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라인어레이 스피커 과잉인가? 적절한가? – 하이테크 예배 신학 연구소
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라인어레이 스피커 과잉인가? 적절한가?
중형교회 음향 컨설팅을 하다보면 대부분 다른 대형 교회의 라인 어레이 스피커 시스템을 도입해야 한다고 생각하는 경우를 만나게 됩니다.
최근 페이스북 음향 전문가 그룹에서 이와 같은 중형 교회의 세태에 대해 안타까워하는 글과 댓글이 줄을 이었습니다. 저도 중형 교회에서는 라인 어레이는 불필요한 과잉 스펙이고 특히 길이가 짧은 예배당이라면 오히려 음향 문제를 야기 시키는 제일 큰 원인이 되다는 것을 알려드립니다.
라인 어레이 기술은 비교적 오래되지 않은 스피커 기술이고, 그 뛰어남에도 적용에는 제한이 있습니다. 그래서 이번 글에서는 라인 어레이의 특징에 대해 간략하게 알아보고, 중형 교회에서 포인트 어레이가 왜 충분한지에 대해서 알려드리겠습니다.
1. Line Array Speaker System이란?
1) 스피커와 거리의 상관관계
일반적인 스피커는 포인트 소스여서 위 그림과 같이 거리가 멀어지면 거리의 제곱으로 소리가 줄어듭니다. 이는 면(面)확산이기 때문입니다.
그래서 거리가 두 배가 되면 소리가 6dB이 줄어들게 됩니다.(위 그림에서 3m 거리에서 소리 크기가 얼마가 되는지는 쉬운 산수이지요?)
라인 어레이 기술은 스피커 유닛을 적층으로 쌓아 면을 선(線)으로 만들어 확산하기 때문에 면확산에 따라 소리가 6dB이 줄어드는 포인트 소스와는 다르게 3dB만 줄어들게 됩니다. 이런 특성으로 일반 스피커에 비해 거리가 멀어져도 소리가 선명하고 크게 들립니다. 이는 장거리 전송을 해야 하는 대형 홀과 야외 공연에서 유용하게 사용됩니다. 이런 특성은 라인 어레이 유닛을 최소 4통이상 적층을 해야 나타나는 특징입니다. 그래서 어느 교회에 가 보면 라인 어레이를 3통만 해 놓아 라인 어레이 특성을 살리지 못하는 경우도 봅니다.
2) 라인 어레이의 Beam Forming
보통 스피커의 지향각을 재는 기준은 기준 신호인 1kHz 신호가 상하좌우로 퍼질 때 6dB이 떨어지는 위치까지를 스피커의 지향각으로 말합니다. 위 그림은 시뮬레이션 프로그램으로 일반적인 스피커의 지향 특성을 보여줍니다.
위의 그림은 8통의 라인 어레이 스피커의 지향 특성을 보여줍니다. 라인 어레이 스피커는 4통 이상 적층하게 되면 특유의 빔 포밍 현상이 일어납니다. 그래서 소리가 잘 퍼지지 않고 멀리까지 도달할 수 있는 것입니다. 라인 어레이 스피커 각 통당 상하 7~15도를 갖습니다.(일반 스피커의 경우 상하 50~60도) 이런 스피커 유닛이 4통 이상이 적층이 되어야 빔 포밍이 만들어 집니다.
2. 설계 제안 시의 주의
1) 거리
라인 어레이 스피커는 야외 공연 및 대형 홀을 위해 개발된 제품이기에 멀리까지 강한 음압으로 소리를 전달합니다. 그래서 뒤쪽에서도 선명하고 큰 소리를 들을 수 있습니다. 그렌데 이 라인 어레이를 작은 공간에 적용을 하게되면 넘치는 음압으로 문제가 발생합니다.
첫째는 소리가 벽면을 부딪혀 반사음이 발생해 원음의 해상도를 떨어뜨립니다.
둘째는 반사된 소리와 원음이 합쳐지는 위치에 따라 소리가 크게 들리는 자리와 소리가 작게 들리는 위치가 생깁니다. 이는 직접음과 반사음의 주파수 위상이 서로 같거나 정반대일 경우이기 때문에 생기는 현상으로 벽면 반사(Flutter Echo)가 원인입니다. 특히 벽면이 단단한 재질 일 수록 이런 현상은 더 극명하게 두드러집니다. 그레서 저희 연구소는 25m 이하의 거리의 예배당에서는 왠만하면 라인 어레이 보다는 컬럼 어레이를 권장해 드립니다.
2) 발코니 반사
예배당 후면 반사보다도 더 문제가 되는 반사는 발코니(중층)의 반사입니다. 어느 면보다 가까이 발코니가 앞에 있기 때문에 라인 어레이에서 나오는 강한 소리가 먼저 반사되게 됩니다. 여기에서 반사된 소리는 바로 강단쪽으로 강하게 들어오기 때문에 하울링, 공진, 위상 변조 등 다양한 형태로 복잡하게 음향 문제를 만듭니다. 이런 문제를 피하기 위해 라인 어레이를 발코니 위쪽을 위해 4통, 아래를 위해 4통을 각각 각도를 따로 설정합니다.
3. 경우의 수를 따져 봅시다.
위와 같은 문제가 있는데 라인 어레이를 강행할 경우 음향 문제를 또 다른 방법으로 해결해야 합니다. 흡음 공사가 반드시 병행되어야 하고, 발코니 반사를 피하기 위해 많은 수의 라인 어레이를 달아야 합니다.(스피커 수량만큼 앰프 수량도 더해지고, 그것을 컨트롤 하는 스피커 프로세서도 용량이 큰 비싼 제품이 들어가야 합니다.) 그리고 발코니의 길이가 긴 경우 라인 어레이를 달고도 음향의 사각지대가 발생해 보조 스피커를 설치해야 합니다. 게다가 라인 어레이 시공을 위해서는 정밀한 사전 시뮬레이션과 스피커 프로세서 튜닝이 필요합니다. 포인트 어레이에 비해 시공 전후에 들어가는 노력과 비용이 몇 배나 된다는 것입니다.
컬럼 어레이는 발코니 위와 이래 각각 하나씩의 스피커가 필요합니다. 양쪽을 합쳐도 4개의 스피커가 보통입니다. 좌우가 넓은 예배당일 경우에도 컬럼 어레이는 좌우 지향각이 최소 110도 이상이라 L-C-R 스피커 시스템을 할 필요가 없어 재정을 많이 절약할 수 있습니다. 다만 라인 어레이 처럼 음압이 강하므로 반사음으로 인한 문제를 고려해야 합니다.(콘크리이트, 벽돌 벽면, 대형 유리창)
컬럼 어레이에 대해 더 알고 싶으시다면 아래 링크를 클릭해 보십시오.
[주목!]컬럼 어레이 스피커의 특징컬럼 어레이 스피커의 4가지 어플리케이션 적용
이렇게 해도 라인 어레이에 비하면 비용이 많이 줄어들면서도 음향문제가 별로 없이 소리를 잘 전달할 수 있습니다.
왠만큼 큰 예배당이 아니라면 중형 교회에서는 라인 어레이 스피커는 사치이고 재정을 많이 들인 만큼 만족보다는 또 다른 음향 문제가 나타나고, 이를 보정하기 위해 2차, 3차 재정이 들어갑니다.
안타까운 것은 중형교회에서 포인트 어레이를 제안하면 기술력이 떨어지는 업체라고 생각한다는 것입니다. 그리고 라인 어레이를 유행처럼 생각해 도입하려는 생각입니다.
이제 교회들도 재정이 예전같이 넉넉하지 않습니다. 정말 현실적으로 가장 최적화한 음향 시스템을 구축한다면 재정의 낭비를 막으면서도 음향 문제가 최소화되고 선명한 결과를 얻을 수 있습니다.
© 하이테크 예배 신학 연구소 소장 우한별 목사
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