어제 남아공과 멕시코의 경기 참 시끄럽데요..
무슨 모기떼 소리도 아니고.. 한꺼번에 불어대는 부부젤라 소리.. 좀 심각하긴 한데...
최대 음량이 무려 131dBspl이라고 하니까.. 장난 아니죠...

하지만 이런 원리를 오디오에서도 아주 오랫동안 이용해 왔습니다.
바로 혼(Horn)스피커죠...

오디오에서 소위 "작게 주고 크게 받자" 라는 말이 있습니다.
바로 임피던스 매칭이죠.. 작게 주고 크게 받자는 신호의 방향대로 주는 쪽인 출력임피던스가 받는 쪽인 입력임피던스보다 작아야 전압전송의 효율이 높다는 이야기입니다.
하지만 전력전송같은 힘의 전달이 최대가 될려면 "작게 주고 크게 받자"는 잘못 된 것이고 "같이 주고 똑같이 받자"가 되어야 합니다.
즉 입출력 임피던스가 똑같은 점에서 전력 즉 힘의 전달효율이 최대가 되기 때문이죠..
그런데.. 스피커라는 넘은 고정부하가 아니고 주파수에 따라서 임피던스가 막 변하기 때문에 이런식으로 똑같이 맞출 수가 애초부터 불가능 합니다.
그래서 "대충(??) 작게 주고 대충 크게 받자"가 되겠지요..

그런데 문제는 크게 주고 작게 받는 경우입니다. 최악의 상황이죠.. 전력손실도 심해지고 전압손실도 심해져서 오디오에서 일반적으로 금기시 하고 있는 상황입니다.
하지만 이런 금기상황이 스피커에서는 무조건 일어날 수 밖에 없지요..

즉 스피커의 기계적 저항값은 높습니다. 하지만 공기의 임피던스는 상대적으로 훨씬 낮습니다..
그래서 소리를 내는데.. 크게 주고 작게 받는 경로가 형성이 되죠. 여기에서 앰프에서 온 힘의 대부분을 잃어버리고 실제 소리로 변하는 힘은 아주 소량 뿐이죠..
가정용 자유방사형(free radiating)은 소리에너지 변환 효율이 겨우 0.5% 밖에 안됩니다. 즉 앰프는 100와트를 스피커에다가 보내봤자 일반 스피커는 겨우 0.5와트 소리밖에 안난다는 것이죠..

하지만 스피커의 앞에 혼(Horn)을 붙히면.. 혼의 주둥이 부분의 공기의 저항은 크고.. 이것이 혼을 따라가면서 단계적으로 줄어들어서.. 이런 임피던스의 급격한 변화를 줄여줍니다.
그래서 효율이 증가를 하죠.. 자유방사형(free radiating)방식에 비해서 혼은 표현주파수의 급격한 변화 없이 무려 50배까지 소리에너지 변환효율을 올릴 수가 있습니다.
그래서 과거 앰프의 출력을 맘대로 올릴 수 없는 시절 혼을 아주 많이 사용을 했습니다....

하여간 에너지변환이든 전송이든 에너지의 손실은 어쩔수가 없는데. 특히 부하임피던스가 출력임피던스와 맞지 않으면 더더욱 이 손실은 심해지요..
오디오에서도 높든 낮든 임피던스를 변경해야 하는 경우가 있습니다... 이런 경우에도 역시 에너지의 손실은 불가피한데... 손실되는 에너지를 외부에서 보충해 주는 액티브 회로가 아니면서 에너지의 손실을 최소한으로 임피던스를 변경하는 방법은 바로 트랜스포머입니다..
트랜스포머는 1차에서 2차로 넘어가면서 임피던스는 변하지만 그 과정에서 물론 100% 완벽히 손실이 없다고는 말 못하지만.. 전력 즉 힘의 전달손실은 최소가 되는 기기죠..

그래서 혼을 다른 말로 Acoustic transformer라고도 부릅니다.. 그래서 부부젤라는 애들이 불어도 큰소리를 낼 수 있는 것이죠...