트위터(부품)

모렐(Morel)의 ET338 소프트 돔 트위터

Tweeter[1]

1 개요

멀티 채널 스피커에서 고음을 담당하는 유니트를 의미한다.

과거의 풀레인지 시스템에서는 하나의 유닛이 모든 대역을 담당하였으나, 고음과 저음에 어울리는 구조와 방식의 스피커가 다르다는 점에 착안하여, 고음 영역에 특화된 유니트를 고음에만 사용하도록 제작한 것을 트위터라고 한다.[2]

PA 등의 대형 음향에서는 혼과 컴프레션 드라이버를 조합하여 사용하며, 하이파이 오디오에서는 주로 돔형이나 역돔형 트위터를 사용한다. 물론 회사에 따라 하이파이 시스템에 혼형 트위터를 사용하는 경우도 있다(클립쉬, JBL 등). 그리고 일부 저가형 오디오에서는 우퍼에 주로 사용되는 콘형 유니트를 소형화하여 사용하기도 한다.

트위터는 고음에만 특화되어 있으므로, 저음 신호가 강하게 들어갈 경우 코일이 타버린다거나 진동판이 깨지는 등의 상황이 발생할 수 있다. 그러므로 주로 크로스오버를 사용하여 고음만 잘라낸 신호를 넣어서 보낸다. 주로 하이파이나 가정용으로 사용하는 스피커는 이러한 회로가 스피커 자체에 내장되어 있다. 이런 것을 패시브 크로스오버라고 한다. 트위터의 특성상 고음역대를 안드로메다로 보내버리는(...) Direct Stream Digital 포맷과의 궁합은 최악. 2.8MHz 정도의 샘플링주파수라고 하여 무척 고음질일것 같지만(일반 CD의 샘플링주파수는 44.1kHz이다) 정작 1bit DAC를 사용하는 관계로 30kHz대역 위쪽 주파수에 실로 어마어마한 양자화 노이즈가 생기기 때문인데 이거 적절히 처리하지 않고 트위터에 걸면 트위터 유닛 사망 확정이다. 해당 문서의 4번 항목인 'DSD의 문제점'을 참조해보자. [3]

그리고 가볍고 딱딱한(경도가 높은) 물질일 수록 고주파 생성에 요구되는 반응성 및 댐핑을 얻기가 쉽기 때문에 엄청나게 비싼 하이엔드 스피커의 경우 가끔 트위터의 울림판을 세라믹 소재나 다이아몬드(!)를 깎아서 만드는 경우도 있다!

자세히 설명하기에 앞서 딱 한가지만 강조하고자 한다.

절대로 트위터 유니트에 손 대지 마라. 찌그러지면 답도 없거니와[4] 괜히 잘못 만졌다가 죽을지도 모른다.

그런데 꼬꼬마들은 부득부득 트위터나 우퍼 더스트캡을 손가락 끝으로 꾸욱(!) 누르지...

2 트위터의 형태와 재질

2.1 돔 트위터

돔 형상을 한 트위터로서 현대에 들어 가장 흔히 볼 수 있는 형태이다. 돔 형태의 특성상 콘이나 혼 트위터에 비해 음의 퍼짐성이 좋으며 자연스러운 소리가 특징이다. 보통 볼록 튀어나온 돔 형태가 대부분이지만 포칼 등 일부 업체에서는 안쪽으로 움푹 들어간 역 돔형 트위터를 제조하기도 한다.

보통 아래의 재질을 사용한다.

2.1.1 합성수지 필름

Goldwood의 GT-302/S 마일러 돔 트위터.
개당 단돈 3달러 짜리다. 배송비가 7달러라는게 함정.

마일러, 폴리프로필렌 등의 합성수지 필름이다. 저가형 스피커에 주로 적용된다. 하지만 무시할 수도 없는 것이 잘 만들어진 제품의 경우 상상을 초월하는 가격대 성능비를 보여주기도 한다.

여담으로, 쿼드 사의 ESL 시리즈 정전형 스피커[5]가 바로 이 마일러 필름을 진동계에 사용한다![6]

2.1.2 실크 등의 섬유 소재 (소프트 돔)

dynaudio의 Esotar2 소프트 돔 트위터
다인오디오의 하이엔드급 라인에 사용된다.

돔 트위터는 거의 금속 아니면 실크돔이 대부분이다. 소재만 보면 금속 소재에 비해 부드러운 소리가 날 것처럼 보이지만, 오히려 금속 소재에 비해 설계나 튜닝에 따라 개성이 뚜렷한 소리를 들려준다. 또한 특유의 잔향감이 매력적인 소재로 평가받는다. 해상력 역시도 금속 트위터보다 오히려 더 뛰어난 경우도 있다. 다인오디오가 이부분의 본좌로 불리고 있으며 그 외에도 여러 북유럽 스피커 회사들에서 많이 사용한다. 영국 스피커에도 금속 재질을 사용하는 회사를 제외하면 대부분 실크돔을 사용한다.

2.1.3 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 및 그 합금 등의 금속 소재 (메탈 돔)

모니터오디오의 금도금 메탈 돔 트위터
한때 모니터오디오의 아이덴티티였다.[7]

실크와 함께 자주 볼 수 있는 재질. 가볍고 튼튼한 금속들이다. JBL, 클립시 등 미국 일부 업체에서는 티타늄 재질을 쓰기도 하지만 주류는 알미늄이나 알미늄과 마그네슘을 중심으로 한 합금재질로 모니터오디오, 모던쇼트, B&W, 인피니티, 트라이앵글, 패러다임 등등 많은 업체에서 사용하는 재질이다.

재질만 보면 고음에서 쏘는 소리가 날 것 같으나[8], 제대로 만들 경우 매우 중립적이며 맑고 깔끔한 소리가 난다. 또한 잔향이 거의 남지 않고 있는 그대로의 소리만 재생한다는 특징 탓에 음악 제작에 사용되는 많은 모니터 스피커에서도 자주 사용되는 재질이다.

금속재질 트위터의 끝판왕은 베릴륨 재질의 트위터이고 따로 설명되어 있다.

2.1.4 드물게 일부 고가형 제품에 사용되는 재질

2.1.4.1 베릴륨
포칼의 베릴륨 역돔형 트위터
괜히 엄한 짓 하지말고 소리로만 즐기도록 하자.

베릴륨이 알다시피 재료로서의 특성이 제일 쩔어주기 때문에[9] 하이엔드 트위터의 소재로 사용된다. 포칼사의 하이엔드 스피커에 역돔형 트위터 형태로 적용된다. 소프트 돔 계열의 특성과 다이아몬드 트위터의 특성이 같이 보인다고 한다. 베릴륨은 원자번호 4번으로 금속으로서는 두번째 원소이며 무게가 다이아몬드 재질의 1/4에 불과하다. 원자번호 순서상 첫번째 금속 원소는 2차전지 폭발로 유명한 리튬이다. 참고로 원자번호 1번부터 4번까지는 수소, 헬륨, 리튬, 베릴륨 순이다.

이렇기만 하면 얼마나 좋겠냐만...

베릴륨은 발암물질이자 심각한 만성 폐질환을 유발하는 맹독성 물질이다. 그런 관계로 포칼 사의 제품 중 베릴륨 트위터를 적용한 Grande Utopia EM 스피커의 사용자 매뉴얼 5페이지에는 베릴륨 재질 트위터를 사용함에 있어 필요한 안전 준수사항 관련 내용이 당당하게(!) 한 페이지를 가득 채우고 있다. '사포같이 마모를 일으킬 수 있는 물건에 닿으면 안된다', '피부나 눈에 닿으면 안된다', '호흡기로 흡입하거나 먹거나 피부를 통해 흡수되면 절대 안된다', '트위터 모듈의 그릴을 웬만하면 벗기지 말고, 혹시라도 벗기고 사용한 용자들은 후딱 다시 원복해라', '아이들이 손대지 못하게 해라', '돔이 손상되면 스피커와 같이 공급된 보호 테이프로 밀봉하고 조각나 떨어진 베릴륨 조각은 공급된 접착 테이프[10]로 조심조심 모아서 비닐봉지에 밀봉해 둔 뒤 판매자에게 연락하여 베릴륨 조각 모아둔 것과 트위터 모듈을 함께 반납하고 새 트위터 모듈로 교체받아라', '혹시라도 체내에 흡수되면 의사에게 진찰을 받아라', '스피커의 수명이 끝나면 절대 아무데나 버리지 말고 재활용 센터에 맡겨라'... 뭐 이런 내용. 아예 베릴륨 관련 문의를 받기 위한 이메일 주소가 따로 있다. beryllium@focal.com 이다.

베릴륨 트위터가 적용된 제품을 구입하시는 분들은 설명서를 꼭 읽어보시고 유념하기를 바란다.

2.1.4.2 세라믹
Accuton의 C25-6-013 세라믹 돔 트위터

말 그대로 도자기 재질. 사실 세라믹 재질로는 모든 대역을 위한 유니트를 제작할 수 있다. 마음만 먹으면 세라믹 우퍼, 세라믹 미드레인지, 세라믹 트위터도 가능하다고. 다만 재질 특성상 디스토션(왜곡)이 적어 깨끗한 소리가 나기 때문에 고역쪽에 적합한 편이라서 트위터에 주로 쓰이는 것이다. 돔형과 역돔형 그리고 평면형으로 제작되고 있다. 덤으로 우퍼로 사용할 경우 취향 차이가 있겠지만 초저음의 결이 너무나 분명해 저음 자체가 잘 느끼기 힘들긴 하나 음계 구분이 느껴질 정도로 깨끗하다고 한다. 초기 제품의 경우 진공관처럼 배음이 강조되는 경우가 있었고, 내구성이 약한 편이나(달걀껍질 두께의 도자기다. 상상해 보라.) 기술의 발달로 개선되고 있다. 아큐톤(Accuton®[11])이라는 회사가 이 분야의 독보적인 기술을 가진 것으로 평가받으며 일부 하이엔드 스피커에 쓰인다. 국내에서도 공제 형식으로 이 회사 제품을 사용하여 스피커를 만들어 사용하는 경우가 있다.

2.1.4.3 다이아몬드
B&W의 다이아몬드 트위터의 적나라한 속살...
B&W 플래그쉽 라인에 사용되고 있다.

돈지랄이 아니다.[12]

가볍고 단단하면 높은 소리를 컨트롤하기 좋다 >> 다이아몬드는 가볍고 단단하다 >> 다이아몬드는 높은 소리를 컨트롤하기 좋다.

왠지 C++언어의 스트림 개념이 생각나는건 무시하자...

라는 단순한 3단논법의 결과물이다. 다만 사람의 귀로 듣는 주파수이므로 "귀의 만족"를 위해 실제 결과물은 좀 더 세세한 부분까지 고려해야 하는데, 왜냐하면 완벽하게 가볍고 단단한 물질로 너무 반응성과 댐핑이 높게 설정해버리면 소스기기가 보내준 정지 신호에 정확히 스톱해 버리면서 이른바 "잔향감"이라고 하는 저 반응성의 부산물을 느낄 수 없기 때문이다. 트위터의 경우, 특히 현악기에서 극명한 차이를 보이는데 메이커가 이러한 "스피커"라는 물건의 상업적 특성을 이해하지 못할 경우, 혹은 모니터 스피커 용으로 완벽한 반응성만을 추구할 경우 악기에 상관없이 쇠줄 깽깽거리는 소리가 난다. B&W 최상위 모델 등 일부 하이엔드 스피커에 들어가며 다이아몬드 트위터를 사용하나 상대적으로 낮은 가격으로 유명한 대만의 업체인 어셔(Usher)의 플래그십 스피커 시리즈도 유명하다.

2.2 혼 트위터

클립쉬의 RP시리즈 가정용 스피커에 장착된 혼 트위터
클립쉬 특유의 구리 도금 우퍼도 보인다.
JBL SR4733A PA용 스피커에 장착된 혼 트위터
의자는 제품에 포함되어 있지 않습니다...

주로 빈티지 스피커나 PA용 스피커에서 볼 수 있는 형식. 컴프레션 드라이버 앞에 혼(나팔)을 달아서 고음의 지향성을 컨트롤하는 방식이다.

소리가 멀리 나가며 능률이 매우 좋은 특성을 가진다. 하지만 혼 특유의 왜곡이 있어 거칠고 과도하게 밝은 소리가 나는 경우가 있어 가정용 스피커에는 일부(클립시, JBL 등)의 경우를 제외하면 찾아보기 힘들다.

tannoydriver-small.jpg
탄노이의 듀얼 콘센트릭 유니트의 단면

1940년대에 개발되어 아직까지도 사용되고 있는[13] 탄노이의 명작인 듀얼 콘센트릭 방식 유니트를 언급하지 않을 수 없다. 이 유니트는 우퍼의 가운데에 혼 타입 트위터를 심어 놓고[14] 우퍼 콘의 곡면까지도 혼으로 작용하게 만든 형태의 독특한 방식인데, 이는 동축형 유니트를 구현하기위한 노력의 결과이다. 다만 혼의 바깥쪽이 우퍼의 콘이다 보니 이 콘의 진동이 고역 재생에 영향을 주는 약점이 있다고 한다.[15]

와피데일 다이아몬드 220 모델에 장착된 웨이브가이드

가정용 스피커에 사용된 돔 트위터에도 "웨이브가이드"라는 짧은 혼을 앞에 달아서 지향성을 개선하기도 한다. 배플에 바로 트위터가 장착될 경우 배플이나 모서리의 영향으로 지향성이나 페이즈 왜곡이 일어나는 경우가 있는데 이것을 정리해 주는 것이다.

2.3 리본 트위터

엘락의 JET 5 리본 트위터

매우 얇은 판(리본)의 양쪽에 코일을 장치하여 진동하게 만들어 소리를 내는 트위터. 한두 장의 넓은 판을 사용하는 방식과 여러개의 가는 판 여러개를 병렬로 배치하여 사용하는 방식이 있다. 지향각이 매우 넓은 특성을 가지고 있으며, 매우 얇은 재질을 사용하기 때문에 매우 섬세하고 극단적으로 높은 해상력을 가진다.

독일의 대표적인 스피커 제조사인 엘락, 프로페셔널 모니터 스피커를 제조하는 아담 오디오 등이 특히 유명하다. 과거 '90년대 인피니티의 플래그쉽 기종이였던 IRS 시리즈는 트위터뿐만 아니라 미드레인지에도 리본형이 사용된 적이 있다![16] 백문이 불여일견!

2.4 콘 트위터

AR4X에 사용된 콘 트위터의 복각품

우퍼와 같은 콘형으로 만든 트위터이다. 빈티지 스피커나 현대에 들어와서는 돔 트위터에 밀려 저가형 컴퓨터 스피커나 초저가형 AV 스피커세트에나 쓰이는 방식. 가격이 저렴하다는 장점 외에는 거의 장점이 없다. 빈티지 스피커에서는 특유의 고음 착색 특성을 즐기는 경우 정도밖에 없다. 예전 영국 아캄(ARCAM)이 스피커를 제작하던 90년대 중반, 최저가 제품(아캄 3)에 합성수지 소재의 콘 타입 트위터가 장착되었었는데 이 제품 말고도 가끔 동일 유니트가 장착된 저가형 스피커가 보이곤 했었다. 음색은 자연스러웠으나 저가제품의 한계상 해상도는 그냥 그랬다.

기술의 발전으로 예전에는 트위터로 사용하던 크기의 콘형 유닛을 풀레인지 스피커로 제작하여 사용하는 경우도 많다. 블루투스 스피커 등 소형 스피커나 사운드바 등 큰 유닛을 사용하기에 어려운 경우 등에 많이 사용한다.

2.5 이온 트위터

ion.jpg
Acapella ION TW 1S 이온 트위터

아크 방전에 의해 공간에 방사되는 전자...를 진동판 역할로 사용해 진동계의 무게를 아예 실질적인 0로 만들어버리는 확 깨는 방식의 트위터가 있다. 그 개념 자체는 나온지 100년이 넘었다. 1900년에 선보인 William Duddell의 Singing Arc라는 물건이 시초이며, 이것을 발전시킨 것이 현재의 이온 트위터다. 기존에 사용중인 스피커에 덤으로 추가하는 슈퍼 트위터로 판매되는 사례가 제법 있다.

오리지날 Singing Arc에 가까운 사례는 아래 동영상을 보자. 왠지 음악이 안 어울리는건 넘어가자.

테슬라 코일에 고압의 MHz 단위 고주파 전류를 걸면 지속적으로 아크 방전을 하게 된다. 이 고압신호에 음악신호를 반영시켜 음악신호에 따라 아크방전의 세기를 변조시키면 아크방전을 일으키며 흐르는 전자의 갯수가 음악신호에 따라 늘었다 줄었다 바뀌는데, 전자 하나하나가 각각 차지하는 공간의 부피가 거의 일정하다 보니 방전되는 전자 갯수의 변화만큼 아크방전이 차지하는 부피가 변동되게 되어 주위의 공기 분자가 밀리거나 당겨지거나 하게 되는, 마치 물리적인 진동판과 같은 효과를 내게 되고, 이것이 음성신호를 발생시키는 것. 이온 트위터 유니트 사진의 혼 안쪽에 보라색으로 밝게 빛나는 것이 바로 아크방전이다. 진짜로 진동계가 순수하게 아크방전과 아크방전의 영향으로 일부 이온화되는 공기 뿐이다. 그런 관계로... 진동판 무게? 그거 먹는건가요? 그게 문제가 아니라 낙뢰 감전을 조심해야 할 것 같은데...

유감스럽게도 가격이 비싸다. 위의 ION TW 1S 제품이 두개 한조에 $10,550...에 판매되는 모양이다.

외국의 경우는 저렴한 학습용이면서 오디오기기급의 DIY 키트도 있나본데, 동작하는 모습을 적나라하게 구경하는데는 이게 더 낫다.

위 동영상에 나오는, 100Hz ~ 40kHz 정도를 재생하는 115V 전원 전용 키트가 $294.99에 판매중이라고 한다. 220V 전원은 지원 안하니 전원 트랜스를 따로 구해야 한다고. 자세한 스펙은 여기에서 구경해 보자. 스펙을 보면 알겠지만 대충 만들어도 40kHz까지 무난히 재생되는 등 고역재생 특성이 쩔어준다. 괜히 트위터로 쓰이는게 아니다.

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  1. ↑ 새가 지저귀는 소리 tweet에서 온 말. SNS서비스인 Twitter와는 스펠링이 다르다.
  2. ↑ 여기엔 좀더 음향학적인 이유도 있다. 유닛이 한개만 있을 경우 저음에 의해 콘이 심하게(크게) 흔들리게 되고, 이에 따라 소리가 발생하는 위치도 매 순간 변하게 된다. 즉 소리의 위상이 틀어지게 되는데, 아무래도 떨림이 작고 주파수가 높은 고역대가 영향을 심하게 받는다. 이런 현상을 막기 위해 저음부와 고음부를 나눈 것이기도 하다.
  3. ↑ 일반적인 CD의 경우 샘플링주파수가 44.1kHz이므로 양자화 노이즈가 샘플링주파수의 절반인 22kHz부터 발생하여(멀티비트 ADC/DAC의 경우 노이즈 발생 주파수는 샘플링주파수의 절반) DSD보다 음질에 더 악영향을 줄 것 같은데 절반만 맞다. 원래대로라면 가청주파수 한계인 20kHz이상을 잘라내되 22kHz 대역부터는 아예 소리가 안 나도록 하는 무시무시한 커브의 로우패스 필터를 적용해야 하고 이에 따른 음질 손상이 어마어마해야 한다. 하지만 우리에게는 오버샘플링이라는 필살기가 있다. 원래의 샘플링주파수보다 n배 높은 주파수로 샘플링을 한 음원처럼 데이터를 고치는 것이다. 이렇게 하는 과정에 원래 데이터 1건 당 n-1건의 데이터가 중간에 비게 되는데(동영상이 지지직거리는걸 연상해 보자) 이부분은 앞 뒤 데이터를 가지고 수학적으로 계산해서 채운다.(인터폴레이션이라고 한다. 인터넷에서 관련 이미지를 검색해 보면 쉽게 개념을 이해할 수 있다. 이런 거.) 이렇게 하면 오버샘플링한 주파수의 절반에 해당하는 주파수부터 양자화 노이즈가 생길 것이고 당연히 그 주파수 자체는 저 높은 곳을 향해서 움직였을 것이니 20kHz 이상을 가볍게 잘라내는 간단한 필터만 적용해도 된다. 요즘은 개나소나 사용하는 4배 오버샘플링을 적용하면 양자화 노이즈 발생 주파수가 정확히 4배 올라간다(22kHz * 4 = 88kHz). 그렇다면 가청주파수 한계인 20kHz 이상을 잘라내는것은 동일하나 88kHz대역부터만 침묵시키면 되므로 훨씬 필터의 커브가 완만해지고, 회로를 간단하게 구성할 수 있게 되어 음질 손상이 줄어든다. 24bit DAC 같은 비트 수가 원본보다 높은 DAC를 적용해서 인터폴레이션을 더 세밀하게 하는 건 덤. 참고로 커브가 급한 로우패스필터일수록 회로가 복잡하고 음질에 더 나쁜 영향을 준다. 즉 똑같이 20kHz 이상을 잘라내는 로우패스 필터라도 DSD 음원의 30kHz 대역을 완전히 날리는 필터가 오버샘플링한 CD 음원의 88kHz 대역을 완전히 날리는 필터보다 음질에 불리하다는 말. 물론 소스기기 DAC의 출력단 이야기다.
  4. ↑ 소프트돔의 경우 운좋으면(...) 다시 펴지는 경우도 있긴 하다.
  5. ↑ 얇은 필름과 단단한 판재에 도금 등을 한 뒤 일정한 거리를 떼어놓으면 거대한 컨덴서가 된다. 여기에 전압을 걸면 전기력이 발생하여 필름 전극이 판재 전극쪽으로 움직여 두 전극 사이의 간격이 좁아진다. 음악 신호를 걸면? 거대한 평판 진동판이 전기력에 의해 움직이는 꼴. 이런 움직임은 전압이 걸리는 면 전체에 동일하게 일어나므로 소재 특성에 따른 진동계의 뒤틀림이 애시당초에 일어날 리가 없고, 진동계 소재의 무게가 가벼울 경우 일반적인 유니트처럼 저역 재생이 어렵거나 하지 않으며 오히려 반응성이 더 좋아지게 된다. 다만 지향성 개선 등을 위하여 부가적인 회로가 들어가게 될 경우 스피커에 전원이 따로 필요하게 될 수도 있다. 쿼드의 ESL 시리즈가 그런데 6W 정도의 전력이 필요하단다.
  6. ↑ 하지만 쿼드 ESL은 정전형 스피커라 전혀 다른 개념이다.
  7. ↑ 원래는 하이엔드급까지 모든 모니터오디오의 스피커에 사용되었으며, 2016년 기준 Silver 이하 모든 모델에 플레이트 모양만 다른 같은 구조의 트위터가 사용된다. 그 윗급은 리본 트위터를 사용한다.
  8. ↑ 실제로 JBL에서 티타늄을 사용하여 만든 모델 일부는 쏘는 소리로 유명하기도 했다. 그러나 이런 경우는 네트워크 노화 문제인 경우도 있고 스튜디오나 PA용 모델이라 그런 경우도 있다.
  9. ↑ 강철에 비해서 강성이 50% 이상 높으며, 무엇보다도 엄청나게 가볍다(비중 1.85. 그러니까 알루미늄보다도 가볍다! 참고로 가장 가벼운 금속은 리튬.).
  10. ↑ 아예 이런데 필요한 접착 테이프를 스피커와 함께 번들로 제공하는 모양이다.
  11. ↑ 독일 회사이다.(헤드폰 만드는 중국 회사인 Accutone이랑은 전혀 아무런 관계가 없다.) 원래 이름은 Thiel & Partners GmbH이지만 미국에 Thiel(틸)이라는 스피커 브랜드가 이미 있어서 아큐톤이라는 브랜드를 만들었다. 세라믹 말고 다이아몬드 트위터도 만든다.
  12. ↑ 그리고 보통 상업적 가치가 없는 공업용 다이아몬드나 인조 다이아몬드를 가공하여 사용한다. 그래서 실제로 보면 불투명한 회색 유리같은 느낌이다.
  13. ↑ Prestige와 Prestige GR 라인업의 스피커에 사용되고 있다.
  14. ↑ 심지어 우퍼의 자기회로가 트위터의 혼의 일부이고, 구조를 잘 살펴보면 영락없는 컴프레션 드라이버다... 외계인은 천조국에서만 고문하는게 아닌가보다.
  15. ↑ 우퍼 콘의 진동때문에 도플러 효과가 발생한다고...
  16. ↑ 미드레인지 유니트가 공책보다 넓다.