스피커 사양 이해하기 [TAS]

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스피커 사양 이해하기

 

본 내용은 The Absolute Sound의 2023년 가을호에 수록된 내용을 번역한 것입니다.

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스피커 사양 이해하기

로버트 할리

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오디오 제품을 선택할 때 사양에만 의존해서는 안 되지만, 스피커 사양과 그 의미를 이해하는 것은 시스템, 공간, 음악적 취향에 가장 잘 어울리는 스피커를 찾는 데 매우 중요합니다. 이러한 지식을 바탕으로 딜러의 전시실에서 청음을 할 때 고려해야 할 스피커의 짧은 목록을 작성할 수 있습니다. 이 글에서는 가장 중요한 사양과 여기에서 새로 얻은 지식을 활용하여 자신에게 딱 맞는 스피커를 찾는 방법에 대해 설명하겠습니다.

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유형

차트에서는 스피커가 플로어 스탠딩(톨보이) 모델인지 아니면 스탠드나 선반에 거치하도록 설계되었는지 여부를 나타내기 위해 유형이라는 용어를 사용합니다. 과거에는 소형 스피커에 대해 "북쉘프"라는 용어가 널리 사용되었지만, 소형 스피커를 사용하는 대부분의 진지한 청취자는 스피커를 스탠드에 장착합니다.

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디자인

이 용어는 일반적으로 스피커의 작동 원리, 즉 스피커가 공기를 움직이는 방식을 나타냅니다. 스피커 유형에는 다이내믹, 정전형, 리본 및 혼이 포함됩니다. 유형은 다이내믹 콘 우퍼에 결합된 정전형 패널과 같은 두 가지 기술을 결합한 "하이브리드" 스피커를 설명할 수도 있습니다.

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다이내믹

가장 일반적인 스피커 유형은 친숙하고 어디에나 있는 "박스 안의 콘" 디자인인 다이내믹 드라이버를 기반으로 한 스피커입니다. 다이내믹 드라이버는 흔히 "무빙 코일" 드라이버라고도 합니다.

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정전형

정전형 스피커는 일반적으로 정전기력에 의해 앞뒤로 움직여 소리를 내는 얇은 투명 진동판이 있는 대형 패널입니다.

출처: 디 앱솔루트 사운드

리본형

진정한 리본형 스피커에서는 얇은 전기 전도성 멤브레인(리본)이 자기장 내의 두 지점 사이에 뻗어 있습니다. 오디오 신호는 리본을 통해 흐르고, 그 결과 변화하는 자기장이 고정된 자기장과 상호 작용하여 리본형 진동판을 앞뒤로 밀고 당기면서 소리를 만들어냅니다.

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플래나-마그네틱(평판 자기형)

플래나-마그네틱 스피커는 리본과 유사하며, 둘 다 자성을 통해 작동하고 평평한 진동판이 특징입니다. 그러나 플래나-마그네틱 설계에서는 오디오 신호가 리본형 진동판 자체가 아닌 비전도성 진동판에 부착된 얇은 전도성 금속 트레이스를 통해 흐릅니다.

출처: 디 앱솔루트 사운드

하이브리드

하이브리드 스피커는 두 가지 이상의 드라이버 기술을 결합한 제품입니다. 일반적인 하이브리드 유형은 다이내믹 무빙 코일 콘 우퍼에 정전형 패널을 결합한 것입니다.

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혼

혼 스피커는 다양한 종류의 지수(指數)형 또는 구(球)형 "입"이 특징이며, 혼의 좁은 "목"에서 소형 다이내믹 또는 컴프레션 드라이버의 신호를 음향적으로 증폭합니다.

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액티브

액티브 스피커는 스피커 인클로저 내부에 파워 앰프를 통합합니다. 액티브 스피커는 파워 앰프가 아닌 프리앰프 또는 DAC(디지털-아날로그 컨버터)의 아날로그 라인 레벨 신호로 구동됩니다.

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디지털 액티브

이 새로운 유형의 스피커는 스피커 인클로저에 내장된 완벽한 하이파이 시스템입니다. 컴퓨터나 스마트폰에서 디지털 액티브 스피커로 음악을 스트리밍(유선 또는 무선)할 수 있습니다. 디지털 액티브 스피커는 스피커 캐비닛 내부에 DAC, 파워 앰프, 스트리밍 기능이 통합되어 있습니다. 액티브 스피커에는 아날로그 입력이 있는 반면, 디지털 액티브 스피커에는 디지털 입력이 있습니다.

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드라이버 구성

드라이버 컴플리먼트는 스피커에 있는 드라이버의 수와 크기를 설명합니다.

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주파수 응답

스피커가 재생할 수 있는 주파수 범위(가장 낮은 음부터 가장 높은 음까지)로, ±3dB 범위 내에 있습니다. 예를 들어, 주파수 응답 사양이 32Hz~30kHz인 경우 스피커의 응답이 저역의 32Hz와 고역의 30kHz에서 3dB씩 롤오프(진폭이 감소)되었음을 나타냅니다. 스피커가 저역에서 얼마나 낮게 재생되는지를 나타내는 낮은 수치가 높은 수치보다 더 중요한 이유는 거의 모든 스피커의 주파수 응답이 일반적으로 인정되는 인간 청각의 상한선인 20kHz를 넘어서는 주파수 응답을 가지고 있기 때문입니다. 예를 들어 저역 확장 범위가 25Hz인 스피커는 응답 범위가 45Hz에 불과한 스피커보다 킥드럼이나 베이스 드럼, 오르간, 베이스 기타 및 더블베이스와 같은 저역대 악기를 더 무게감 있고 파워풀하게 재생합니다.

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그러나 모든 제조업체가 주파수 응답에 ±3dB 허용 오차를 포함하는 것은 아닙니다. 경우에 따라 응답이 이 ±3dB 내에 속한다고 가정합니다. 다른 경우에는 제조업체가 허용 오차를 생략하는 것은 스피커가 실제보다 더 깊은 저역 확장 또는 더 높은 주파수 상한을 가진 것처럼 보이게 하기 위한 것입니다. 예를 들어 사양에 "20Hz~35kHz"라고 표시되어 있지만 실제 응답은 20Hz에서 10dB씩 롤오프될 수 있습니다. 정직하게(±3dB 범위 내에서) 지정한 경우 해당 스피커의 저역 확장은 실제로 35Hz일 수 있습니다.

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감도

스피커 감도는 특정 전원 입력에 의해 구동될 때 스피커가 얼마나 높은 음압 레벨(SPL)을 생성할지를 지정합니다. 감도는 스피커를 구동하는 데 적합한 앰프 출력을 선택하는 데 있어 가장 큰 결정 요인입니다.

일반적인 감도 사양은 "88dB SPL, 1W/1m"(종종 "88dB/W/m" 또는 "88dB"로 줄여서 표기)로 표시됩니다. 이는 스피커가 1미터 거리에서 측정할 때 1와트의 입력 전력으로 88데시벨(dB)의 SPL을 생성한다는 것을 의미합니다. 88dB은 적당한 청취 음량이지만, 전력이 청취 음량과 어떤 관계가 있는지 자세히 살펴보면 음악 재생에는 1W 이상이 필요하다는 것을 알 수 있습니다.

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음압 레벨이 3dB 증가할 때마다 앰프 출력 전력은 두 배로 증가합니다. 따라서 1W에서 감도가 88dB인 스피커는 2W에서 91dB, 4W에서 94dB, 8W에서 97dB을 생성합니다. 이 스피커가 109dB의 음악적 피크를 생성하려면 128W의 출력 전력을 가진 앰프가 필요합니다.

이제 1W/1m에서 91dB의 정격 스피커가 있다고 가정하면 첫 번째 스피커보다 3dB만 더 민감합니다. 동일한 음량인 109dB SPL을 생성하려면 앰프 전력의 겨우 절반(64W)만 필요하다는 것을 금방 알 수 있습니다. 감도가 94dB인 스피커는 같은 음량을 내기 위해 32W만 필요합니다. 감도가 높은 스피커는 단순히 더 많은 앰프 전력을 소리로 변환할 수 있는 것입니다.

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경험상 스피커 감도가 3dB 증가할 때마다 앰프 전력이 두 배가 되는 것과 같습니다.

감도가 낮은 스피커(85dB 미만)를 선택하면 만족스러운 재생 볼륨을 구현하기 위해 고출력 앰프가 필요합니다. 반대로 감도가 높은 스피커(90dB 이상)는 적당한 출력의 파워앰프로 최대 볼륨으로 구동할 수 있습니다. 청취실의 크기와 음향, 음악을 얼마나 크게 듣는지 등 다른 요인도 있지만 스피커의 감도와 파워 앰프의 출력을 맞추는 것이 가장 중요합니다.

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앰프 출력과 스피커 감도 사이의 이러한 관계는 70여 년 전의 특이한 데모에서 우연치 않게 설명되었습니다. 1948년 스피커의 선구자 폴 클립쉬는 교향악단과 자신의 클립쉬혼 스피커로 라이브 사운드와 재생 사운드를 비교하는 시연을 진행했습니다. 그의 앰프 출력: 5W ~ 30W(이야기마다 다름). 클립쉬혼은 매우 민감하여(놀랍게도 104dB/W/m) 아주 적은 앰프 출력으로도 매우 높은 볼륨을 만들어냅니다. 클립쉬는 자신의 스피커가 풀 심포니 오케스트라의 음질과 음량에 가깝게 모방할 수 있다는 것을 보여주려고 했습니다.

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스피커 감도 스펙트럼의 다른 한쪽 끝은 제가 참석한 이국적인 새 스피커의 시연을 통해 설명할 수 있었습니다. 데모 중에는 음악이 너무 조용해서 거의 들리지 않았습니다. 대형 파워 미터가 달린 채널당 300W의 괴물 같은 파워 앰프를 살펴보니 파워 미터가 거의 최대 출력으로 고정되어 있는 것을 보고 깜짝 놀랐습니다. 이 특이한 스피커는 앰프 출력의 극히 일부만 소리로 변환했습니다.

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그러나 감도 사양은 신중하게 살펴봐야 합니다. 마크 트웨인의 말을 빌리자면, "거짓말과 빌어먹을 거짓말, 그리고 스피커 감도 등급이 있다"고 할 수 있습니다. 스피커 제조업체는 스피커를 최대한 민감하게 보이게 하기 위해 트릭을 사용합니다. 다음은 4옴 스피커가 실제보다 3dB 더 민감한 것처럼 보이게 하는 한 가지 기술입니다. 앞서 언급했듯이 스피커의 감도는 1W의 전력으로 스피커를 구동하고 1미터 떨어진 곳에서 음압 레벨을 측정하여 측정합니다. 간단하게 들립니다. 그러나 감도는 8옴 부하에서 1W에 해당하는 2.83V의 구동 신호로도 표현할 수 있습니다. 8옴 스피커의 경우 드라이브 신호를 2.83V로 지정하든 1W로 지정하든 차이가 없으며 동일합니다. 하지만 스피커 제조업체가 감도 등급을 2.83V 구동 신호로 지정했지만 스피커가 4옴이라고 가정해 보겠습니다. 옴의 법칙을 사용하면 4옴 스피커에서 2.83V가 2W의 전력을 소모한다는 것을 알 수 있습니다. 8옴 스피커의 절반 임피던스를 가진 4옴 스피커는 앰프에서 두 배의 전력을 끌어옵니다. 스피커의 음압 레벨은 1W가 아닌 2W로 구동될 때 측정되므로 3dB 더 민감하게 나타납니다.

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임피던스

임피던스는 스피커가 파워 앰프에 제공하는 전기 저항입니다. 임피던스가 높을수록 앰프가 더 쉽게 구동할 수 있습니다. 임피던스가 낮은 스피커는 앰프가 스피커를 통해 더 많은 전류를 구동해야 하므로 앰프에 더 많은 스트레스가 가해집니다. 실제로 스피커의 임피던스를 절반으로 줄이면 앰프에 요구되는 전류량이 두 배가 됩니다.

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스피커의 임피던스가 "6옴"으로 지정되어 있더라도 실제 임피던스는 거의 항상 주파수에 따라 달라집니다. 공칭 임피던스가 8옴인 일부 스피커는 특정 주파수(일반적으로 저음역대)에서 임피던스 강하가 발생하여 파워 앰프에 더 까다로운 부하가 될 수 있습니다. 공칭 8옴 임피던스를 가진 스피커는 주파수 대역에 걸쳐 2옴 미만의 임피던스를 가질 수 있습니다.

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8옴으로 동일한 출력 정격의 파워 앰프는 임피던스가 낮은 스피커나 특정 주파수에서 임피던스가 심하게 떨어지는 스피커를 구동할 때 매우 다른 성능을 나타낼 수 있습니다. 두 개의 앰프가 모두 8옴으로 정격 채널당 100W라고 가정해 보겠습니다. 문서상으로는 동일한 출력 전력을 가진 것처럼 보입니다. 그러나 4옴을 구동할 때 첫 번째 앰프의 최대 출력은 160W이고 두 번째 앰프는 8옴 전력 정격의 두 배인 200W로 높일 수 있습니다. 첫 번째 앰프는 저음이 빈약하게 들리고 음악적 피크에서 딱딱하고 혼잡해질 수 있습니다. 두 번째 앰프는 가장 큰 피크를 손쉽게 재생하고 저음에서 견고하고 근육질적인 느낌을 제공하는 철권 그립을 보여줍니다.

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구동하기 어려운 스피커를 선택했다면 낮은 임피던스 부하에 전류를 공급할 수 있는 앰프와 매칭해야 합니다. 이러한 앰프는 크고 무거운 트랜스포머, 대형 방열판, 앰프의 출력단에 많은 트랜지스터가 있는 것이 특징입니다. 반대로 임피던스가 높고 감도가 높은 스피커는 놀랍도록 적은 전력으로도 만족스러운 수준으로 구동할 수 있습니다. 스피커와 앰프를 선택할 때는 최상의 성능을 위해 서로 매칭되어야 하는 한 쌍이라고 생각하십시오.