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[용어] 인클로저(Enclosure)

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오디오스퀘어는 초보자들이 쉽게 오디오를 알아갈 수 있도록 용어에 대한 정보를 제공할 예정입니다. 기본적인 용어만 숙지하고 있어도 오디오 제품을 선택하는 데 있어 큰 도움이 될 것입니다. 


오늘 알아볼 용어는 스피커에 사용하는 '인클로저(Enclosure)' 입니다. 인클로저는 간단하게 이야기하면 스피커의 본체, 즉 울림통을 말합니다. 방식에 따라 베이스 리플렉스형(Bass-reflex), 밀폐형(Closed), 개방형(Open-baffle) 등이 있습니다. 인클로저는 구조상 공진을 피할 수 없는 현상으로 받아들이고 있는데, 최근에는 이를 적극 활용하여 인클로저 자체의 울림을 악기처럼 활용하던지, 아니면 이를 철저하게 배제하는 등의 고민이 설계로 이어지고 있습니다. 인클로저는 플라스틱, 합성수지, 원목, 합판 등을 주로 사용하며, 하이엔드 스피커는 알루미늄을 통째로 깎아 만들기도 합니다.


앞에서 언급한 인클로저의 방식은 결국 저음을 어떻게 제어하느냐에 대한 문제가 됩니다.


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▲ 매지코(Magico) Q5 인클로저 구조


가장 많이 사용되는 베이스 리플렉스 방식은 인클로저에 구멍을 뚫어 내부에서 반사되는 저음을 다시 이용합니다. 대부분의 스피커는 이 방식을 사용하지 않는 것을 찾기 어려울 정도로 주류를 이루고 있습니다. 베이스 리플렉스 방식은 또 다시 덕트 방식, 포트 방식, 패시브 라디에이터 방식, 스윙 라디에이터 방식, 트랜스미션 라인 방식 등으로 분류됩니다.


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▲ 덕트 방식을 사용한 알텍렌싱의 620C 스피커


덕트 방식은 인클로저에 일반적인 구멍(Air Duct)을 뚫어 반사되는 저음이 빠져나가게 만든 것입니다. 빈티지 스피커에 많이 사용되었던 방식이며, 현대에서는 다른 방식에 밀려 흔히 보기 어렵습니다. 다만, 블루투스 스피커, 사운드 등에는 아직 사용되고 있습니다.


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▲ 포트 방식을 사용한 B&W 804 D3


포트 방식은 인클로저에 구멍을 뚫고 파이프 모양의 공명관인 포트를 설치하여 헬름홀츠(Hermann Ludwig Ferdinand Helmholtz) 공진기의 원리를 적용한 것입니다. 스피커 유닛의 경우 최저 공진주파수 이상의 대역은 소리가 일정수준으로 평탄하게 나오게 되지만, 최저 공진주파수 이하의 주파수 대역은 음량이 급격히 떨어집니다. 그런데 관 모양의 포트가 있는 인클로저는 일종의 헬름홀츠 공진기로 작용하여 특정 주파수의 소리를 공명시켜 음량을 키울 수 있습니다. 우퍼의 최저 공진주파수보다 아래 대역의 소리를 포트가 공명시켜 우퍼가 정상적으로 재생할 때의 음량 정도로 키울 수 있어 우퍼의 재생대역이 포트의 공명주파수까지 확장되는 효과를 얻게 됩니다.


포트 방식의 단점으로는 스피커 내부와 외부가 분리되어 있지 않아 밀폐형보다 저역의 타이트함이 떨어집니다. 그리고 포트 때문에 스피커 설치가 까다로워집니다. 크기가 큰 스피커의 경우 포트가 전면에 있지만, 작은 스피커의 경우 전면에는 유닛이 대부분의 자리를 차지하다보니 포트가 뒤쪽에 뚫려 있는 디자인을 사용해야 하게 되는데, 이 경우 포트에서 공명되어 확장된 저역이 스피커 뒷쪽 벽에 반시되어 앞으로 퍼지게 됩니다. 따라서 스피커의 뒤쪽과 옆쪽 벽면 재질과 스피커와의 거리 등이 저역 재생에 영향을 주기 때문에 스피커 설치위치를 잡기가 까다로워진다. 이를 방지하기 위해 포트가 위쪽과 아래쪽에 두는 스피커도 있습니다.


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▲ 패시브 라디에이터 방식을 사용한 네임 뮤조 QB(Naim Muso QB)


패시브 라디에이터 방식은 포트 방식의 포트 역할을 우퍼와 비슷한 구조로 진동판을 움직이는 유닛으로 구현합니다. 공진주파수를 우퍼의 최저 공진주파수보다 낮게 세팅하는 것이 일반적으로 베이스 리플렉스 방식과 원리는 유사합니다. 다만 설계가 까다롭고 완성된 유닛이 많지 않다는 단점이 있습니다. 보통 콘형 유닛을 생각하지만 패시브 라디에이터의 형태는 다양하며 튜닝에 따라 콘 뿐만 아니라 타원이나 네모난 평판형 등으로 설계한 경우도 있습니다. 저음의 효율이 뛰어나기 때문에 작은 스피커에서 저역을 확장하기 위한 용도로 많이 사용합니다. 블루투스 스피커, 무선 스피커 등에 주로 사용합니다.


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▲ 스윙 라디에이터 방식을 사용한 야마하의 블루투스 스피커 TSX-B72


스윙 라디에이터 방식은 패시브 라디에이터 방식과 매우 유사하지만, 특허를 갖고 있는 야마하에서만 사용하고 있는 방식입니다. SR Bass라고 부르는 이 기술은 효율적으로 공기의 진동을 저음의 출력으로 변환하는 메인 진동판과 별도의 ‘스윙 라디에이터’ 진동판을 사용합니다. 


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▲ 트랜스미션 라인 방식을 사용한 PMC Twenty-22


트랜스미션 라인 방식은 미로형이라고도 하며, 저음 혼을 응용한 것으로 인클로저에 우퍼 유닛의 뒤쪽으로 나오는 음을 반사시키고 우퍼의 음의 파장이 충분히 울릴 수 있는 만큼의 거리를 확보해주는 것을 말합니다. 인클로저 내부 디자인이 어렵고 무거워진다는 단점이 있으나, 설계 문제는 컴퓨터가 도입되면서 해결되었고 저음 유닛의 한계치까지의 저음을 재생할 수 있기에 상대적으로 작은 인클로저에서도 깊은 저음까지 재생할 수 있다는 장점이 있습니다. 트랜스미션 라인을 지난 음향 에너지가 인클로저 밖으로 자연스럽게 방사되는 덕분에 인클로저에 전달되는 에너지가 줄어들어 통울림이 최소화되고 스피커 유닛에 불필요한 댐핑이 가해지지 않게 되어 전체적인 소리의 성향이 명료하고 개방적이게 됩니다.


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▲ 아이소배릭형 인클로저의 구조


아이소배릭형(Isobaric)은 인클로저 자체의 방식이라기 보다는 인클로저에 우퍼를 장착하는 방식 중 하나입니다. 인클로저를 사용하는 방식의 스피커는 아무래도 인클로저의 댐핑 효과때문에 스피커 유닛의 움직임에 제한을 받게 되는데, 이를 최소화하고 덤으로 인클로저의 부피까지도 줄이기 위한 방식입니다. 일반 방식의 인클로저의 절반 정도의 부피면 됩니다. 인클로저의 안쪽에 배플을 하나 더 달고 거기에 우퍼와 동일한 유닛을 장착하고 전기적으로 병렬로 연결하여 배플에 달린 우퍼와 내부에 숨겨진 우퍼가 동일 위상으로 움직이게 합니다. 그러면 외부 배플에 달린 우퍼가 움직이면서 일으키는 내부의 압력 변화를 숨겨진 우퍼 유닛이 동일 위상으로 움직이면서 상쇄하게 되어 댐핑에 의한 영향을 줄일 수 있습니다. 밀폐된 인클로저 공간의 공진 주파수가 우퍼 유닛의 최저 공진주파수보다 높을 경우 발생할 수 있는 최저 공진주파수의 상승 및 저역의 부밍현상이 억제되고, 동작특성이 오픈형과 유사하여 유닛의 고유의 소리를 내는 방향으로 바뀝니다. 


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▲ 밴드패스형 인클로저의 구조


밴드패스형(Band Pass)은 우퍼 유닛을 인클로저 안에 가둬버리고 바깥쪽으로는 포트나 저음 혼을 적용하여 원하는 대역만 빠져나오게(Band pass) 만든 구조입니다. 하이파이에서는 대형 스피커가 아니면 보기 힘들지만 카오디오의 우퍼박스로 많이 쓰이는 방식입니다. PA에서도 이런 구조를 적용한 우퍼를 사용하는 경우가 있습니다. PC용 스피커의 저음유닛 중에서 간혹 스피커 유닛은 보이지 않고 안쪽으로 관이 연결된 구멍만 뚫린 경우가 있는데 이런 종류도 일종의 밴드패스형 인클로저라고 볼 수 있습니다.


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▲ 저음 혼형 인클로저를 사용한 클립시 라스칼라 스피커


저음 혼형(Bass Horn)은 우퍼 유닛의 저음 파장이 충분히 나올 수 있도록 하며 능률을 개선할 수 있도록 우퍼의 앞에 혼을 설치한 방식입니다. 고음역 재생을 위한 혼에서 볼 수 있는 것처럼 나팔 모양으로 붙이게되면 엄청나게 커지므로, 보통 몇겹으로 접혀진 형태를 가지고 있으며 저음의 지향 특성상 이런 모양이 되어도 큰 상관이 없습니다. 보통 저음 유닛의 뒤를 막고 앞쪽에 혼을 만들어놓는 방식으로 사용하나 일부 PA나 카오디오 우퍼박스에서는 스피커 앞을 밀폐하고 뒤쪽으로 혼을 다는 경우도 있습니다.


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▲ 개방형 스피커


개방형(Open Baffle)은 널판지 형태의 판에 스피커 유닛을 장착한 형태입니다. 이를 평판형 스피커라고 부르기도 합니다. 기본적으로 통울림이 발생할 수 없는 완전히 개방된 구조로 인해 스피커 유닛이 댐핑 등의 저항 없이 자연스럽게 동작할 수 있어 유닛의 소리를 가장 순수하게 즐길 수 있습니다. 다만 스피커 유닛이 동작할 때 배플 앞면과 뒷면에 정확히 위상이 반대인 소리가 울리게 되므로 앞뒷면의 음파가 배플을 벗어나게 되어 회절하고 합쳐지게 되면 상쇄되는데 주로 저음쪽에 영향을 줍니다. 이 현상을 줄이기 위해서는 배플이 충분히 넓어야 합니다. 이런 이유로 스피커의 크기가 넓어져 공간을 많이 차지하게 됩니다. 이런 약점을 보완하고자 베이스 리플렉스 방식의 스피커가 등장하게 됩니다.


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▲ 밀폐형 인클로저를 사용한 매지코 M6(Magico M6) 스피커


밀폐형(Closed)은 어쿠스틱 서스펜션 방식이라고도 부르는데, 말 그래도 인클로저에 스피커 유닛 장착을 위한 구멍 외에는 일절 틈이 없는 형태를 말합니다. 또한 공진 제거를 위해 안에는 흡음재를 가득 채워넣습니다. 인클로너 내부의 공기가 일종의 스프링과 같이 작용하여(댐핑) 타이트한 경향의 소리가 납니다. 우퍼 스피커 유닛의 최저 공진주파수 부근이 재생 가능한 최저 주파수가 됩니다. 이 경우 스피커 자체의 댐핑에 의하여 울림이 제약을 받을 수 있어 앰프의 출력이 뒷받침 되어야 합니다.


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