베이스는 오르골을 구성하는 세 가지 핵심 요소(음빗, 베이스, 목재 상자) 가운데 하나이지만, 흔히 간과되어 그 중요성이 과소평가되곤 합니다. 이 글에서는 Muro Box를 설계하며 얻은 경험을 공유하고, 잘 만들어진 오르골 베이스가 어떻게 설계되는지 설명하고자 합니다.
음질의 핵심 요소 - 금속 베이스
진동의 전달이 소리의 특성을 규정한다
Muro Box의 금속 베이스는 음빗에서 발생한 진동을 목재 상자로 전달하는 역할을 합니다. 이는 기타와 바이올린의 ‘브리지’가 현의 진동을 속이 빈 목재 몸통으로 전달하여 아름다운 소리를 만들어 내는 것과 유사합니다. 이러한 ‘전달’은 음질을 결정하는 핵심 요소이므로, 금속 베이스의 재질, 크기, 형태, 두께에 관한 일련의 실험이 이루어졌습니다.
이어서 이러한 특성이 소리에 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다.
오르골 베이스는 반드시 금속이어야 합니까?
가장 저렴한 오르골 무브먼트조차 항상 금속 베이스를 사용하는 이유가 무엇인지 궁금해하신 적이 있으십니까? 플라스틱이 더 경제적이지 않을까요? 3D 프린팅 플라스틱은 어떻고, 3D 프린팅 금속은 어떨까요? 어떤 종류의 금속이든 사용해도 되는 것일까요?
단순해 보이는 이 질문들은 실제로는 대답하기가 상당히 어렵습니다. 단지 오르골에서 소리를 내는 것만이 목표라면 어떤 재료든 문제가 되지 않습니다. 그러나 오르골의 소리가 우리 모두가 사랑하는 아름다운 잔향을 남기며 듣기 좋게 울리도록 하는 것이 목표라면, 선택의 폭은 훨씬 더 좁아집니다.
“여운”과 받침대의 무게 사이의 관계
여기서 "잔향(lingering resonance)"이라 함은 음빗이 타격을 받은 뒤 계속 진동하는 시간을 구체적으로 의미합니다. 일반적으로는 잔향이 더 긴 것을 선호하며, 이는 소리가 더 오래 지속되는 경우를 뜻합니다. 이는 흔히 오르골의 "공명"이 더 좋다고 표현되기도 합니다.
잔향에 영향을 미치는 핵심 요인 가운데 하나는 오르골의 전체 질량이다. 현대의 오르골은 크기가 줄어들고 대개 플라스틱 케이스에 담기는 경우가 많아 전체 질량이 낮은 경향이 있다. 그 결과, 사람들은 작은 오르골을 클래식한 대형 오르골과 비교할 때 소리는 더 크지만 잔향은 더 짧다는 인상을 받는다. 소리는 갑작스럽게 끊기는 듯한 느낌을 주며 빠르게 멈추는 경향이 있고, 음이 길게 지속되는 느낌은 덜 두드러진다.
이 현상을 설명하기 위해 저수지가 홍수를 방류하는 비유를 사용하여 질량과 소리의 관계를 보여 줄 수 있습니다.
질량이 더 큰 베이스는 더 큰 저수지와 같습니다. 더 큰 저수지가 더 많은 물을 담을 수 있듯이, 이 경우 베이스는 음빗에서 비롯된 진동 에너지를 더 많이 저장한 뒤 천천히 방출하므로 여운이 더 길게 남는 공명이 발생합니다. 반대로 질량이 더 작은 베이스는 더 작은 저수지와 같습니다. 음빗의 진동 진폭이 크거나 에너지가 더 많을 때, 작은 저수지는 빠르게 포화되어 넘쳐흐를 수 있습니다. 이는 소리에서 과도한 음량과 우리가 “갈라진 소리” 또는 “끊어진 잡음”이라고 부르는 현상으로 나타납니다. 또한 작은 저수지는 더 빨리 비워지므로,이는 잔향이 더 짧게 지속된다는 의미입니다.
잔향과 기본 소재 선택
잔향에 대한 이해를 바탕으로, 이제 베이스에 사용할 소재를 평가할 수 있게 되었습니다.
잔향을 연장하려면 질량을 증가시키는 것이 필수적이므로 플라스틱은 적합하지 않습니다. 플라스틱은 소리가 짧고 끊어지게 하기 때문입니다. 이 문제는 제조 방식과 무관하므로, 플라스틱 사출 성형이든 3D 프린팅이든 원하는 결과를 얻을 수 없습니다.
Muro Box의 초기 개발 단계에서 우리는 시제품 제작에 3D 프린팅을 활용했습니다. 황 총괄 매니저는 우리의 시제품을 본 뒤 다음과 같은 이야기를 들려주었습니다.
과거 산업기술연구원(ITRI) 재료화학연구소는 베이스에 사용되는 금속을 새로운 고분자 소재로 대체하기 위해 Kyooh 측에 접촉했습니다. 황 총괄 매니저의 만류에도 불구하고 연구소는 개발을 강행했습니다. 안타깝게도 공명 성능이 저조하고 생산 원가가 두 배로 상승하여 해당 프로젝트는 중단되었습니다.
플라스틱은 충분한 무게를 갖지 못하지만, 모든 금속이 적합한 것도 아니다. 예를 들어 알루미늄은 여전히 너무 가볍다(약 2.7 g/cm³). 황 총괄 매니저는 또한 받침대에 주철을 사용해 보았으나 결국 실패했다고 전했다. 무게는 충분했지만 주철의 경도는 바람직하지 않은 음향 특성을 낳았다. 따라서 경도 역시 고려해야 할 요소이며, 단순히 무거울수록 좋은 것은 아니다.
이는 클래식 오르골에서 황동이 사용되는 이유를 매우 분명하게 보여 줍니다. 1. 황동은 비중이 높아, 쉽게 구할 수 있는 금속 중에서도 밀도가 높은 축에 속합니다(약 8.5 g/cm³). 2. 경도가 적당하여 편안한 음질을 제공합니다. 그러나 단점도 분명합니다. 가격이 지나치게 높습니다.
황동은 재료와 가공 모두 비용이 많이 들고, 쉽게 녹슬기 때문에 오늘날 황동 오르골은 거의 찾아보기 어렵습니다.
또한 금속 3D 프린팅으로 오르골 베이스를 제작할 수는 있으나, 양산에는 비용 부담이 지나치게 큽니다. 실제로는 CNC 밀링이 더 효과적이며, 이 방식은 N40 서브라임의 황동 베이스에 사용되었습니다.
아연 합금의 역사
10여 년에 걸친 혁신 과정에서 오르골의 금속 베이스에 사용되는 재료는 지속적으로 개량되어 왔습니다. 최근 수년간 구리, 알루미늄, 주철 및 기타 고분자 소재를 비롯한 다양한 재료에 대한 시도가 계속되어 왔습니다.
그러나 아무리 많은 시도가 이루어졌더라도 아연 합금의 종합적인 성능에 필적하는 재료는 없었습니다. 오늘날 아연 합금을 선택한 것은 앞선 개발자들이 광범위하게 시험한 결과입니다.
아연 합금은 수많은 시험과 시도 끝에 얻은 최적의 결과였다. 아연 합금의 또 다른 결정적 장점은 금형으로 제작하기가 용이하다는 점이며, 이 때문에 수도꼭지, 자물쇠, 문 손잡이, 자동차 엠블럼, 와인 오프너와 같은 제품에도 널리 사용된다. 최근 몇 년간 아연 합금 가격이 크게 상승했음에도 불구하고, 대부분의 오르골 제조사는 여전히 아연 합금 사용을 고수하고 있다.
금형 제작자 인터뷰
Muro Box N20 및 N40 스탠다드의 검정색 베이스 소재는 아연 합금입니다. 품질을 보장하기 위해 당사는 대만 장화(彰化)에 위치한 아연 합금 가공 공장과 협력했습니다. 이 공장은 30년 이상 운영되어 왔으며, Kyooh와도 25년 이상 협력해 왔습니다.
Muro Box 아연 합금 베이스의 금형 제작자인 Guo 씨를 인터뷰하여, 금형이 아연 합금 가공의 정밀 한계에 가까운 수준으로 제작된다는 점을 확인했습니다. 이를 위해 모듈식 설계 방식을 사용합니다. 구리 금형으로 초기 템플릿을 제작한 뒤 이를 조립하여 최종 금형 제작 전에 정확한 치수를 확보합니다. 각 금형은 최소 500,000개의 베이스를 생산할 수 있습니다.
금속 베이스 제작 과정을 살펴보겠습니다.
먼저 아연 합금 덩어리를 435ºC의 금속 용해로에 넣어 녹입니다. 이어서 정밀하게 설계된 금형을 갖춘 다이캐스팅 기계로 압축하여 정확한 형상으로 성형합니다.
냉각될 때까지 기다린 뒤, 각 부품에 남은 과잉 소재 부스러기를 하나씩 제거하여 용광로에 되돌려 넣습니다. 이어서 샌드페이퍼로 버(burr)를 손으로 조심스럽게 갈아냅니다. 부품 치수가 확인되면 그리스나 기타 오염물질로 인해 도료가 벗겨지는 것을 막기 위해 부품을 세척합니다. 베이스 상단에는 Kyooh Precision Industry Co., Ltd.가 디자인한 스티커를 부착하는데, 이는 음빗(음정 빗살)과 베이스가 직접 접촉하도록 함으로써 도료 재질이 아연 합금 베이스로의 소리 전달에 영향을 미치지 않도록 하기 위한 것으로, …을 보장하기 위한 …밝은 음색.
금속 베이스의 디자인
금속 베이스의 디자인은 전통 오르골을 바탕으로 합니다. 우리의 디자인 원칙은 ‘적을수록 좋다(less is more)’이며, 각 부품은 저마다 실용적인 기능을 갖추고 있습니다.
이 글에서는 베이스 디자인에서 잘 알려지지 않은 몇 가지 핵심 요소를 공유하고자 합니다.
베이스에 구멍과 오목한 자국이 있는 이유는 무엇인가요?
오르골 무브먼트의 디자인을 자세히 살펴보며, 왜 오목한 부분과 구멍이 있는지 궁금해하신 적이 있습니까? 이 디자인이 음질 향상을 위한 것이라고 여기신 적이 있습니까?
실제로는 그 반대입니다. 이러한 설계상 특징은 주로 원가를 절감하기 위해 적용됩니다. 바닥판이 얇을수록 금속 사용량이 줄어들어 생산 비용이 낮아집니다.
그러나 베이스가 지나치게 얇으면 충분한 중량을 확보하지 못해 잔향에 부정적인 영향을 미칩니다. 진정한 과제는 금속의 양을 줄이면서도 동일한 수준의 음질을 유지하는 것입니다. 이는 타이중에 있는 Kyooh의 핵심 강점이며, 대만 제조 오르골과 중국 제조 오르골의 근본적인 차이를 보여 줍니다.
Muro Box 베이스의 경우, 가격대가 서로 다르기 때문에 이 부분에서는 원가를 절감할 필요가 없습니다. 아연 합금 베이스든 황동 베이스든 베이스 전체가 속이 꽉 찬 구조이므로 개구부나 오목부가 필요하지 않습니다.
베이스가 무거울수록 성능이 더 우수한가?
앞서 우리는 베이스가 일종의 저수지와 같은 역할을 한다는 개념을 언급한 바 있습니다. 베이스의 무게가 무한대라면 더 좋지 않을까 생각하시는 분도 계실 것입니다. 그러나 답은 ‘아니오’입니다. 더 좋아지지 않습니다. 음빗 진동의 힘이 오르골 전체를 구동하기에 충분하지 않다면, 결과적으로 매우 작은 소리가 나게 됩니다.
소리의 음량은 음파의 진폭에 대응합니다. 받침대가 지나치게 무거우면 오르골의 진동이 너무 작아질 수 있으며, 이로 인해 음파의 진폭도 작아져 소리가 더 작게 들릴 수 있습니다. 예를 들어 N40 서브라임의 황동 받침대에 이중 음빗이 장착되지 않았다면, 그 소리는 N40 스탠다드 모델보다 오히려 약했을 것입니다. 실제로 N20은 당사 모델 가운데 음량이 가장 큽니다.
이는 고급 오르골의 소리가 더 작게 들리는 경향이 있는 이유이기도 합니다. 이러한 오르골은 일반적으로 베이스가 더 무거워 음량이 억제됩니다. 반대로 소형 오르골은 소리가 더 크게 들리는 경우가 많지만, 진동이 더 크기 때문에 에너지를 더 빠르게 소모하여 공명 시간이 짧아집니다.
따라서 오르골 베이스의 무게는 사용하는 진동판에 맞추어야 하며, 단순히 무거울수록 좋은 것은 아닙니다. 이는 음빗(음정 빗살)에 댐퍼를 추가하는 중요한 이유 가운데 하나이기도 합니다.
음빗(음정 빗살)의 위치 설정
오르골의 음빗이 실린더와 어떻게 상호작용하는지 궁금해하신 적이 있으십니까? 직관적으로는 음빗이 수직으로 세워진 채 실린더의 중앙에 위치한다고 생각하기 쉽지 않습니까? 그러나 음빗의 최적 위치는 그러한 배치와는 다릅니다.
N40 서브라임의 설계에서 음빗(음정 빗살)과 실린더 사이의 각도는 85도입니다. 처음에는 이 각도의 이유를 알지 못한 채 단순히 스위스 오르골의 설계 각도를 모방하는 데 목적을 두었습니다. 그러나 서브라임 설계를 완성한 뒤, 저는 이 각도가 지니는 장단점을 분명히 이해하게 되었습니다.
이 설계의 주된 이유는 댐퍼의 성능을 높이는 데 있습니다. 이 각도는 실린더의 핀과 댐퍼가 접촉하는 시간을 늘려, 결과적으로 댐퍼의 충격 흡수 성능을 향상시킵니다.
또한 이 각도는 음빗(음정 빗살) 조립을 더욱 수월하게 합니다. 동일한 간격에서는 기울어진 음빗이 실린더의 핀에 의해 덜 들어 올려지므로, 조립 시 고음과 저음의 음량 균형을 맞추기가 더 쉽습니다.
그러나 이 설계에는 단점도 있습니다. 음빗의 나사 구멍이 베이스와 수직을 이루지 않기 때문에 생산 과정에서 상당한 어려움을 초래합니다. 양산을 기준으로 할 때, 이러한 설계 각도는 가장 먼저 포기될 가능성이 높습니다.
받침대의 형태는 소리에 어떤 영향을 미칩니까?
제가 관찰한 바로는 베이스의 형태가 음향에 영향을 준다는 것은 분명하지만, 그 효과는 그리 직관적이지 않습니다. 예를 들어, 이미지에 보이는 것은 Muro Box 개발 과정에서 제작된 베이스의 엔지니어링 샘플입니다. 화살표는 아연 합금에 뚫린 개구부를 가리킵니다. 삼각형 구멍은 전통적인 오르골에서 볼 수 있는 개구부를 모방한 것입니다. 당시에는 음향의 원리를 이해하지 못했기 때문에 이 개구부는 순전히 장식용이었습니다. 반면, 직사각형 구멍은 실린더의 제어 신호 배선을 위해 남겨 둔 공간이었습니다.
이 설계의 문제는 음파가 아연 합금에 형성된 개구부의 둘레를 따라 이동할 때, 그 경로가 파장(λ)의 절반의 정수배가 되는 경우 음파가 서로 상쇄된다는 점입니다. 그 결과 특정 음이 "사라진" 것처럼 들릴 수 있습니다. 이는 악기 설계에서 흔히 마주치는 문제이므로 반드시 피해야 합니다.
이 문제를 인지한 뒤, 우리는 최종 아연 합금 베이스 설계에서 삼각형 개구부를 제거하기로 결정했습니다. 안타깝게도 실린더 신호선용 개구부는 필수적이어서 제거할 수 없습니다. 다만, 구리 베이스가 더 두꺼워짐에 따라 내부의 음향 경로가 더 복잡해지므로, 이제는 이 개구부를 피할 필요가 없습니다.
결론: N40 서브라임 버전의 황동 베이스는 황동 추의 진동을 위한 공간을 확보하기 위해 이 삼각형 개구부를 그대로 유지합니다. 반면, N20과 N40 스탠다드 버전의 아연 합금 베이스에서는 음향 전달에 영향을 주지 않도록 삼각형 개구부를 제거했습니다.
결론
금속 베이스는 개발 비용이 높기 때문에 일단 확정되면 설계 변경이 쉽게 이루어지지 않습니다. 따라서 실제로 전 세계에서 오르골 베이스를 제대로 설계해 본 사람은 극소수이며, 관련 설계 문서도 극히 드뭅니다. 이에 저희가 Muro Box 베이스를 설계하는 과정에서 겪은 문제들을 공유하고자 합니다. 이는 향후 설계자들이 더 나은 설계를 보다 신속하게 구현할 수 있도록 하기 위함입니다. 이는 오르골 커뮤니티에 작은 기여가 될 수 있을 것입니다.