특정거리 안에 인접한 우퍼가 2개 동작시 같은 주파수를 같은 위상으로 재생할때 소리크기가 우퍼 하나에 비해 3dB가 아니라 6dB 증가한다는 것은 아래 글에서 언급한바 있습니다.



http://board.wassada.com/iboard.asp?code=hifi&mode=view&num=51946&page=0&view=n&qtype=user_name&qtext=이상욱&part=av



일반적인 환경에서 스피커 2개에서 같은 소리를 내면, 소리크기가 3dB 증가하는 것으로 간주합니다.



그런데 같은 위상의 같은 주파수의 소리를 내는 두 음원이 점차 근접해서 "특정 거리" 안에 들어오면 두 음원은 독립된 두음원이 아니라, 하나의 음원인 것처럼 동작하여, 진폭이 2배인 하나의 소리가 되는 것입니다.



진폭이 2배가 되면 소리 에너지는 4배가 됩니다. 그런데 에너지 보존법칙에 따르면 2배의 에너지를 썼을때 에너지는 2배가 되어야 합니다.



언듯 보기에 2개의 우퍼를 썼을때 소리 에너지가 4배가 되는 것은 에너지 보존법칙에 맞지 않는 것 처럼 보입니다.



1+1=4인 결과가 나온 셈이니까요.



하지만 에너지 보존법칙은 맞는 법칙이고,

우퍼 2개가 특정 거리 안에 있을때 6dB가 증가하고 방사패턴에서도 하나의 점음원처럼 동작하는 것도 맞는 것입니다.



건전지를 생각해보지요. 1.5V 건전지 두개가 있습니다. 이것은 건전지 한개에 비해 2배의 에너지이지요. 그런데 건전지 두개를 직렬로 연결합니다. 그럼 두 건전지의 전압합은 3V가 됩니다.



전기에너지 E=V^2/R 이니까 단위 시간동안의 전기에너지는 1.5V 건전지에 비해 3V는 4배 큰 에너지를 전달하는 셈이 됩니다.



그럼.. 건전지 2개 해서 에너지는 4배? 에너지 보존법칙은..?





건전지는 직렬로 연결하면 수명이 짧아집니다. 결국 작동시간이 짧아져서 하는 일(에너지)이 같아집니다.



일정거리안에 있는 두 우퍼가 동시에 같은 주파수소리를 낼때 방사되는 소리에너지는 4배가 됩니다. 여기서 에너지 보존법칙은?







결론은 효율입니다.



이 효과가 발생하는 원인은 방사임피던스(radiation impedance)가 변하기 때문입니다.

방사임피던스는 진동면(간단히 말해 스피커 콘 표면)에서의 음향임피던스(acoustic impedance)입니다.



방사임피던스의 실수부를 공기의 특성임피던스(characteristic impedance)로 나눈값을 방사효율(radiation efficiency)라고 하는데, 이것이 방사되는 공기의 단위속도당 음향파워를 결정한다고 하는 군요.



제가 이해하는 수준으로 말하자면,

두 유닛이 같은 주파수의 소리를 내고 있을때, 다른 스피커 유닛의 콘지면의 방사임피던스를 변화시켜, 효율을 높인다는 것입니다.



결론적으로 1W입력시에 원래 90dB가 나오던 우퍼 유닛 두개를 일정거리 이내로 붙여서 각각 1W씩 2W를 입력하면 하나의 음원인것 처럼 동작하면서 효율이 높아져 93dB가 아닌 96dB가 나오는 것입니다.



1W입력시에 원래 90dB가 나오던 우퍼 유닛 두개를 일정거리 이내로 붙여서 각각 0.5W씩 전체 1W를 입력하면 93dB가 출력되는 것입니다.



관심있는 분은

Borwick J. (edi) Loudspeaker and Headphone Handbook. 3rd Edition. Focal Press. 2001 제1장 Principles of sound radiation

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