오르골의 영혼은 음빗(음정 빗살)에 있습니다. 음빗의 재질과 두께, 형태, 가공 방식이 모두 재생 시 최종 음질에 영향을 미치기 때문입니다.
이 글에서는 오르골의 선율적 특징과 댐퍼 설계 사이의 연관성, 그리고 음빗(음정 빗살)의 내구성과 음질을 최적화하기 위해 저희가 진행한 실험 과정을 더 자세히 살펴봅니다. 2018년 20음 오르골 N20의 개발부터 2023년 40음 오르골 N40의 개발에 이르기까지, 음빗 설계는 전문 뮤지션과 최정상급 오르골 수집가의 기대에 부응하는 방향으로 발전해 왔습니다.
오르골이 항상 느린 멜로디를 연주하는 이유에 대해 생각해 보신 적이 있습니까? 느린 멜로디가 더 낭만적으로 들리기 때문일까요, 아니면 단순히 기계적 설계상의 한계 때문일까요?
실제 이유는 오르골의 음빗(음정 빗살)이 기계적 설계상의 한계를 지녀, 동일한 음을 여러 번 반복하여 튕기는 빠른 멜로디를 연주하기에 적합하지 않기 때문이라고 생각합니다. 그렇게 연주하면 날카로운 딸깍하는 소리가 발생합니다. 따라서 멜로디에서 동일한 음을 여러 번 튕겨야 하는 경우에는 듣기 좋은 소리를 내기 위해 템포를 늦추도록 조정할 필요가 있습니다.
예를 들어, 다음 영상에서는 오르골이 동일한 음을 연속으로 타격하는 테스트를 진행했습니다. 영상 속 멜로디의 속도는 빠르지 않지만, 댐퍼가 없는 상태에서 진행한 테스트에서도 이미 현저한 소음이 들리며, 이를 연속 소음이라고 부릅니다.
오르골에서 지속적으로 발생하는 소음은 다음 음의 금속 핀이 진동하는 음빗(음정 빗살)에 닿아 금속성 충돌음을 내기 때문입니다.
음빗의 댐퍼는 진동하는 음빗의 빗살에 핀이 충돌할 때 발생하는 소음을 줄이는 완충 역할을 합니다.
다른 악기의 예로 피아노에는 이와 유사한 기능을 하는 고유의 댐퍼 페달이 있습니다. 이 페달은 음이 끝나는 부분을 담당하여 소리가 부드럽게 마무리되도록 합니다.
그러나 오르골은 크기가 더 작고 구조가 더 단순하기 때문에 댐퍼 설계에는 아직 완벽한 해결책이 없습니다. 피아노의 댐퍼가 지속음 효과를 유지하기 위해 어떻게 작동하는지 더 자세히 알아보고 싶으시다면 다음 영상을 시청해 주십시오:
댐퍼가 딸깍 소리 문제를 해결한다면, 왜 오르골은 여전히 느린 멜로디를 연주할까요? 그 이유는 댐퍼가 그 문제를 완화할 뿐이기 때문입니다. 예를 들어, 댐퍼가 있으면 음이 반복될 수 있는 최단 간격을 2초에서 1초로 줄일 수 있지만, 이는 작곡가의 요구를 충족하기에는 여전히 부족합니다.
댐퍼는 마모되기 쉽습니다. 오르골에서 가장 취약한 부품은 댐퍼입니다. Sankyo 브랜드의 펀칭 페이퍼 오르골은 댐퍼가 마모되기 시작하므로 공식 수명이 400시간으로 정해져 있습니다. 마모가 발생한 뒤에는 음질이 저하됩니다.
다음 사진은 오르골 브랜드 “NICOLE FRÈRES”의 댐퍼를 근접 촬영한 것입니다. 음빗(음정 빗살) 끝에 있는 금속 줄이 댐퍼입니다. 사진을 보면 많은 댐퍼가 손상되어 있음을 확인할 수 있습니다. 내구성은 오르골 댐퍼 설계에 있어 큰 과제입니다.
좋습니다. 댐퍼가 문제라면, 대신 사용할 수 있는 다른 해결책이 있을까요? 저는 그 답이 ‘예’라고 생각합니다. 예를 들어 제작 비용이 문제가 되지 않는다면, 더 크고 가격이 높은 오르골은 디스크 2개 또는 음빗(음정 빗살) 2개를 사용하는 설계를 채택하고 있으며, 이는 우리가 논의 중인 문제를 겨냥한 것으로 보입니다. 여러 음빗을 갖춘 오르골이 연주되는 모습을 보시려면 다음 영상을 시청하십시오: https://youtu.be/AUmz4GnxuB4
음빗(음정 빗살)을 두 배로 늘리면 음량도 두 배가 될 것이라는 생각은 직관에서 비롯됩니다. 그러나 실제 이점은 그보다 훨씬 큽니다. 제가 이해하기로는 복수 음빗의 주요 목표는 연속되는 음과 서브라임 하모니, 두 가지입니다.
이는 연속되는 음과 관련이 있습니다. 다음 음이 다른 핀/음빗에서 튕겨 연주될 수 있기 때문이며, 뒤따르는 핀이 진동 중인 앞선 금속 톱니와 충돌하는 문제를 피할 수 있습니다.
Muro Box는 구조적으로 이 설계를 활용할 수 있으나, 최종적으로는 채택되지 않았습니다. 그 이유는 단순히 비용 문제입니다. 저희는 실제로 이 개발에 대한 고객 요청을 많이 받아 왔으며, 향후 기회가 있다면 이를 실행할 예정입니다. 앞으로도 지켜봐 주시기 바랍니다.
반면, 서브라임 하모니는 특별한 음향 효과를 강화하는 것을 목적으로 한다. 고급스러운 오르골은 공간에서 진동하는 음의 ‘진동’을 느끼게 했다. 이는 품질이 더 우수한 목재 케이스를 사용했기 때문만은 아니며, 주로 음빗의 빗살 두 개를 동일한 주파수로 정확히 맞추지 않고 약간 음정이 어긋나게 조율하여 사용한 데 기인한다.
더 정확히 말하면, 음빗의 두 빗살은 정확히 14센트 차이가 납니다(100센트 = 1반음). 이 주제에 관심이 있으시다면 다음 영상을 참고하시기 바랍니다. 당사의 N40 서브라임 오르골은 음빗 설계에 이 기법을 적용했습니다. (이 훌륭한 제안을 해 주신 Siegfried Pattyn 님께 감사드립니다. 그가 기계 설계에 관해 당사에 이처럼 전문적인 조언을 제공할 수 있는 이유가 궁금하시다면, 읽어 보시기 바랍니다.Siegfried의 이야기.)
Muro Box에 사용되는 음빗(음정 빗살)은 실제로 Kyooh Precision Industry Co., Ltd.에서 생산한 Sankyo 브랜드의 20음 펀칭 페이퍼 오르골에 사용되는 음빗을 기반으로 합니다. 당사는 해당 음빗을 맞춤 제작하여 Muro Box 오르골용으로 업그레이드했습니다. 주요 개선 사항은 연속 타격 소음 문제를 해결하기 위해 설계된 댐퍼와 N40 조율과 관련된 황동 조율 추, 두 가지 측면에 집중되어 있습니다.
당사는 음빗 개발에 수년간 상당한 노력을 기울여 왔습니다. 이 글은 이 작은 음빗을 둘러싼 여러 개발 과정을 기록합니다.
(참고: 이 글은 2024년 9월에 업데이트되었으며, N40 오르골의 제품 개발 과정에서 음빗(음정 빗살)에 적용된 변경 사항을 포함합니다.)
오르골의 연속 타격 속도 한계와 관련하여, 초기 설계 단계에서 편곡자들과 논의하여 단일 음 기준 초당 4회의 연속 타격을 표준으로 설정했습니다. 이 속도는 헤비 메탈 록을 연주하기에는 충분하지 않지만, 대부분의 팝곡을 연주하기에는 충분합니다.
실제로 당사는 동일한 음을 연속으로 타격하여 초당 4회를 초과하는 연타가 가능하도록 해 달라는 고객 요청을 다수 받아 왔습니다. 소음 없이 초당 4회 타격을 구현하는 것만으로도 이미 상당한 도전입니다. 처음에는 이 기준을 충족하는 일이 얼마나 어려운지 충분히 인지하지 못했습니다. 미리 알았다면 제품 개발이 보다 순조롭게 진행될 수 있도록 속도 상한을 더 낮게 설정했을 것입니다.
되돌릴 수는 없습니다. 앞으로 나아가야 합니다. 연속된 음에서 발생하는 잡음은 음악 감상 경험에 큰 영향을 미치기 때문에, 저희 YouTube 영상에는 이런 잡음이 나서 오르골이 고장 난 것이 아닌지 묻는 댓글이 달리기도 했습니다.
다음 영상 클립은 연속된 음에서 발생하는 잡음을 줄이기 위해 새로 설계한 댐퍼를 추가하지 않은 채, Sankyo의 음빗을 사용한 초기 N20 오르골 프로토타입을 보여 줍니다.
처음에는 소음의 원인이 전자석의 알 수 없는 결함에서 비롯된 것이라고 오해하였으며, 실린더 구조를 최적화하면 문제가 자연스럽게 사라질 것이라고 가정하였습니다. 안타깝게도 이 문제는 양산의 마지막 단계에서 결국 발생하여 제품 출하를 크게 지연시켰습니다.
그 일은 저희 팀에 큰 타격이었습니다. 저희는 Muro Box용 프로그래밍 가능한 실린더를 제작하는 데 수년을 투자해 왔는데, 이제는 음빗(음정 빗살)까지 자체 제작해야 합니까? 이 문제를 해결할 수 없다면 멜로디의 최대 속도를 낮춰야 하며, 그렇게 되면 이 오르골은 100년 전에 제작된 모델과 다를 바가 없습니다. 저희는 어떻게 해야 합니까?
당사의 진동판은 애초에 산쿄(Sankyo)의 펀칭 페이퍼식 오르골을 기준으로 설계되었기 때문에, 당사는 처음부터 산쿄의 기존 댐퍼 설계가 당사의 요구를 충족하기에 부족하다는 점을 인식하고 있었습니다. 처음에는 플라스틱 댐퍼의 형상과 두께를 약간 변경하여 충격 흡수 효과를 높이고자 했습니다. 그러나 이러한 접근 방식이 실현 가능하지 않다는 점을 곧 깨달았습니다. 단순히 형상만을 수정하는 것으로 문제가 해결될 수 있었다면, 원래 설계자라면 이미 그렇게 했을 것입니다.
이어서 댐퍼의 소재에 대해 다시 생각하게 되었다. 기존 댐퍼는 PET로 제작되었다. 진동 흡수 성능이 더 우수한 소재로 변경하는 방안은 어떠할까? 키의 소재를 변경할 때에도 더 많은 샘플을 테스트하기 위해 새로운 공급업체를 찾는 데 시간을 들여야 했다.
다이커팅 가공 업체의 협조를 받아 새로운 금형을 설계하고, 다양한 플라스틱 소재를 시험하기 시작했습니다. PVC, Mylar, PC, PEEK… 해당 업체의 공장에서 모든 소재를 평가하고 시험했으나 어느 것도 성공하지 못했습니다. 파손, 마모, 변형, 접합 강도 저하 등 상상을 초월하는 갖가지 문제가 발생했습니다. 가능한 모든 방안을 검토했으나 결과는 기존 PET보다 나빴습니다. 최초 설계자가 이미 최선의 해법을 찾아냈다는 점에서 그 지혜를 신뢰할 수밖에 없습니다. 결국 PET를 사용해야 합니다.
온갖 문제로 수없이 우여곡절을 겪은 끝에, Muro Box는 마침내 첫 공식 출하일을 맞이했습니다. (이는 2020년 Indiegogo 캠페인에 앞서 2018년 대만에서 진행한 Muro Box의 첫 ZecZec 크라우드펀딩이었습니다.) 불과 며칠 뒤, 고객으로부터 온 첫 제보가 좋지 않은 소식을 전해 왔습니다. 음빗의 빗살에서 댐퍼가 떨어져 나왔습니다. UV 레진(PET 부착용 접착제)은 Muro Box의 장시간 연주 조건을 견디지 못했습니다.
제품 출하를 즉시 중단하고, 품질 문제를 해결하기 위해 Muro Box를 다시 스트레스 테스트 테이블에 올렸습니다. 새로운 스트레스 테스트 기준은 Muro Box를 16일 동안 하루 24시간 연속으로 재생하는 것입니다. 이 스트레스 테스트 기간은 Kyooh의 제안에 따른 것입니다.
우리는 각종 산업용 접착제를 실험하기 시작했습니다. Super Glue와 에폭시부터 UV 레진까지, 구할 수 있는 모든 종류의 접착제를 시험했습니다. 그러나 댐퍼의 작동 조건은 극히 가혹합니다. 접착제가 접촉하는 면적이 매우 작고, 음빗의 진동이 지나치게 오래 지속되며, 실린더의 핀에 의한 마찰이 발생하는 등 여러 가지 극한 조건이 존재합니다. 가장 어려운 부분은 플라스틱과 금속이라는 이종 소재의 접합입니다. 모든 방법이 실패했습니다.
우리 팀 전체는 사기가 크게 저하된 상태입니다. 수년간 이어진 제품 개발 과정의 끝없는 도전과 좌절을 견디는 일은 정말 힘들었으며, 출하 직전의 마지막 순간까지도 이 중대한 장애물이 우리를 놓아주지 않을 줄은 전혀 예상하지 못했습니다.
우리는 댐퍼에 이미 몇 달을 투입했다. Sankyo 댐퍼의 원래 설계를 바탕으로 여러 소재로 교체해 보았으나, 안타깝게도 우리가 수용할 수 있는 품질 기준에는 이르지 못했다. 우리는 마침내 이 난관을 헤쳐 나가려면 발상을 전환해야 한다는 점을 깨달았다. 우리는 기존 설계를 포기하기로 하고, 처음부터 새로운 설계를 시작했다.
이전 댐퍼 설계를 완전히 폐기했기 때문에 참고할 만한 자료가 없습니다. 우리가 할 수 있는 일은 시험하고, 또 시험하고, 다시 시험하는 것뿐입니다. 저는 스테인리스강, 탄소강, 황동, 구리, 청동, 베릴륨 구리, 티타늄 합금, 나아가 다양한 전기 도금 조합에 이르기까지 여러 소재로 무모할 정도의 실험을 진행했습니다. 저는 박사 과정에서 받은 연구 훈련이 어쩌면 바로 이 순간을 위한 것이었을지도 모른다고 종종 생각합니다.
다른 사람들이 저를 이상한 눈으로 보기 시작했다는 사실을 알고 있습니다. 그들은 작은 댐퍼와 오르골이 무슨 연관이 있는지 이해하지 못합니다. 그들은 제가 무엇을 이루려는지 명확히 알지 못한 채, 금속 조각 더미에 둘러싸여 이곳에 여섯 달째 앉아 있는 사람으로만 저를 봅니다.
6개월이 지났으며 불량률은 여전히 매우 높지만, 마침내 연속적인 타격 소음을 제거하면서도 충분한 내구성을 유지할 수 있는 댐퍼 소재와 조립 방식의 조합을 찾아냈습니다. 음빗(음정 빗살)에서 여전히 원인을 알 수 없는 이상음이 간헐적으로 발생하기도 하지만, 불량품을 걸러내는 데 성공함으로써 품질과 수율 사이의 절충점에 도달했습니다.
시기는 2024년 초로 거슬러 올라갑니다. N40 개발 과정에서 음빗을 조정하던 중, 댐퍼와 관련된 문제가 예기치 않게 다시 불거졌습니다. 이전에는 선별 작업을 통해 높은 불량률을 해결할 수 있었지만, N40 모델의 황동 조율 추가 새롭게 설계되면서 무게 분포가 달라졌고, N40 스탠다드 오르골에는 음빗이 두 개, N40 서브라임 오르골에는 음빗이 네 개 장착되면서 전체 조립 불량률이 크게 높아져 재작업으로는 더 이상 해결할 수 없게 되었습니다.
문제의 진정한 근원은 음빗(음정 빗살) 설계에 대한 우리의 이해 부족이었습니다. 수년간의 고객 피드백을 통해서야 비로소 우리는 좋은 소리란 어떤 것이어야 하는지 파악하기 시작했으며, 이 이해는 N40 오르골이 소수의 후원자에게 출하된 이후에야 얻을 수 있었습니다. N40의 판매 가격은 음질상 어떤 타협도 허용하지 않았기 때문에, 우리는 진동판의 품질 미달, 끝없는 재작업, 제품 출하 불가라는 궁지에 빠지게 되었습니다.
절박한 심정으로 저는 생산 현장으로 돌아갔습니다. 석 달 동안 댐퍼를 끊임없이 조립하고 분해하며, 소음 이면의 규칙성을 찾아내고자 했습니다.
우리는 그 문제를 이해할 수 없었습니다. 다른 음빗과 외관상 다를 바 없어 보이는데도 이 특정 음빗이 왜 소음을 내는 것일까요? 우리가 할 수 있는 일은 소음의 원인에 관한 숨은 단서를 찾고자 조립 과정을 반복하는 것뿐이었습니다.
제품을 신속하게 출하하지 못하는 상황은 사기를 저하시킬 정도로 심각해졌다. 직원들 사이에서는 출하 문제를 거론하지 않기로 하는 암묵적 합의가 형성되었다. 그들은 제가 며칠째 집에 가지 않고 사무실에서 잠을 자고 있다는 사실을 알고 있었으며, 제게 추가적인 부담을 주고 싶어 하지 않았다.
문제를 해결하지 못한 상황이었지만, 블라인드 테스트에서 대부분의 사람이 소음 문제를 감지하지 못했기 때문에 출하 시기를 앞당기고자 기준을 낮추는 방안을 고려했습니다. 이를 언급하지 않기만 하면 아무 문제가 없을 가능성이 높았습니다. 뜻밖에도 품질 관리 담당자들이 나서서 출하를 허용하지 않겠다고 했고, 그들의 완강한 태도에 저는 웃음이 나면서도 답답했습니다. 저는 새로운 해결책을 계속 모색할 수밖에 없었습니다.
댐퍼 문제와 관련하여 딜레마에 직면해 있습니다. 충격 흡수 강도를 높이고자 하지만 댐퍼 자체에서도 소음이 발생할 수 있습니다. 반대로 댐퍼가 발생시키는 소음을 줄이려고 하면 충격 흡수 강도가 부족해집니다.
당사 설계에서는 음빗과 타격용 유연 핀이 접촉하는 부분의 완충재로 금속 스프링을 사용하며, "충격 흡수 능력"의 크기는 전면 개구부의 크기에 따라 달라집니다. 개구부가 클수록 스프링이 더 많이 변형되어 충격력을 더 많이 흡수할 수 있습니다. 그러나 개구부가 지나치게 크면 스프링과 음빗 선단의 상대 위치를 제어하기 어려워져 소음이 발생할 수 있습니다.
간단히 말하면, 댐퍼가 과도하게 돌출되면 음빗(음정 빗살)을 지나치게 밀어내어 소리가 더 커집니다. 이 문제는 소리가 커질 뿐 소음 수준에 이르지는 않으므로 비교적 경미한 편입니다. 반면 댐퍼의 위치가 너무 얕으면 타격 핀이 먼저 댐퍼에 부딪힌 뒤 댐퍼에서 이탈하여 음빗을 두 번째로 타격하므로, 뚜렷한 이상음이 발생합니다. 이는 허용할 수 없는 수준입니다.
이 모든 현상은 음빗(음정 빗살) 앞단의 0.1mm 범위 안에서 발생하며, 작은 이상음이라도 가볍게 여겨서는 안 됩니다. 사람의 귀는 눈보다 훨씬 민감하므로, 이 0.1mm의 차이도 분명히 감지할 수 있습니다.
우리는 댐퍼를 최적의 지점에 정확히 위치시키기 위해 댐퍼의 위치를 정밀하게 제어하는 방법을 두고 오랫동안 고심해 왔습니다. N40 서브라임은 44개 음 각각에 댐퍼가 하나씩, 총 44개가 설치되어 있으며, 한 음의 실패율이 10분의 1에 불과하더라도 44개 댐퍼를 한 번에 모두 정확하게 조립할 확률은 (9/10)^44 = 0.00969에 불과합니다. 즉 성공 확률이 1% 미만이라는 뜻이며, 이는 극히 낮은 수치입니다. 이로 인해 끝없는 재작업의 악순환이 이어졌고, 이것이 우리가 이전에 처했던 난관이었습니다.
참고: N40 서브라임은 20음으로 구성된 4세트, 총 80개의 음차를 사용합니다. 각 음차 세트는 낮은 옥타브에만 댐퍼를 설치할 공간이 있어 11개 음까지 장착할 수 있습니다. 따라서 높은 옥타브에는 댐퍼가 설치되지 않으므로, N40 서브라임 한 대당 댐퍼는 총 44개입니다.
핵심은 위치 조정에 대한 이전의 집착에서 벗어나는 것입니다. 위치를 제어하는 데 한계에 도달했으므로, 우리는 그 접근법을 포기하기로 했습니다. 대신 우리는 소음의 또 다른 원인인 두 번의 타격음에 주목했습니다.
문제가 이중 타격이라면, 이를 단일 타격이 되도록 하는 방법을 찾으면 됩니다. 댐퍼의 형상을 바꾸면 음빗(음정 빗살)을 다시 타격하지 '못하게' 만들 수 있습니다.
간단히 말하면, 댐퍼의 앞쪽 끝을 들어 올려 진동판의 앞쪽 끝을 ‘감싸도록’ 했습니다. 이렇게 하면 진동판이 타격 핀과 접촉할 가능성은 없으며, 항상 댐퍼를 통해 접촉하게 됩니다.
우리가 당면한 문제들에서 출발해 이 해결책에 단계적으로 도달했다고 여기는 것이 논리적으로 타당해 보일 수 있습니다. 그러나 실제로는 그렇지 않았습니다. 이 해결책은 우연히 발견되었습니다.
실제로 우리는 거듭된 실패와 끝없는 재작업을 겪었으며, 그로 인해 생산팀이 붕괴 직전에 내몰렸습니다. 이 시점에서 금속 스탬핑 업체 Airwise의 Wang 씨는 문제를 근본적으로 해결해야 한다고 제안했습니다. 이에 우리는 새로운 테스트를 위해 댐퍼 금형을 수정하기 시작했습니다. 아래 사진에서 보는 바와 같이, 우리가 처음 테스트한 설계는 클래식 오르골의 곡선형 강철 와이어 설계를 본떠 제작한 것이었습니다. 이 설계가 실패한 원인은 타격 후 댐퍼가 진동하여 소리를 내는 것이었으며, 단순히 금속에 의존하는부품의 감쇠 효과가 충분하지 않았습니다.
테스트 실패를 보고한 뒤, 나는 우리의 기존 설계가 실제로는 성공에 더 가까웠다는 점을 깨달았다. 나는 기존 설계를 바탕으로 앞쪽 끝단을 작은 각도로 절곡하여, 타격 핀이 댐퍼를 따라 진동판까지 ‘매끄럽게 미끄러지도록’ 함으로써 2차 충격음을 줄이는 방안을 제안했다.
그러나 놀랍게도 금속 프레스 공장인 Airewise Ltd.의 소유주 겸 CTO인 Wang 씨는 제 설명을 잘못 이해하여 해당 부품을 반대 방향으로 구부렸고, 그 결과 거의 수직에 가까운 각도가 형성되어 타격 핀이 진동판을 직접 때리게 되었습니다. 예상대로 결과는 이전보다 더 나빴습니다. 타격음이 음악을 거의 덮어 버려 음악은 전혀 들리지 않게 되었습니다.
이번 테스트는 금형 제작에 상당한 투자를 필요로 했고, 그 결과는 나를 망연자실하게 했다. 한 번의 실패로 이 과정을 그냥 끝낼 수는 없었다. 나는 Wang 씨에게 설명을 해야 했다. 해결책을 찾겠다는 결심으로 나는 새 샘플을 들고 이 난관을 돌파할 다른 방법이 있는지 고민했다. 결국, 나는 우리의 여정에서 반복적으로 검증된 원칙을 떠올렸다: “해결책은 종종 불가능한 방법 속에 숨어 있다.” 우리가 댐퍼의 기묘한 형태를 바꿀 수 없으니, 그것을 조금만 연장해 보는 것은 어떨까?진동판을 완전히 포함하려면 조금 더 필요합니까?
놀랍게도, 이 잘못된 굽힘 각도는 완전히 다른 사고방식을 열어 주었습니다. 결국 댐퍼가 진동판을 감싸도록 하는 해결책은 그 실패한 설계에서 비롯되어 우연히 발견된 것이었습니다.
N40 음빗(음정 빗살)의 설계 변경은 주로 음계 선택과 황동 추 추가라는 두 가지 측면에서 이루어졌습니다.
음계 선택에 있어서는 전통적인 30음 펀칭 페이퍼 오르골을 N40에서 그대로 사용할 수 있도록 불연속 음계를 채택했습니다. 또한 저음을 보강하기 위해 음빗의 빗살에 추를 추가했습니다.
N40 서브라임과 N40 스탠다드의 가장 큰 차이는 두 모델 모두 40개의 음계를 갖추고 있으나, 서브라임은 80개를 갖추고 있어 연주 시 서브라임 효과를 낸다는 점입니다. 그 원리는 무엇일까요?
이 글에서는 N40 진동판의 특수 설계 개발 과정을 공개합니다.
다음 영상에서는 서로 다른 세 종류의 Muro Box 오르골에서 동일한 멜로디인 “할아버지의 시계(My Grandfather’s Clock)”가 연주됩니다.
0:00 N40 서브라임
1:07 N40 스탠다드
2:15 N20 스탠다드
세 모델 간의 차이점을 자세히 알아보려면 “나에게 맞는 오르골 찾기”를 참고하시기 바랍니다.
먼저 ‘서브라임 하모니(Sublime Harmony)’라는 개념을 소개해 주신 Siegfried Pattyn 씨께 감사드립니다. 간단히 말해, 서브라임 하모니의 원리는 주파수가 약간 어긋난 음빗의 빗살 두 개를 튕기는 것입니다. 음파의 파형이 서로 더해지고 상쇄되는 물리적 특성으로 인해 배음의 음량이 주파수 차이에 따라 변동하며, 이는 소리가 진동하는 듯한 착각을 불러일으킵니다.
처음 이 이야기를 들었을 때, 저희는 사실 상당히 혼란스러웠으며 그것이 어떻게 작동하는지, 특히 -14센트의 오프셋이 왜 진동하는 소리를 내는지 이해하지 못했습니다. 그래서 처음에는 이 개념을 염두에 두기만 했을 뿐 구현하지는 않았습니다.
N40의 원래 계획은 Kyooh Precision Industry Co., Ltd.에 의뢰하여 40개의 서로 다른 음높이를 지원할 수 있는 길이 12센티미터의 새로운 음빗을 개발하는 것이었습니다. 물론 실린더도 새로 개발해야 했습니다.
그러나 신중히 검토한 끝에, 우리는 N20 실린더의 현재 설계에서 두 진동판의 설치 방향을 반대로 하기만 하면 기존 음빗과 실린더 메커니즘을 직접 활용하여 서브라임 하모니 구성을 구현할 수 있다는 사실을 문득 깨달았습니다. 이러한 깨달음은 12센티미터 음빗을 새로 개발할 필요가 없음을 보여 주었습니다.
진동판의 길이에 따라 소리에는 어떤 차이가 있습니까? 길이 12cm의 진동판 하나가 길이 6cm의 진동판 두 개보다 더 우수합니까? 제 결론은 음빗(음정 빗살) 자체의 전체 폭이 소리에 영향을 미치는 핵심 요인이 아니라, 각 음의 빗살 형상이 음향 특성에 결정적인 역할을 한다는 것입니다.
Muro Box에 사용되는 음빗은 Sankyo의 20음 종이 롤 오르골에서 유래한 것으로, 이로 인해 Muro Box는 상대적으로 두께감 있는 음색 특성을 지닙니다:
1. 음빗의 빗살 폭은 펀칭 페이퍼의 구멍 폭에 맞추기 위해 3 mm로 더 넓습니다.
2. 당초 설계는 추가 추를 달지 않는 것을 목표로 했습니다. 따라서 빗살은 자체 무게를 늘리기 위해 의도적으로 더 두껍게 설계되었고, 뿌리 부분은 더 얇게 제작되었습니다.
그러나 더 많은 음을 포함한 Sankyo 브랜드의 고급 오르골은 이러한 제약이 없으므로 빗살 폭은 대개 더 좁고 밑부분은 더 두꺼워, 결과적으로 더 날카롭게 관통하는 음색 특성을 보입니다.
음빗의 음향 특성 원리를 마침내 이해한 뒤, 저는 12cm 40음 진동판을 다시 개발하는 방안을 더 이상 고집하지 않게 되었습니다. 당사의 구조적 한계로 인해 각 음의 간격은 3mm로 고정되어 변경할 수 없으며, 현재로서는 음빗에 추를 적용할 수도 없습니다. 따라서 빗살의 두께는 크게 달라지지 않습니다. 이 두 가지 사항이 그대로 유지되는 한, 더 짧은 음빗 두 개의 음향 효과는 더 긴 음빗 하나를 사용할 때와 유사합니다.
여러 개의 음빗(음정 빗살)을 갖춘 오르골이 드물기 때문에, 우리가 가장 먼저 고려한 사항은 기존 오르골 모델이 이러한 설계를 채택하지 않는 이유였습니다.
복수 음빗 구성은 실제로 상당히 흔하지만, 단가가 높아 유통량이 적기 때문에 시장에서 잘 눈에 띄지 않습니다. 예를 들어, 아래 이미지는 타이중의 Modern Music Box Museum에 전시된 오르골을 보여 줍니다. 이 오르골은 각각 50음을 담당하는 두 개의 베이스로 구성된 100음 오르골입니다. 이 설계는 분명히 Sublime Harmony를 염두에 두고 만들어졌습니다. 이 오르골의 가격은 NT$110,000(약 3,419달러)입니다.
개발 과제와 위험 요소를 평가한 뒤, 기존 N20 오르골의 진동판을 출발점으로 삼아 서브라임 하모니를 중심으로 새로운 N40 모델을 설계하기로 결정했습니다.
설계 단계에서는 아래 이미지에 나타난 바와 같이 서로 다른 음계 옵션을 제안했으며, 해당 안은 고객 투표를 위해 제시되었습니다.
당초에는 음계 선택에 Muro Box N40(0)을 적용하는 방안을 검토했습니다. 그러나 기존의 30음 오르골 악곡을 지원해야 한다는 점(오르골 멜로디용 라이브러리로는 Music Box Maniacs가 가장 규모가 큼)을 고려한 끝에, 최종적으로 계획을 Muro Box N40(1)로 변경했습니다.
음계는 D4부터 C7까지 연속적인 음역을 가지며, 모든 온음과 반음을 포함한다. 반면 F3부터 C4까지의 저음부는 불연속적이어서 일부 반음이 제외된다.
반음 범위가 넓은 40음 오르골은 곡 전체를 보다 정확하게 재현할 수 있으며, 창작곡 제작을 위한 선택의 폭도 더 넓습니다. 멜로디와 화성을 활용하면 사용할 수 있는 음이 늘어납니다. 그러나 40음에는 여전히 한계가 있으므로, 오르골 편곡에 가장 적합한 두 음계로 C 장조와 A 단조를 선택했습니다. 이 두 조성은 간단한 기보에서 가장 많이 사용되며, 초보자에게도 가장 적합한 조성입니다.
물론 40음 오르골로도 다른 조성의 곡을 여전히 만들 수 있습니다. 저음역에서 사용할 수 없는 음은 다른 옥타브에서 찾을 수 있습니다.
알고 계셨나요? N40 스탠다드의 음빗 두 개 또는 서브라임의 음빗 네 개는 서로 교차하도록 배치되어 있습니다. 왼쪽은 낮은 파 음에서 시작하며, 다음 음인 낮은 솔 음은 오른쪽 음빗에 배치되고, 이러한 방식으로 이어집니다. N40의 40개 음은 일반 건반 악기처럼 순차적으로 배열되지 않고 교차하여 배치됩니다.
이러한 배치는 반드시 필요한 조건은 아니지만 조율에 가장 적합한 방식이므로 생산에 최적의 배치입니다.
“교차식 음계 배열”을 보여 주는 다음 애니메이션을 확인해 주십시오:
| Note | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 34 | 36 | 38 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Note Name | G2 | B2 | D3 | E3 | F#3 | G#3 | A#3 | C4 | D4 | E4 | F#4 | G#4 | A#4 | C5 | D5 | E5 | F#5 | G#5 | A#5 | C6 |
| Original Frequency | 196.0 | 247.0 | 293.7 | 329.6 | 370.0 | 415.3 | 466.2 | 523.3 | 587.3 | 659.3 | 740.0 | 830.6 | 932.3 | 1046.5 | 1174.7 | 1318.5 | 1480.0 | 1661.2 | 1864.7 | 2093.0 |
| -14 cent Frequency | 194.4 | 245.0 | 291.3 | 326.9 | 367.0 | 412.0 | 462.4 | 519.1 | 582.6 | 654.0 | 734.0 | 823.9 | 924.8 | 1038.1 | 1165.2 | 1307.9 | 1468.1 | 1647.8 | 1849.7 | 2076.1 |
| Note | 1 | 3 | 5 | 7 | 9 | 11 | 13 | 15 | 17 | 19 | 21 | 23 | 25 | 27 | 29 | 31 | 33 | 35 | 37 | 39 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Note Name | F2 | A2 | C3 | D#3 | F3 | G3 | A3 | B3 | C#4 | D#4 | F4 | G4 | A4 | B4 | C#5 | D#5 | F5 | G5 | A5 | B5 |
| Original Frequency | 174.6 | 220.0 | 261.6 | 311.1 | 349.2 | 392.0 | 440.0 | 493.9 | 554.4 | 622.3 | 698.5 | 784.0 | 880.0 | 987.8 | 1108.7 | 1244.5 | 1396.9 | 1568.0 | 1760.0 | 1975.5 |
| -14 cent Frequency | 173.2 | 218.2 | 259.5 | 308.6 | 346.4 | 388.8 | 436.5 | 489.9 | 549.9 | 617.3 | 692.9 | 777.7 | 872.9 | 979.8 | 1099.8 | 1234.5 | 1385.6 | 1555.4 | 1745.8 | 1959.6 |
N40의 저음역 음은 빗살의 무게가 충분하지 않아, 추가 중량 없이 직접 조율할 경우 빗살 뿌리가 지나치게 얇아져 강도가 불충분해지고 변형되기 쉽습니다. 또한 저음은 더욱 약해질 것입니다. 따라서 우리는 음빗의 최저음 두 개에 황동 조율 추를 추가하고자 합니다.
이 접근 방식에서는 두 가지 질문이 제기됩니다:
(1) 황동을 사용하는 이유는 무엇인가?
(2) 추를 빗살에 어떻게 고정할 것인가?
황동을 사용하는 이유는 납을 사용하는 공정을 적용할 수 없기 때문이며, 따라서 납은 사용할 수 없습니다. 황동은 밀도가 높고 수급이 용이하며 가공 특성이 안정적인 재료로 일반적으로 사용됩니다. 다만 납을 사용하지 않는다는 점은 고정 방식에 영향을 미칩니다. 추를 음빗의 빗살에 결합하는 전통적인 방식은 에폭시 접착제를 사용하거나 납땜하는 것입니다.
접착제 방식은 안정적인 양산 방안이라기보다 임시 고정에 불과하므로 수용할 수 없습니다.
또한 전통적인 납땜 방식을 사용할 수 없습니다. 그 이유는 빗살이 경도를 높이기 위해 열처리를 거치는데, 과도한 가열은 어닐링(풀림)을 일으켜 재료를 연화시키고 소리에 영향을 줄 수 있기 때문입니다. 납을 전통적으로 사용하는 방식이 가능한 이유는 납의 융점(327°C)이 빗살의 어닐링 온도(400°C)보다 낮기 때문입니다. 온도를 조절하기만 하면 빗살을 어닐링하지 않고도 반용융 상태의 납으로 납땜할 수 있습니다. 그러나 황동은 융점이 900°C를 초과하므로, 그 아래에서 구리 조각을 용융시키는 것은 불가능합니다.어닐링 온도. 또한 연결부를 고정하는 데 주석 땜납만을 사용하면 강도가 충분하지 않아, 접합부가 반복적인 진동을 견디지 못하고 헐거워질 수 있습니다.
이를 위하여 당사는 장부 이음을 활용하여 황동 추를 고정하는 새로운 방법을 제안했습니다. 이는 음빗의 빗살 앞쪽 끝에 구멍을 뚫어 황동을 삽입하고, 이를 빗살에 직접 고정할 수 있도록 하는 방식입니다.
저희는 많은 분의 격려와 지지, 그리고 주요 공급업체의 끊임없는 지원을 받고 있다는 점을 큰 행운으로 생각합니다. 저희는 기존 댐퍼의 성능 한계를 뛰어넘도록 댐퍼의 제조 공정과 재료를 새롭게 정의했습니다. 새로운 댐퍼 설계에 대해서는 중화민국(대만)에서 M594783, 중국에서 202020038579.1의 특허를 보유하고 있습니다.
이 글에는 댐퍼 개발 과정의 일부만 기록되어 있지만, 연속되는 음에서 발생하는 소음을 해결하기 위해 좋은 댐퍼를 설계하는 데 얼마나 많은 노력이 필요한지 여러분도 충분히 실감하실 수 있을 것이라고 생각합니다.
이것이 바로 Muro Box가 그토록 귀중한 소유물인 이유입니다. Muro Box는 수많은 사람들의 끝없는 노력이 모여 이루어진 선물이며, 수많은 기적이 일어난 뒤에야 비로소 생명을 얻습니다.
