1. 들어가며

안녕하세요? 카시오페아 허만선입니다.



모 사이트에서 공제하려던 스피커 프로젝트가 저조한 참여로 인해 좌초될 것으로 보입니다. 3달여 기간 동안 고생하며 설계한 것이 아깝고 그냥 묻히기에 아쉬움이 남아 그 자료를 간단하게나마 남기고자 합니다. 개인적으로는 약간 시원 섭섭하네요.

자작하시는 분들 또는 스피커 설계를 처음 시작하시는 분들께 본 설계 절차가 조금이나마 도움이 되었으면 합니다.



프로토 스피커의 사진입니다.








단, 본 설계를 상업적으로 이용하시면 아니되옵니다.



2. 개념

제가 처음 설계한 스피커는 밀폐형이었습니다. 그리고 언제나 밀폐형 스피커를 한번 만들어보고자 하는 욕구가 있었고요.



그러나 현실적으로 요즈음 유닛들은 저음반사형으로 사용될 것을 염두에 두고 설계되는 경우가 대 다수를 차지하고 있었습니다. 특히, 6.5인치 유닛들은 저역에서 많은 제약이 있어 어려움이 많았습니다.



그러던 중 SB Acoustics에서 밀폐형에 적합한 10, 12인치 유닛이 생산되었습니다. 이에 본 설계가 가능하게 된 것입니다. SB Acoustics는 전 VIFA 엔지니어가 창립한 회사이지요.



본 설계는 AR3a를 현대적인 유닛과 설계 기법으로 만들어 보고자 시작하였습니다.

AR3a는 12인치 밀폐형으로 1.5인치 소프트 돔 미드레인지와 3/4인치 트위터로 이루어졌습니다. 네트워크는 1차를 채용했으며 저역의 시스템 공진주파수는 42Hz입니다.

반면 본 기기는 10인치 밀페형으로 2인치 소프트 돔 미드레인지와 3/4인치 트위터로 이루어졌습니다. 네트워크는 4차를 채용했으며 저역의 시스템 공진주파수는 38Hz입니다.



3. 유닛 선정

- 우퍼: SB Acoustics SB29NRX75-6

본 시스템의 핵심이 되는 유닛입니다. 무게만도 5.3Kg에 이르며 매우 강력한 마그네트를 장착하고 있습니다. 35리터의 작은 체적으로도 34Hz(-6dB)에 달하는 깊은 저역의 재생이 가능합니다.

상당히 강성이 높은 페이퍼콘을 사용하며 자연스럽고 다이나믹한 재생을 합니다. 주파수 특성도 매우 평탄합니다. 단, 보이스코일의 인덕턴스가 극도로 낮지는 않아서 네트워크 설계시 R-C 병렬회로를 써서 보상을 해 주어야 합니다.








- 미드레인지: Morel CAM558

중역을 담당하는 유닛으로 2-1/8인치의 구경을 가지고 있습니다. 약간의 숏 혼 형태의 모양을 가지고 있으며 이로 인해 1~2KHz 대역이 약간 솟아있는 특성을 보여줍니다.

돔 미드 채용의 주의점은 사운드는 섬세하나 다이나믹스가 떨어질 수도 있다는 점 입니다. 본 기기에서는 우퍼와의 크로스주파수를 비교적 높게 설정하여(750Hz) 그 문제를 해결하였습니다.








- 트위터: 스켄스픽 D2008/851100 (또는 D2010/851100)

3/4인치 소프트 돔 트위터입니다. 프로악 등에 사용되어 유명해진 D2010/853100에서 보이스코일에 들어가는 ferrofluid를 뺀 최신 버전입니다. 덕분에 감도도 약간 상승하고 저역 재생대역도 더 늘어났습니다. 당연 좀 더 다이내믹해지고요.








4. 인클로우저 설계

- 체적 설계

체적은 우퍼가 결정하게 됩니다. 그리고 정확한 체적의 설계를 위해서는 우퍼의 Thiele-small parameter를 정확하게 측정해야 합니다. 주로 Delta Mass 방식과 Delta Compliance 방식이 사용되는데 저는 불편해도 주로 Delta Compliance 방식을 이용하여 측정합니다. 이는 일정 체적을 가진 인클로우저와 free air 상에서의 임피던스를 측정하여 유추하는 방법입니다.

다행이도 SB 우퍼는 측정치와 메이커가 발표한 스펙이 거의 유사합니다. (SEAS도 대표적으로 잘 일치하는 업체입니다. 반면 스켄스픽, 모렐 등은 많이 다릅니다.)



저는 시스템 Q값이 0.8정도 되는 밀폐형 시스템을 원하였고, 결국 35리터의 체적으로 결정하였습니다.

Q 값이 0.5~0.7 이면 체적을 많이 필요로 하고 저역이 깊고 해상도가 좋으나 양감은 떨어집니다. “뻑뻑한 소리”, “구동하기 어렵다.”는 이야기를 많이 듣습니다. (아발론과 헤일즈의 밀폐형들이 극단적인 0.5를 추구했었습니다.)

Q 값이 0.7~1 이면 적당한 체적에 저역이 그리 깊게 뻗지는 않으나 양감과 탄력감이 살아납니다.

Q 값이 1~1.2면 작은 체적이 가능하나 저역이 다소 부풀어지고 해상도가 떨어지게 됩니다.

(LS3/5a가 1.2였죠.)



- 유닛의 위치 배치

체적 설계가 끝나고 나면 미드레인지와 트위터의 위치를 잡아야 합니다. 특히, 본 기기와 같은 박스형 스피커의 경우 측면 모서리에서의 회절을 피할 수 없고, 회절에 의한 음압의 변화를 줄이기 위해 최적의 위치를 잡아야 합니다.

분석은 LEAP의 Enclosure shop으로 하게 됩니다.



아래 그림은 역시 출시 불발된 와싸다 공동 프로젝트 북셸프 스피커의 모델링 모습입니다.^^ 이와 같이 인클로우저 형상을 모델링하여 회절의 효과를 예측할 수 있습니다.








본 인클로우저의 센터 부분에 트위터를 위치했을 경우의 모델링 모습과 주파수 특성의 결과입니다. 주파수 특성이 평탄하지 않고 리플이 많이 생김을 알 수 있습니다.











최적 위치인 본 설계도의 위치에 트위터를 배치하였을 경우의 모델링 모습과 주파수 특성의 결과입니다. 4KHz 이상에서 주파수 특성이 평탄해지는 것을 알 수 있습니다.











3KHz 부근의 Dip은 아래와 같은 Polar Plot을 살펴봄으로써 그 특성을 알 수 있습니다.

즉, 전면부에서만 Dip이 존재하며 측면으로 갈수록 오히려 살아나는 것을 알 수 있습니다.








본 설계에서는 위와 같은 회절 특성을 고려하여 트위터는 되도록이면 4KHz 이상만 사용할 계획입니다.



미드레인지의 경우 본 설계도의 위치에서 주파수 특성이 비교적 평탄하다는 것을 알 수 있습니다.

(헉! 이 그림이 안올라갔네요. 수정도 안되고... 그냥 평탄합니다.^^)



본 기기의 대략적인 설계도 입니다.








설계기 2 로 이어집니다.