스피커 허용입력에 대하여

1. "Peak" , "Instantaneous power", "Music Power", "Program power"의 의미는 무엇인가?

이런 용어들은 다르게 표현 될 수도 있지만 기본적으로 음악 진행 시간 축에 그 소리를 내기 위한 전기적인 출력 축으로 표현된다. 150watt짜리 전구를 사용한다면 전원을 키는 순간부터 계속적으로 150watt라는 전력을 사용하게 된다. 하지만 150watt짜리 앰프인 경우엔 최대출력이 나오는 경우는 상당히 드물다. 아래 그림을 보면 시간에 따른 일반음악이 재생될 때의 전력소모에 대한 것을 알 수 있다.

그림에 따르면 Peak Power는 최대출력을 말한다는 것을 알 수 있고 Average Power는 시간을 두고 봤을 때 전체 평균 출력 값을 말하는 것이다.

여기서 두 가지 사항을 기억해야 한다. Peak Power와 Average Power는 재생되는 소리의 특성에 따라서 따라 상당히 달라지게 되며 또한 Peak-to-average 비율도 재생되는 소리의 종류에 따라서 달라질 수 있습니다.

정확하게 말해서 Instantaneous Power는 아주 짧은 시간에 필요한 힘을 말하며 일반적으로 재생되는 매체의 최대 출력과 관계가 있다. Music Power와 Program Power는 정확하게 정의되지는 않지만 가변성 있는 Average Power와 같이 간주되어지기도 한다.

아래 그림은 300watt일반 앰프를 사용할 때 시간에 따른 파워변화를 표현한 것이다. 이 표에서 보면 대부분의 시간동안에 저출력으로 구동되는 것을 확인할 수 있고 단지 어느 순간에만 최대출력이 필요한 것을 알 수 있습니다. 그림의 점선으로 그려진 두 선의 간격을 dB로 표현한 것이 Peak-to-average 비율입니다. 이와 같은 경우에는 약 25dB의 비율이면 이것은 클래식 음악의 일반적인 형태입니다. 만약에 이것이 Rock음악이라면 8-10dB의 Peak-to-average비율을 가지게 됩니다.

모든 스피커는 지속적으로 만드는 출력에 비해서 상당히 큰 순간출력을 견딜 수 있도록 되어있다. 이러한 스피커의 능력에 따라서 앰프의 선택이 결정된다.

2. 입력신호의 성질은 스피커의 허용입력에 어떠한 영향을 미치는가?

스피커에 전달될 수 있는 손상에는 크게 두 가지가 있다. 열에 의한 손상과 기계적인 손상이 그것이다. 100watt의 한 앰프가 인간의 가청영역을 벗어난 어떤 고주파수 대역에서 결함을 가진다고 생각해 보자. 트위터의 보이스 코일이 과열로 인해 타버릴 수도 있을 것이다. 다른 한편으로, 한 스피커의 우퍼가 턴 테이블의 불안정함이나 과도한 베이스 부스트, 또는 저주파 피드백들로 인한 과도한 동작에 의해 반복적으로 스트레스를 받고 있다고 가정해 보자. 얼마 지나지 않아서 그 우퍼의 무빙(Moving)파트는 모양이 변형되어 보이스 코일이 잘못 자리잡거나, 작동시에 어딘가에 비벼지는 현상이 일어날수 있다.

심한 경우에는, 그림2에 보여진 바와 같이 보이스 코일이 아예 밖으로 빠져 나와 Pole Piece에 매달리게 될 수도 있다. 이러한 정도의 손상을 입힐 수 있는 파워의 양은 20-30watt정도로 생각보다 그리 크지 않다. 프로오디오 시스템에서 어느 정도의 High Pass Filtering은 입력신호 들을 그 시스템의 패스 밴드 이하로 줄여주기 위해 꼭 필요한 작업이다.

3. JBL Professional Loudspeaker System의 정격은 어떻게 결정이 되는가?

위에서 언급한 바와 같이 스피커는 보이스 코일의 과열과 과도한 저주파수 신호의 입력에 의해서 손상될 수 있다. 우리는 위의 두 가지 모두의 경우를 고려함과 동시에 실제 상황에서의 적용에 밀접하게 관련되어 있는 표준테스트 신호를 정격 평가에 사용하고자 한다. International Electro technical Commission(IEC) Standard Number 368-5에 명시된 이 신호는 Crest Factor가 6dB이고, 40Hz이하, 5kHz 이상의 주파수는 12dB/Octave의 비율로 필터링된 핑크 노이즈이다. 의미있는 스피커의 파워 정격을 결정하기 위해서 충분히 많은 수의 샘플들이 테스트되고, 8시간 이상 견딜 수 있는 입력 신호의 파워를 정격 파워로 정한다. 테스트에 관한 상세한 내용은 아래그림에 나타나 있다.

이 테스트에서 핑크 노이즈의 Crest Factor에 대해서 좀더 자세히 설명해 보자. Crest Factor(신호의 RMS값에 대한 피크 값의 비율)는 Peak Factor라고도 하는데, 보이스 코일에서 신호의 평균 Heating Capability에 대한 피크 노이즈 값의 정확한 측정 값이다.
6dB의 Crest Factor가 의미하는 것은 그 스피커나 트랜스듀스가 평균 신호의 4배가 되는 파워를 가진 신호에 의해서 테스트를 받았다는 것을 의미한다. 예를 들어, 이 테스트 방법에 의해 평가된 150watt의 스피커는 8시간의 테스트 기간 동안에 600watt의 파워를 가진 순간적인 입력 신호에 대한 테스트를 거쳤다는 것을 의미한다.
이 테스트 방법은 실제 상황에서의 조건에 아주 밀접하게 관련되고 있어서, JBL은 모든 스피커 시스템에 이 테스트 방법을 적용시켰다.

4. 정상 상태에서의 스피커 시스템 동작시에 발생될 수 있는 손상은 어떠한가? 이러한 경우에 대비해서 정격을 낮추어 조정해야 하는 것은 아닌지?

A. 스튜디오와 같이 순간적인 피크 신호들까지 잡아내야 하는 세심한 모니터링이 요구되는 곳에서는 시스템이 그 스피커의 IEC 규격의 두 배의 역할을 할 수 있는 앰프와 함께 구동이 되어야 한다. 예를 들어 300watt 규격의 스튜디오에 사용되는 모니터 시스템은 600watt 출력의 앰프와 함께 안정적으로 사용될 수 있다.
-여기서는 세심한 모니터링이 중요 포인트이다.
오늘날의 고음질 음악 출판은 녹음된 신호에 있어서 높은 Peak Factor를 요구한다. 그런 피크 신호들은 대부분 매우 짧은 순간동안 존재하기 때문에 시스템의 컴포넌트에게 아무런 과부하를 주지 않는다. 그러므로 정격 파워에 3dB를 더함으로써(2배파워)보다 명료한 시스템의 동작을 얻을 수 있다.

B. 왜곡되지 않는 연속되는 높은 출력을 많이 사용하는 곳에서는 스피커 시스템이 그 스피커의 IEC규격과 같은 파워를 갖는 앰프와 함께 사용되어야 한다.
- 이 경우는 대부분의 SR(Sound Reinforcement)에서의 상황에 해당한다. 이러한 시스템은 종종 부주의로 인해서 과부하 상태로 동작되거나 피드백에 걸리는 수도 있다. 스피커 IEC 규격과 같은 규격의 앰프를 사용하면, 사용자는 시스템의 안정된 동작을 보장 받을 수 있다.

C. 과동작(Overdriven)에 의한 왜곡된(Distorted)출력이 오히려 어떤 음악적인 효과를 낼 수도 있는 경우, 시스템은 스피커 IEC정격의 절반의 출력파워를 가진 앰프와 함께 사용되어야 할 것이다.
-많은 락음악들은 앰프가 클리핑을 일으킬 정도의 최대 출력상황에서 만들어지고, 이것은 어떤 음악적인 선택에 관한 문제이다. 만일 300watt의 왜곡되지 않은 사인파(Sine)가 앰프의 클리핑 포인트까지 증폭되게 되면, 그 출력은 600watt까지도 될 수 있다. 그러므로 이러한 경우 앰프의 출력파워는 스피커 IEC정격의 절반정도를 사용해야 안전한 스피커의 동작을 이룰 수 있다