앰프의 출력과 스피커 소리 크기의 상관 관계

1. 스피커 능률과 출력 음압레벨과의 관계

오늘 AV 상식편에서는 우리가 일반적으로 앰프를 선택할 때, 실 가정에서 얼마정도의 출력을 가진 앰프를 사용해야 가장 적당한지 알아보는 시간을 가지도록 하겠습니다.

보통 일반적인 가정의 거실이나 오디오 전용 리스닝룸에서 청취자가 충분한 음량으로 듣고자 하기 위해서는 어느 정도의 출력을 가진 앰프가 필요할까요? 여러분들도 아마 이런 부분에 대해서 평소 궁금해 하지 않으셨나 사료됩니다.

이는 앰프의 출력과 스피커 음량의 크기에 대한 연관성을 잘 알아야만 쉽게 접근할수 있는 부분이기도 합니다. 앰프를 고를 때는 보통 대부분의 사람들은 앰프의 출력과 음질을 중시하는 경우가 있습니다. 기본적으로 앰프는 출력이 높으면 음질이 좋다고 생각하기 쉽습니다. 따라서 높은 출력의 앰프를 사용함으로써 스피커의 재생음은 저출력의 앰프에 비해 소리의 일그러짐과 왜율이 적어지는 장점을 가지고 있습니다만 앰프 출력이 높음로써 이러한 왜곡을 낮아지는것 또한 한편으로 음질이 우수하다고 할수는 있을겁니다.

그러나, 일반적으로 스피커를 고를 때는 앰프와 같이 스피커의 소리의 크기보다는 일차적으로 주안점을 두는 것이 음질을 먼저 생각합니다. 앰프와 반대로 생각하는 것이 일종의 관례죠. 아직도 대부분의 사람들은 앰프는 출력수치가 높으면 일그러짐이 적어짐으로써 음질이 좋다고 생각하기도 합니다.

이부분은 다음에 다시 언급하기로 하고 본론으로 들어가서 거실이나 오디오용 리스닝룸에서 필요한 가장 적정한 앰프의 출력을 계산할 때에는 첫째로 스피커의 능률, 둘째로 청취실(거실 또는 전용룸)의 크기, 셋째로 평소 듣는 소리의 크기, 넷째로 녹음된 소스의 종류 이상 이렇게 네가지로 나눌 수가 있습니다.

스피커라는 기기 장치는 앰프로부터 출력되는 전기를 소리로 변환시키는 장치이지만 이 스피커가 앰프의 전기를 얼마만큼의 양으로 소리로 변환되는가 하는 것은 능률이라는 것은 지난번 AV 상식에서 살펴 보았습니다. 여기서 다시 간단하게 짚고 넘어간다면 모든 스피커들은 능률이 틀립니다. 이러한 능률이라는 것은 앰프의 볼륨을 올리게 됨으로써 나타나는 음량과도 직접적인 연관이 있습니다.

스피커의 능률은 해당 스피커의 제품 스펙상에 표기되어 있습니다. 대체적으로 출력 음압 레벨이라는 표시로 기록되어 있는 스피커의 능률은 앰프에서 1W의 전기를 보내었을 때, 스피커 전방 1미터 거리에서 얻어지는 음의 크기를 나타내는 것입니다. 따라서 출력음압 레벨이 87dB/W/m라고 표시된 스피커는 1미터의 거리에서 1와트의 전기로 87dB의 소리의 크기를 가진다고 할수 있습니다. 출력 음압 레벨 수치는 높을수록 스피커의 소리는 크다는 것을 알 수 있습니다.

그러나, 출력 음압 레벨의 표시는 이미 상식적으로 알고 있는 부분이 많으실거라 여기까지만 말씀드리기로 하고 다음으로 넘어가도록 하겠습니다. 우리는 스피커의 능률과 스피커 출력 음압레벨과의 연관성에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

앰프의 전기에너지를 스피커로 보내면 100%전기 에너지 중에 약 1%정도만이 스피커에서 소리로 변환되어 집니다. 이것을 스피커의 능률이라고 합니다. 예를 들어 스피커의 능률이 1%일 때 스피커의 출력 음압 레벨이 85dB라고 한다면, 능률이 2%인 경우에는 스피커 출력 음압 레벨이 88dB가 됩니다. 능률이 4%일시에는 91dB가 됩니다. 즉 능률이 2배로 증가할 때마다 스피커의 출력 레벨은 3dB증가함으로 알 수가 있습니다.

현재 대부분의 오디오용 하이파이 스피커들은 출력 음압레벨이 83dB~95dB정도의 선에서 머물고 있습니다. 이는 이런 하이파이 스피커들이 대부분 능률이 약 1%이하이며, 나머지 99%이상의 전기에너지는 열로 소비되어 버리는 것입니다. 따라서 스피커는 전기를 아주 많이 소비하는 애물단지이기도 하지만 우리의 삶을 윤택하게 할수 있는 좋은 소리를 내어줌으로써 삶에 활력을 주기도 합니다.



2. 앰프의 출력과 스피커 음량의 비교

일반적으로 일정한 앰프의 출력을 입력함으로써 나오는 스피커의 음량은 능률이 낮은 스피커라고 해도 최대 출력음압레벨이 낮을것이라고 생각하는 것은 바르지 않습니다. 즉 이말은 스피커라는 것은 큰 에너지를 받으면 받을수록 그 에너지에 상응하는 큰 소리를 얻을 수가 있다는 것입니다. 이부분에 대해서는 소리샵 일반 AV상식 46편을 참조하면, dB(데시벌)에 대해 상식에서 자세히 살펴 볼수 있는데, 여기서 잠깐 참조하면, 앰프의 전력이 2배로 상승할 때마다 스피커의 소리 크기는 약 3dB정도로 커지며, 10배에서는 약 10dB의 음량으로 커집니다.

아래 그림을 참조하면 85dB의 출력음압레벨을 가진 스피커가 있을 때 이 스피커에 1와트의 전기에너지를 입력하였을 때, 스피커 전방 1미터의 위치에서는 85dB를 얻을 수 있다고 AV상식 121편에서 배웠습니다. 여기에 앰프 전기에너지 2와트를 입력하면 88dB를 얻을 수 있으며, 약 1와트의 10배인 10와트의 전기에너지가 입력되면 스피커의 음량 크기는 95dB까지 이를 수 있습니다.

그러나 이렇게 이론상으로 앰프의 출력과 스피커 음량을 비교하면 이론상으로는 가능한 이야기일뿐이지, 실질적으로는 이 수치가 정확하지는 않습니다. 왜 차이가 나는 것인지를 자세히 살펴보자면, 여러분이 스피커 가까이 1미터 거리에서 출력 음압레벨이 92dB의 스피커를 가지고 102dB의 음량으로 크게 소리를 듣고 싶다면 앰프의 출력은 100와트가 필요합니다. 그러나 출력 음압 레벨이 86dB의 스피커로 102dB의 음량으로 듣고 싶다면, 앰프출력이 400와트의 힘이 필요하게 됩니다.

그러나 일반적으로 스피커는 100와트의 전기에너지를 입력하여도 별로 무리가 가지가 않습니다만, 400와트의 전기에너지가 입력될 수 있는 내입력이 우수한 스피커는 좀처럼 흔치 않습니다. 대부분의 스피커에는 스펙 사항이 표시되어 있는 카다로그에는 최대 출력 음압레벨이 표시되어 있습니다. 이 최대 출력 음압 레벨은 스피커가 대출력 앰프의 파워에 매칭하였을 때 최대한으로 낼수 있는 최고 음량 수치를 표시한 것입니다. 즉, 스피커에서 낼 수 있는 최대한 음압레벨 표시는 해당되는 스피커에 사용하는 앰프의 최대 출력과 해당 스피커의 기본적으로 가지고 있는 능률 및 스피커가 최대 몇 와트의 앰프 출력까지 견딜 수 있는가에 의해 결정되어 지는 것입니다.

이 최대 출력 음압 레벨이 거실 또는 룸에서 얻을 수 있는 최대 음량이 되지는 않습니다. 그 이유는 거실이나 룸에서 듣는 위치가 항상 스피커로부터 1m의 거리에서 듣는다고 정해져 있지 않기 때문입니다. 만일 청취자가 거실 소파에서 앉아 있다면, 소파와 스피커 사이의 거리가 1미터 내지 그 이상의 거리에 위치할 것입니다. 예를 들어 스피커와 청취자가 앉아 있는 소파사이의 거리가 3미터 거리라고 한다면,여기서 들을 수 있는 최대 음량은 최대 출력 레벨보다 작습니다.

그러면 어느정도까지 감소될까요? 이미 학술적으로 연구된 바에 의하면 사방에 벽이 없는 공간에서는 거리가 2배로 증가할 때 마다 스피커의 음량은 -6dB로 감소된다고 합니다. 그러나 일반적인 실내에서는 벽이나 천장 바닥 가구 실내장식 등에 의해 반사되는 부분이 있어서, 벽이 없는 공간에 비해 감소율이 다소 낮은 -4~-5dB 정도입니다. 실내에서는 스피커로부터의 거리가 1m일 때 2~3dB, 2m일 때 4~5dB, 3m의 거리일 때 6~7dB, 4m의 거리일 때 8~9dB정도로 감소됩니다.

또 예를 든다면, 4~5평의 실내에서는 스피커와 청취자가 앉아 있는 자리까지 2~3m정도의 거리에 앉아 있지만, 체감상으로 느끼는 스피커 최대 출력 음압레벨은 8~11dB정도 빠진 소리의 크기가 됩니다. 이렇게 앰프와 스피커의 사이에 관계에서 청취자리에 있어서 듣게 되는 실제적으로 듣게되는 최대음량을 알아보았습니다