의 진동판의 분활진동이 있으나 이를 잘 제어하면 섬세한 재생음을 얻을수 있다. 이 밖에도 정전형, 리본형, 이온형, 초음파형 등이 있지만, 카 오디오로 이용되는 경우가 거의 없다. 재생대역에 의해서 구분할때는 풀레인지, 트위터, 미드레인지, 미드우퍼,서 브우퍼로 크게 구분한다.
·트위터는 고음대역을 전문으로 재생하는 스피커를 일컫는다.
·미드레인지는 중음대역을 담당하여 재생하는 3-4인치 콘형 또는 돔형을 말한다.
·미드우퍼는 보통 5-6인치 또는 8인치의 콘형 스피커로서 미드베이스 대역을 재생하는 스피커를 말한다.
·서브우퍼는 저음만을 전문으로 재생하는 스피커를 말한다. 카 오디오에서는 서브우퍼의 역활이 참으로 중요하다. 5-6인치 미드우퍼에서 재생하기 힘든 저역을 보다 큰 구경의 서브우퍼로 재생하므로서 저역을 보강하는 것이 목적이다. 10-18인치의 대구경 스피커가 여기에 사용된다.
·풀레인지 스피커는 말그대로 전 대역을 모두 하나의 스피커에서 재생하는 스피커를 말한다. 여기에는 동축형 스피커 그러니까 하나의 콘형 안에 고음재생 유닛이 함께 붙어 있는 종류(코엑셜)와 싱글 콘으로서 콘 하나로 전대역을 재생하는 종류가 있다. 또한 더블 콘이라고 하여 콘형 안에조그마한 콘이 하나 더 붙어 있는 것도 있다.
풀레인지 유닛에서 코엑셜과 더블 콘형의 차이점은 진동을 같이 하느냐 따로 하느냐의 차이이다. 더블 콘형은 하나의 진동판에서 같이 움직이며 코엑셜은 하나의 스피커안에 2개의 스피커 유닛을 가진 것처럼 별도로 진동하는 유닛이다. 아무래도 따로 진동하다보니 각각 담당하는 대역의 분리가 확실하다. 게다가 하나의 스피커 중심에 고음유닛이 붙어 있으므로 고음과 저음의 위상동축을 이루면서 더블 콘형보다는 훨신 명확한 재생을 해준다.
이상적으로는 풀레인지 스피커가 좋다고 생각할지도 모르지만 실제는 하나의 스피커에 서 모든 대역을 재생하는 것이 현실적으로 불가능하기 때문에 현재까지는 멀티유닛방식이 가장 이상적인 스피커 시스템으로 사용되고 있다.
출처 : 자동차칼라디자인
글쓴이 : 뚱띵(이태성) 원글보기
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