실내 공진, 소리 진동의 개념, 룸 모드 또는 정재파

콘서트장 이미지

 

오늘도 반갑습니다. 오늘은 실내 음향 파트의 '실내 공진'의 개념의 기초에 관해 공부해 보겠습니다. 실내 음향에 관해 공부해 보고 직접 배운 것을 토대로 여러 가지 실험도 해보고 작업도 해보았습니다, 확실히 개념을 몰랐을 때와 알고 난 후의 작업물의 퀄리티가 확연히 달라졌다고 느꼈습니다, 여기서 저는 공부를 해서 크게 보람도 느꼈지만, 정말 중요하다고 몸소 체험해 보니, 공부를 더 하고 싶다는 욕구가 생깁니다. 실내 공진을 배우기 전에, 오늘 배울 '정재파'라는 개념은 실내 공진을 이해할 때 정말 중요한 개념입니다. 왜냐하면 정재파는 모든 공간에서 발생하는 자연적인 실내 공진 현상이기 때문입니다. 언제나 우리와 함께 존재하기도 하고, 우리가 더 좋은 퀄리티의 작품을 만들기 위해, 그리고 더 깊은 음악과 음향을 이해하는 데 중요한 요소로 작용합니다. 그럼 시작하겠습니다.

 

1. 실내 공진 (Room Resonance)

'실내 공진'은 말 그대로 실내에서 발생하는 공진을 일컫습니다. 그렇기 때문에 우선 '공진(Resonance)'의 정의부터 이해해야 할 것 같습니다. 공진이란 어떤 시스템이 특정 주파수의 힘을 받았을 때, 그 시스템의 내부 진동이 증폭되는 것을 뜻합니다. 이 증폭은 시스템의 고유진동수, 그리고 주파수가 동일해질 때 발생합니다. 대표적으로 우리가 일상에서 경험할 수 있는 장소는 '욕실'입니다. 우리가 욕실에서 목욕하면서 노래를 부를 때 발생하는 울림은 악기 공명음처럼 특정음(주파수)이 지속되는 현상입니다. 이 현상을 우리는 정재파(Standing Wave) 또는 룸 모드(Room Mode)라고 합니다.

 

2. 정재파 (Standing Wave)

정재파는 두 면(두 벽면 혹은 바닥 + 천장) 또는 네 면(네 벽면 혹은 두 벽면 + 바닥 + 천장) 혹은 여섯 면(네 개의 벽면 + 천장 + 바닥)의 사이에서 발생하는 공진 현상입니다. 이 가운데, 특히 심하게 작용하는 정재파는 '두 면' 사이에서 발생하는 공진 주파수입니다, 이 주파수를 우리는 '액시얼 모드(Axial Mode)'라고 합니다. 이러한 정재파는 두 면 사이의 거리, 그리고 기본음의 반 파장이 일치하는 주파수와 배음에서 가장 활발히 발생합니다. 그리고 '네 면'과 '여섯 면'에서 발생하는 공진은 '탄젠셜 모드(Tangential Mode) 그리고 '오브릭 모드(Oblique Mode)'라고 합니다. 이러한 정재파는 조정실의 장비, 사람으로 인해 음의 진행 경로가 바뀌기 때문에 크게 신경 쓸 필요까지는 없습니다. 앞서 말했듯이, 우리와 언제나 공존하고 있습니다. 그래서 스튜디오와 조정실의 정재파는 어떤 수를 쓰더라도 완전히 제거할 수 없습니다. 또한 제거해야 할 대상 또한 아닙니다. 중요한 점은 저음 공진 주파수들이 겹치지 않게 골고루 분산시키는 것입니다. 정재파의 영향은 콘서트장처럼 엄청나게 큰 공간에서는 주파수가 20Hz 이하로 매우 낮기 때문에 그렇게 신경 쓸 필요는 없습니다, 하지만 작업 공간(스튜디오)같이 비교적 작은 공간에서는 가청주파수 범위 안에서 발생합니다. 이렇게 가청 주파수의 범위(특히 사각형 형태의 좁은 보컬 박스) 안에서 발생하게 된다면, 주파수를 상당히 높이기 때문에 우리가 소리를 질러 부르면 특정 음이 크게 녹음되기도 합니다.

 

3. 음 확산기 (Sound Diffusor)

'음 확산기'는 반사음을 매우 넓은 각도로 분산 시켜서 나름 가성비(저비용)로 작은 작업 공간(스튜디오 등)에서 발생할 수 있는 정재파와 플러터 에코를 줄이면서 어느 정도의 넓은 음향 공간을 만들 수 있는 음향 장치입니다. 이 확산 장치는 흡음과 확산을 동시에 수행합니다. 음 확산기는 다음과 같은 음향 효과를 기대할 수 있습니다. '반사음 8~10dB 정도 감소시킨다', '확산 에너지를 오랫동안 전개시킨다', '임사음을 완전히 반원형으로 분사시킨다'. 여기서 일반적인 흡음재로 우리는 '계란판'을 이용해본적이 있으실 겁니다. 이러한 일반 흡음재는 입사음의 에너지를 상당 부분 제거하기 때문에 반사 에너지가 20dB 이하로 감소합니다. 여기에 더해서 단단한 면은 반사 에너지가 입사음과 거의 비슷합니다.