토요일, 10월 19, 2019
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스피커시스템의 특성 보는 방법

글쓴이 : SOONDORI

“100W 짜리 스피커에는 100W 이상의 앰프를 물려야 합니까?” 그런 식, 엉뚱질문에서 비롯된 착안에 의해… 이하 스피커시스템 특성표를 해석하는 방법을 정리한다. (표제부 사진 출처 : https://onecall.com/audioengine-hdp6-cherry-premium-passive-speakers)

■ 재생주파수 대역(Frequency Range)

가장 중요한 평가요소. 예를 들어 40~20Khz±2dB와 같은 식으로 표기한다. (종종 뒤에 붙은 계측 및 제조오차 상당 ±X는 생략되기도 한다)

흔히 가청 주파수 대역을 20~20Khz라고 정의하는데… 아무래도 그에 걸 맞는 수치가 제시되면, 특히 최대한 낮은 주파수 값이 제시되면 좋다. 좋다? 사실 무조건 좋다고 단정할 수는 없다. 그런 수치가 반드시 왜곡 없이 아주 좋은 소리가 난다는 것을 보장하는 게 아니기 때문에.

그러나 70Hz(*)가 밑바닥인 스피커시스템은 저역 양감 풍부한 50Hz를 무조건 놓치게 되니까 수치가 낮으면 낮을 수록 좋은 음 듣게 될 가능성이 커지는 것은 분명하다. 그 끝 부분 저음 영역에는… 음 품질 유지조건에서 하한선 깔끔하게 밑으로 내리는 것 매우 어려운 만큼인 스피커제작사들의 노하우가 숨겨져 있다. 참고로 40Hz까지 취급할 수 있다고 자랑하지만 종종 벙벙거리기만 하는 베이스리플렉스 만드는 것쯤은 아무나 한다. (너무 심한 말인가?)

* 경험해보니 4인치 유닛 + 밀폐형 조건에서 70Hz 미만까지 내리는 것은 대단히 어렵다.

■ 민감도 또는 음압(Sensitivity, SPL; Sound Pressure Level)

고 순도 싸인파 발생기가 연결된 고 순도 앰프를 배치하고 스피커시스템을 연결한 다음, 1m 떨어진 곳에서 고 품질 마이크가 포함된 고 정밀 계측시스템으로 얼마나 큰 강도로 집음되는지를 관측한다. 강도? 세기, 압력, 크기 등 여하한 에너지량이다. 그렇다면 강도의 절대값은? 그 기준점을 제공해주는, 비싼(?) 캘리브레이션/레퍼런스 장치/소스(아래 Pref 상당)가 따로 있다.

압력 관점의 SPL = 20log(P/Pref)

아무튼 그런 조건에서 앰프가 출력하는 에너지는 1W(1W는 싸인파 RMS 2.83mV로 정의). 그 다음 스피커가 작동한다. 그리고는 1W기준, 1m 떨어져 관측했다는 의미를 담는 85dB/W/m, 90dB/W/m, 100dB/W/m(‘W/m’은 종종 생략된다) 등 어떤 값들이 산출된다.

85~95dB, 정확하게는 85dB/W/m~95dB/W/m가 흔한 편. 수치 높을 수록 민감한 스피커 시스템이다. 그런데… 민감하면 무조건 좋을까? 그렇지 않다. 둔감할 수록 좋다는 뜻? 그렇지도 않다. 강도/민감도는 음파의 힘 즉, 파동압력(음압)으로 이해될 수 있다. 그런데 강도, 압력, 힘 그런 것들이 위상이나 왜곡과 같은, 음 품질의 다른 요소를 말해주지는 않는다. 이것이 100dB 시스템이 85dB 시스템보다 좋을 일 없는, 그 반대도 마찬가지인 배경.

민감도와 콘지가 움직이면서 정확하게 음을 재생하는 것은 전혀 다른 차원의 사항들이니 사용할 앰프와 결합한 조건에서 직접 들어보며 판단해야 하는 문제이다. 소 출력 진공관 앰프들은 구동력 즉, 밀어 부치는 힘이 다소 떨어지는 편이므로 민감도 높은 스피커시스템을 쓰는 것이 유리하다.

■ 공칭 임피던스(Nominal Impedance)

‘공칭(公稱)’이라는 단어가 붙은 만큼 전 재생주파수 대역에서 오르락 내리락하는 실제 임피던스값들을 종합하여 소비자가 이해할 수 있는 대표적인 값으로 표현한 것. 네트워크 설계의 모수이기도 한데… 4오움, 8오움, 16오움 등이 있다. 특별한 언급 없으면 8오움.

‘오움’이라는 단위를 쓰지만 그것이 흔히 이야기하는 직류저항 값이 아닌 교류저항값. 8오움 스피커 유닛의 직류저항값은 6~7오움 정도이고 임피던스의 오움은 어떤 복합공식에 의해 따로 계산된다.

예를 들어 8오움 스피커 유닛의 임피던스, 여러 개 유닛들과 네트워크 회로가 조합된 스피커시스템의 임피던스는 재생 주파수에 따라 수시로 변하고 단독 유닛의 경우 20오움, 30오움, 50오움… 90오움까지도 올라가는데 공칭 임피던스는 그런 변화값들 중 최저공진주파수 바로 옆 최소치를 가져와 쓰는 것 뿐이다. 그마저도 어떤 주파수의 최저 임피던스는 ‘공칭했던 (예)8오움’이 아니라 6.79오움, 7.82오움 수도 있으니… 현물이 다르다면 일종의 관념적 숫자.

공칭 임피던스 ≠ 스피커시스템 또는 스피커 유닛의 실제 임피던스 ≠ 직류저항값

최소치라… 그 관점에서 8오움 스피커가 물릴 것을 기대하는 앰프에 4오움 스피커시스템을 물리면… 논리상 안된다. 앰프 입장에서 심히 낮은 임피던스는 곧 큰 부하량 증가이기에 어떤 못된 조건에서는 고장확률 급증.

■ 정격입력(Rated Power Capacity)

스피커시스템 제작사가 “제시된 값 이하에서 안심하고 쓰세요. 그리고 그 영역에서는 설계된 대로 음을 충실하게 재생합니다”라고 말하고 있는 수치.

■ 최대허용입력(Peak Power Capacity)

스피커시스템 제작사가 “앰프의 정격출력은 물론 더 큰 수치인 최대출력이 이 값을 넘어가면 안됩니다. 그 경우 시스템 손상이 있을 것입니다”라고 말하고 있는 수치.

네트워크 부품들, 스피커 유닛들이 망가질 가능성 있다. 그래서 제작사들은 휴즈 등 보호회로를 추가하는데 없는 것도 있다는 점 고려해야 하고… 아예 최대허용입력 이하 최대출력을 가진 앰프를 사용하는 것도 좋겠다. 그런데… 단 0.1초 만에 스피커 시스템이 망가질까? 이번에도 반드시 그런 것은 아니다.

■ 권장앰프입력(Recommended Amplifier Input/Range)

스피커제작사가 감히 앰프출력을 이래라 저래라 한다는 게 좀 이상할 수도 있지만 따로 이유가 있다. 제작사가 말 하기를 “실험해 보았습니다. 그 범위 연속출력을 낼 수 있는 앰프를 쓰면 무난하게, 음 품질 좋게 저희 시스템을 쓸 수 있습니다”라고 하는 것.

예를 들어 ‘권장앰프입력’이 50~150W@8오움, 최대허용입력이 100W라면 그 범위 안에 있는, 예를 들어 최대출력이 아닌 정격출력 또는 연속출력이 70W@8오움쯤인 앰프가 적합하겠다. 물론, 마침 그럴 상황이 된다면이라는 가정 하에.

그렇다면… 30W 앰프가 출력하는 5W는? 당연히 수용. ‘앰프의 W 등급’을 언급해본 것이지 당장의 앰프출력(스피커입력)을 제한하자는 이야기하는 게 아니니까. 스피커 정격입력 및 최대허용입력과 권장앰프입력은 각각 가르키는 대상이 다르다.

아무튼 이 항목은 말 그대로 적정 운용조건에 관한, 극한의 운용조건을 가정한, 객관적이지도 않은 스피커제작사 의견일 뿐이니… 우리네 가정에서 좌우 합산출력 10W가 버거운 여건을 생각하면 그리고 갖고 있는 앰프가 좋아서, 그게 먼저라면 철저히 무시해도 된다.

JBL FAQ 자료 – Speaker Power Requirements

다 좋은데… 왜 범위를 준 것일까? 시장 내 제품들 기준으로 10W 앰프와 1000W 앰프들은 제작속성, 동작특성이 약간 다를 수 밖에 없어서, 앰프와 스피커는 수시 등락하는 신호를 다루고 그에 따라 전달하는 에너지의 양도 등락의 범위를 갖기 때문에, 유닛 등 부품들이 일정한 운용 폭을 갖고 있어서, 그 운용 폭과 그 임계점 넘어가서 망가지는 것은 차원이 다르니까, 실제로 앰프 대 스피커 매칭의 기준을 수치 하나로 단칼에 지정할 수 없기 때문에.

이 시니컬한 자의 개인의견으로는 그들도 잘 모른다는 이야기. 그리고 한편으로… “50W 스피커를 잘 다루려면 두 배 출력인 100W 앰프를 쓰는 게 좋습니다”라는 식의 멘트는 대책없이 황당한 이야기. 그것은 아무도 모른다. 앰프 최대출력에 근접할 수록 왜율이 증가된다는 물리현상을 포함하여… 누가 늘상 출력 100%로 운용을 할까?

■ 분할주파수대역(Cross-over Frequency)

유닛을 하나만 쓰는 스피커시스템, 스피커시스템이라고 언급하기도 멋쩍은 Full Range형에서는 굳이 언급할 필요도 없는 용어.

두 개 이상 유닛들을 쓴 경우 각 유닛들이 담당하는 재생구간이 정해져 있고 그 구간 교차점을 크로스-오버(Crossover 또는 X-Over)라고 한다. 바통터치를 하듯 서로 만나고 넘겨준다… 3K, 5K, 12K와 같이 병행표기를 하고 3개가 표시되어 있다면 유닛들의 수는 통상 +1을 한 4개. 4개면 4웨이 스피커시스템이다. 이 역시… 뭐가 많다고 무조건 좋은 것 절대로 아니다. 칼질 많이 하는 만큼 성형 스피커가 될 확률은 커지니까.

(출처 : https://www.miscospeakers.com/why-misco/test-measurement-services)

■ 중량과 크기

중량은 무슨 의미? 무거운 스피커는 단단한 재료로 엔클로저를 만들었을 가능성 있고 그것이 불요공진 억제, 내구성 확보 등 여러 관점에서 유리하다.

왜 무거워지는가? 흔히 쓰는 MDF의 등급도 천차만별이고 유닛특성 강화를 위해 강력한 자석을 썼다면 혹은 대구경 우퍼를 썻다면, 취급 한계치를 높이고 특성을 개선하기 위해 아주 커다란 네트워크 코일을 썼다면 총 중량은 커질 수 밖에 없다. XYZ 항목은 그저… 스피커시스템을 어디에 놓을까, 어찌 운반할까를 고민할 때나 참고.

■ 내부구조

밀폐형은 별 상관 없겠지만 덕트가 앞 또는 뒤로 배치되는 베이스리플렉스, 흔히 공갈우퍼라고 통칭되는 저음강화 보조유닛 등의 위치파악은 중요하다. 적어도 위치와 배치방법이 달라져야 하니까.

■ 사용 유닛들의 정보

이런 정보까지 제공한다면 나름 친절해지려고 노력하는 제작사. 소프트-돔 트위터, 무슨 트위터, 케뷸라섬유로 만든 우퍼 등 스피커 유닛 단품을 설명하는 문구들이 있을 수 있다. 말해주지 않는 경우도 많은데… 유닛의 성상과 제작방법을 알면 그 유닛들의 조합, 합산값이 스피커시스템의 특성을 어느 정도 가늠해볼 수 있다.

이상을 요약하자면…

1) 베이스리플렉스인가 아닌가 정도의 판단 필요, 2) 저역 재생주파수가 낮으면 좋고 아니면 말고, 3) 스피커 민감도 살피고, 4) 앰프 볼륨 최대로 쓸 일 없는 대한민국 가정에서라면 정격, 최대 그런 것쯤은 무시하고 쓰면 된다.

마지막으로 재차 강조하고 싶은 것 두 가지.

수 십 W, 수 백 W라는 수치들이 절대로 음 품질을 담보하지 않는다는 사실, 제작사들이 괜한 장광설 내지 가공수치로 소비자들 현혹하려는 경향이 있다는 사실, 수치는… 100프로 자신하는 바, 100프로 믿을 것은 못된다.


다음은 예시로서 제시하는 KEF LS 3/5a 스피커의 특성표.

주요 내용을 살펴보면… ±3dB(*) 즉, 전력기준 1/2로 반응도 떨어지는 양 끝 지점을 보고 주파수 재생대역을 정의했고…

* 주파수 재생대역에 관해서 어떤 제작사는 ±xdB를 생략하고 최대한 자신들에게 유리하게 표기하기도 한다. 특히, 저역 최저선 수치는 전혀 믿을 게 못된다. 음 품질 평가의 핵심요소도 아니다. “대충 그 지점인가보다” 하는 정도로만 활용하는 것이 좋겠다.

(계속해서) 갑자기 튀어나온 Maximum Output은 2m 떨어져서 측정된 음압을, 말을 바꾼 Characteristic Sensitivity Level은 흔히 이야기하는 스피커 민감도인 음압을, Amplifier Requirements는 권장앰프입력을, Maximum Input Power는 통제조건 입력으로 대략은 연속입력에 상당하는 정격입력을, Normal Impedance는 11오움으로, Enclosure Type은 밀폐형 즉, 베이스리플렉스와 같이 앞 또는 뒤 덕트가 없음을, Internal Volume은 VAS로 대표되는 내부용적 즉, 콘지의 운동특성을 좌우하는 물리적 변수를 말하고 있다.

흘깃 읽고 머리 속에 남는 것은 ~70Hz쯤, 83dB쯤, 30W쯤, 11오움에 밀폐형 그리고 평범한 앰프로는 대응 어렵겠다는 정도? 조금 더 적자면… 5.5리터 작아보이고 공기압축, 내부 Suspension효과 때문에라도 민감도 낮아질 것이고?

어쨋든 그래서… 특성표가 무엇을 말해주는 것인지? 특히, 몇 가지 수치들로 음 품질을 확인할 수 있는 것일까? 답은 NO! 재차 언급하는 바, 갖고 있는 앰프에 물려서 직접 들어봐야 안다.

 

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