왜 우리는 그렇게 NS10M 의 트위터 코일을 끊어뜨렸을까요?

NS10M 스피커의 허용 전력은 25~50W입니다. 이러한 허용 전력에는 1.5 배의 정격 출력을 가진 앰프를 사용해야합니다. 하지만 많은 사용자가 허용 전력과 동일한 50W의 앰프나 그 이하의 정격 출력을 가진 앰프를 사용함¹⁾으로 인하여, 앰프의 과부하로 인한 클리핑 발생으로 NS10M의 트위터의 코일을 과열시켜 끊어뜨리는 일이 많았습니다. 아래는 그 메커니즘에 대한 글입니다.

감도 & 허용 전력

트위터 설계 특성

• 35mm 소프트 돔 트위터(JA0518 유닛) ▸ 크로스오버 주파수: 2kHz(-12dB/oct)
• 고주파 응답: 20kHz까지 명시

사실 우리가 원하는 음압을 출력하려면 높은 출력의 앰프가 필요가 없습니다. 계산에 의하면 36W 앰프로도 충분합니다. 그러나 이 출력의 앰프를 장시간 사용하게 되면 앰프가 과부하되게 되고, 이러한 과부하는 앰프의 출력 신호에 고조파 왜곡을 추가하여 클리핑을 생성하기 시작합니다.

• 역전 현상: 90dB/W의 높은 감도 → 소규모 앰프(30~50W)로도 큰 음압 가능
• 위험 구간: $Power\_Need = 10^{(105dB(peak) - 90)/10} = 31.6W$
  1. 50W 앰프 사용 시 순간 63% 출력으로 피크 대응 가능
  2. 실제 사용환경에선 장시간 80% 이상 가동 발생

클리핑의 물리적 영향

앰프가 과부하되어 앰프의 출력신호에 클리핑 성분이 발생하기 시작하면, 트위터의 코일은 매우 큰 물리적 스트레스를 받기 시작하고, 이것이 장시간 계속되면 트위터의 코일의 파손으로 이어집니다.

설계적 취약점

• 크로스오버 필터링 미흡: 2kHz 크로스오버가 고주파 왜곡 차단 실패
• 종이 재질 트위터 진동판: 열 전도율 낮아 코일 열 축적
• 씰드 박스 구조: 내부 압력 변화로 인한 트위터 진동 제어력 저하

1980년대 환경

• 주류 앰프 출력: 30~50W (예: NAD 3020)
• 레코딩 트렌드: 다이내믹 레인지 14dB → 피크 대비 평균 음압 75dB
• 잘못된 계산:

1. “정격 50W = 90dB + 17dB(50W 로그) = 107dB” 이론치 신뢰
2. 실전에선 공간 손실 6dB → 실제 최대 101dB

엔지니어의 대응

1. 화장지 덧대기: HF 3~5dB 감소 시도 → 왜곡 성분은 차단 불가. 작은 앰프를 사용하여 오버로드되어 출력신호에 고조파 왜곡이 많이 섞였기 때문에 고음역대가 듣기 싫게 변했던것을 화장지로 덧댐으로써 극복해보려는 시도가 많았습니다.
2. 앰프 과출력 강행: 250W 앰프(hafler 9505 등) 연결 사례 → 스피커 허용 전력 초과로 유닛 파열

올바른 시스템 매칭

• 앰프 출력 = 스피커 피크 허용 전력 × 1.5 (예: 정격 출력 75W 앰프), 즉 75W ~120W 사이의 정격 출력을 가진 앰프를 사용하여 충분히 앰프가 과부하되지 않도록 안전 마진을 고려하여 매칭하여 사용하여야 합니다.

역사적 아이러니: NS10M 트위터 파손은 “좋은 스피커를 잘못된 사용법으로 망친” 전형적 사례입니다. 1990년대 후반 DSP 기반 출력 제어 시스템 보급으로 동일 문제는 72% 감소했습니다²⁾.