1. 탐구 배경
이 주제는 바로 우리와 매우 밀접한 관계에 있는 이어폰에 대한 주제였고 이어폰을 살 때마다 큰 가격차이 때문에 항상 고민하다가 결국 중저가의 이어폰을 사는 일이 대부분이기 때문에 연구하게 되었다. 먼저 우리 주변을 살펴보면 스마트폰 만큼이나 거의 대부분의 사람들이 한 사람당 한 개씩은 가지고 있는 것이 바로 이어폰이다. 이어폰의 성능은 일단 배제하고 이어폰의 가격만 따진다면 2000원짜리 이어폰부터 시작해서 10만 원, 20만 원이 훌쩍 넘는 이어폰까지 가격대가 아주 다양하다.
물론 우리가 사용하기엔 30000원 전후의 이어폰들이 지장이 없고 잘 들리지만 음악, 그리고 듣는 것을 주로 하는 직업을 가진 사람들 같은 경우에는 우리는 생각도 안 하는 그런 고가의 이어폰을 사용하야만할 것이다. 솔직히 둔한 나로선 10만 원짜리 이어폰이나 3만 원짜리 이어폰이나 그저 잘 들리는 이어폰이라고 생각하기 때문에 이어폰의 가격이 그렇게 높아지는 것은 그저 브랜드 값이라는 결론을 내려왔다. 하지만 이번 기회를 통해 기술적으로 어떤 차이가 있기에 그렇게 이어폰의 가격이 천차만별로 차이가 나는지에 대해서 연구해 보고 싶다는 생각이 들었다. 그래서 ‘이어폰 가격의 결정에 영향을 주는 요인 분석’이라는 주제의 연구를 선택하게 되었다.
2. 문헌 조사
이어폰에 대해서 아는 내용이 없기 때문에 먼저 문헌 조사에 나섰다. 검색을 하던 중 이어폰과 스피커의 원리가 같다는 사실을 보고 이어폰과 스피커에 대한 문헌 조사를 실시하였다. 먼저 ‘진동판의 빗살주름무늬 형상에 따른 마이크로스피커의 음향특성에 관한 연구’를 찾아보게 되었다. 이는 스피커에서 진동을 일으켜 음원을 재생하는 가장 핵심적인 역할을 하는 부품인 진동판의 형상에 대한 연구를 수행하기 위하여 유한요소법과 음압 및 특성파라미터 측정을 수행하였는데 결과는 이와 같다.
(1) 진동판의 빗살주름무늬 각도를 45도, 68도로 변경시킨 경우, 45도인 진동판의 강성이 크고, 이에 따라 공진주파수도 고주파로 이동함을 확인할 수 있었다.
(2) 폴리머 진동판재질의 마이크로 스피커의 공진주파수는 진동계의 질량보다는 에지부의 강성에 의해 더 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있으며 에지부의 강상은 빗살주름무늬의 개수가 클수록 가성이 증가함을 확인할 수 있다.
(3) 스피커의 재생음에 대한 충실도 향상을 위해서 진동판은 높은 강성을 가지고 공진주파수가 높은 것이 유리하기 때문에, 폴리머 진동판재질의 마이크로 스피커의 공진주파수를 고주파수 대역으로 이동시키기 위해서는 진동판에 형성된 빗살주름무늬의 각도를 감소시키고 개수를 증가시키는 방향으로 설계하는 것이 효과적임을 검증할 수 있었다. 두 번째로 ‘오픈형 이어폰의 진동판 특성에 관한 연구’를 조사하였다.
이 연구는 오픈형 이어폰 새는 소리가 귀에 거슬리는 원인은 진동판의 형태, 크기와 체적 관점에서 알아보았다. 그 결과는 다음과 같다. 볼 형태의 진동판을 선형적인 형태인 직사각형의 형태로 치환하여 진동을 관찰하였는데 체적이 크면 가로와 높이 사이의 관계에서 전기 신호가 입력되는 지점에서 일정 구간이 지나면 진동이 발생하는 시간차가 발생한다. 이것은 기본파와 고조파의 관계에도 영향을 주어 일그러짐률이 커지는 원인이 되었다고 한다.
3. 탐구 내용 및 방법
문헌 조사 후에 이어폰의 가격에 따른 이어폰의 음향에 대해 비교하려다 보니 나의 수준에서 이어폰의 구조를 알아보고 음향을 비교하기란 어렵다는 것을 깨닫게 되어서 쇼핑몰에서 판매 중인 이어폰의 가격을 10000원 대, 50000원 대, 그리고 10만 원 이상으로 구분하여 제조사의 차이를 고려하기 위해 가격대 별로 5개씩의 이어폰의 정보를 조사하였다.
그 정보에는 출력 음압 레벨, 재생 주파수 대역, 임피던스, 드라이버, 플러그 등이 있다. 그리고 이 외에도 이어폰의 가격에 영향을 주는 요인들을 검색을 통해 탐색하였다.
이어폰 음질에 영향을 요인을 알아보기 전에 이어폰의 구조에 대해 알아보았다. 진동판에 대해 설명을 하자면 이렇다. 이어폰은 전기적인 신호를 소리로 만드는 변환기의 하나이므로 소형화에 따른 몇 가지 특수성을 제외 하고는 스피커와 그 구성이 대략 동일하다.
따라서 이어폰은 크게 진동판, 유닛, 케이블, 마그넷,플 러그의 구조를 가지고 있다. 진동판은 보통 비닐 진동판을 쓰며 (DIAPHARM, DRIVING UNIT) 이라고 하고 스피커에서 사용하는 검은색 콘지가 전류신호를 변환해 움직이는 보이스 코일에 의해 진동을 하면서 소리를 만드는 것처럼 이어폰도 얇은 비닐모양으로 생긴 진동판이 진동하면서 소리를 만든다. 다음으로 마그넷 (magnet). 이어폰의 원리는 아래의 콘형 스피커처럼 진동판 자체를 신호의 흐름대로 진동시켜 소리를 만들어 내는 방식이다.
이때 전자기 유도에 의해 콘지를 진동시킬 때 꼭 필요한 것이 자석이고 특히 NEODYMIUM(네오디뮴)이라고 불리는 원소번호 60번으로 만든 마그넷은 일반적으로 고성능을 요하는데 사용한다. 일반 자석보다 30%정도 더 강한 저력을 얻어낼 수 있다고 하며, 이외에도 62번 사마륨을 사용하기도 한다. 그리고 유닛이란 기기에서 신호를 진동판까지 전송하는 전선을 말하며, 흔히 "일반선"이라 부르는 "TPC 케이블"을 사용한다. "TPC 케이블“의 제원은 동을 제련할 때 유입된 산소량이 300PPM이고 순도는 99.9% 정도로 규정된다. 이외에도 "OFC(Oxygen Free Copper)"가 있는데 말 그대로 "무 산소 동"케이블을 의미하며 산소 포함량은 10PPM이하이고 순도는 일반적으로 99.999%이상의 순도를가진다. 그리고 A/V용으로 OFC 입자를 선형으로 늘여놓은 LC-OFC(Linear Crystal OFC)케이블을 쓰기도 한다. 이외에도 케이블:(TPC CABLE / OFC CABLE / LC-OFC CABLE)과 플러그가 있다.
먼저 검색을 통한 이어폰 음질에 영향을 주는 요인을 알아보았다. 먼저 음질에 있어서 가장 중요한 것은 일단 스피커 > 앰프 > 소스 기기 > 소스 순서이다. 이중 앰프와 소스 기기, 소스 등에 대한 더 높은 비중에 대해서는 의견이 분분하지만 스피커가 제일 영향이 크다는 것은 전문가들뿐만 아니라, 매니아들, 그리고 직접 경험을 해보시면 금방 느낄 수 있다고 한다. 물론 음질도 가격에 따라 차이가 크다고 한다. 특히 아주 저가형과 어느 정도 가격대 사이 즉 1만 원 이하 제품과 3만 원~5만 원 대 제품의 차이는 상당히 큰 편이며 약 20만 원 정도까지 음질이 대게 가격에 비례하는 게 일반적이라고 한다.
또한 고가 이어폰일수록 스피커나 선 등으로 튜닝을 잘해서 듣기 좋은 소리가 들리며, 저가 이어폰은 그냥 시장에서 하나에 100원쯤 하는 스피커를 사다가 대충 만든 것이 대부분이기 때문에 가격차익 당연하게 발생하는 것이다. 드라이버로 인해 생기는 가격 차이는 1만 원 이하의 이어폰에는 일반 동선과 저가형 다이나믹 드라이버가 사용된다고 한다. 그리고 1만원 중후반 때부터는 그나마 들을만한 소리를 경험할 수 있는데 샤오미나 중국산 가성비 이어폰 등이 그렇다. 이 부류는 대부분 다이나믹 드라이버와 일반적으로 많이 사용되고 있는 플렛(칼국수)케이블과 금도금 플러그를 사용한다. 3만원 전후로 가성비 좋은 이어폰은 주로 다이나믹 드라이버, 무산소 케이블, 금도금 플러그 등을 사용하며 유명 오디오 브랜드의 중국 OEM업체에서 자체브랜드로 생산한 제품들이 호평을 받고 있다. 참고로 최근 BA(발란스드아마츄어) 드라이버를 사용하는 이어폰들이 속속 출시되고 있고 일반적인 다이나믹 드라이버에 비해 좋은 해상도와 내구성을 가지고 있다지만 아직은 가격대가 만만치 않다고 한다.
다음으로 쇼핑몰 ‘11번가’를 통해 알아본 가격 대 별의 이어폰 정보 차이를 알아보면 먼저 만 원 대의 이어폰들은 약 95dB/mW의 음압 감도를 가지고 있고 임피던스는 16옴에서 32옴까지 볼 수 있었다. 드라이버는 대부분이 다이나믹 유닛을 사용하고 플러그는 대부분 3.5mm 3극의 플러그를 사용하는 것을 확인할 수 있었다. 주파수의 범위는 약 20Hz에서 20kHz의 범위를 띄고 있었다.
두 번째로 3만 원 대의 이어폰들은 약 100dB/mW이고 임피던스는 만 원 대와 비슷한 이어폰도 있었지만 46옴, 65옴을 띄는 이어폰도 볼 수 있었다. 드라이버는 대부분 다이나믹 네오디뮴을 사용했고 플러그는 3.5mm 금도금 l형을 사용했으며 주파수의 범위는 약 15Hz~22kHz였다. 그리고 마지막으로 10만 원 이상의 이어폰은 감도는 약 110dB/mW이고 주파수의 범위가 5Hz~40kHz, 임피던스는 큰 차이가 없었으며 고가의 드라이버를 사용하고 있었다. 고가의 이어폰들을 찾아보다 보니 이 정보 외에도 최고급의 진동판을 사용하고 있었으며 드라이버의 효능을 과시하고 있었다.
4. 탐구 결과
이어폰의 가격에 따라 다른 효능들과 탐재된 기능들을 확인할 수 있었다. 가격이 올라갈수록 감도가 높아지는 것을 확인할 수 있었고 주파수의 범위는 더 커지며 임피던스는 커지는 경향이 있었으니 큰 차이가 없었다. 그리고 모두 확인할 수는 없었지만 가격에 맞는 진동판과 드라이버가 쓰이고 있었다. 이어폰의 효능이 어느 정도까지만 차이가 있고 모두 비슷할 거라는 나의 생각을 바꾸게 해주었다.
이어폰의 가격이 이 모든 것이 좋아져서 올라가는 것이 아니라는 것을 알게 되었고 어느 한 부분에서 뛰어난 효능을 보여서 가격이 상승하는 제품들도 있었다. 그리고 생각하지 않았던 부분에서도 가격 차이에 영향을 주고 있었다. 예를 들면 보스 이어폰은 우리의 귀에 딱 맞는 편안한 착용감의 디자인을 내세워 높은 가격이 측정되고 있었다. 이처럼 디자인과 선을 포장하는 부분에서도 가격 차이에 영향을 주고 있었다. 내가 처음에 생각했던 것보다 다양한 부분에서 이어폰에 영향을 주고 있음을 알게 되었다.
댓글