❓ 왜 패시브 라디에이터의 진동판이 커지면 공진 주파수가 높아지는가?

직관적으로는 "진동판이 커지면 저음이 잘 날 것 같다"라고 생각할 수 있지만, 패시브 라디에이터 시스템의 공진 원리는 조금 다릅니다.

 

⚙️ 1. 기본 공진 주파수 공식

패시브 라디에이터는 질량-스프링 시스템으로 동작하며, 공진 주파수 fr는 다음과 같이 계산됩니다.

 

• K : 스프링 상수 (진동판 서스펜션 + 인클로저 내부 공기 스프링)
• M : 진동판의 이동 질량

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📏 2. 진동판이 커지면 생기는 효과

진동판의 면적을 키우면 일반적으로 다음과 같은 변화가 생깁니다:

• 진동판이 커지면 서스펜션의 전체 면적도 커짐
• 이로 인해 스프링 복원력(K)이 증가 → 더 단단해짐
• 만약 질량(M)은 그대로거나 조금만 증가하면?

 

👉 즉, 공진 주파수가 상승하여, 더 고역대(중저음 또는 중역)에 가까운 소리가 나게 됩니다.

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🏋️ 3. 질량도 함께 증가시킨다면?

• 진동판을 키우되, 추가 질량(예: 금속 링 등)을 부착하면
  • M이 함께 증가 → 공진 주파수를 낮게 유지 가능
    
    
• 실제 고급 PR 설계에서는 큰 진동판 + 가중물 부착을 함께 사용

그렇지 않으면, 커진 진동판이 오히려 깊은 저음 재생에 불리할 수 있습니다.

 

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🎯 요약 : 진동판이 커지면 공진 주파수가 높아지는 이유

항목	효과
진동판 면적 증가	서스펜션 복원력 증가 → K 증가
질량이 충분히 증가하지 않으면
결과	공진 주파수가 높아짐, 저역보다 중저역으로 치우침

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🧪 실제 튜닝 팁

• 큰 진동판을 사용할 경우 반드시 추가 질량을 부착하여 공진 주파수를 낮춰야 깊은 저음을 얻을 수 있습니다.
• 그렇지 않으면 타이트하지만 얕은 저음이나 중저역 부스트로 설계가 끝나게 됩니다.
  물론 이부분은 이론적인 상황이며 작은 진동판에서 설계를 어떤 방향으로 하는 것에 따라 다르다.

 

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🎯 서스펜션(Suspension)의 정의

서스펜션은 스피커 진동판이 앞뒤로 움직일 수 있도록 지지하고 중심을 유지하는 구조입니다. 주로 다음 두 가지 부품으로 구성됩니다.

1. 서라운드(Surround) : 진동판 외곽에 위치한 고무나 폼 재질의 링
2. 스파이더(Spider) : 진동판과 보이스 코일 근처에 있는 물결 모양의 패브릭 (패시브 라디에이터에는 생략되기도 함)

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🧩 서스펜션의 주요 역할

역할	설명
🌀 복원력 제공 (스프링 역할)	진동판이 움직인 후 원래 위치로 되돌아오도록 힘을 제공함. 이것이 공진 주파수를 결정하는 중요한 요소가 됨.
📐 중심 정렬 유지	진동판이 비뚤어지지 않고 수직 방향으로 정확히 움직이도록 가이드함. 오프셋 방지.
🚫 과도한 이동 억제	진동판이 지나치게 움직이지 않도록 제어해 기계적 파손이나 왜곡을 방지함.
🎧 소리 특성 조절	서스펜션의 강성(Stiffness)은 소리의 타이트함, 반응성, 저음 깊이에 직접 영향을 줌.
🔧 공진 튜닝 요소	특히 패시브 라디에이터에서는, 서스펜션 강성이 전체 공진 주파수 튜닝에 핵심적인 변수임.

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📐 수식 속에서의 서스펜션

서스펜션은 스프링 상수 K 에 해당합니다.

👉 서스펜션이 강할수록 K가 커지고, 공진 주파수 fr​는 높아집니다.

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🧠 요약

• 서스펜션은 소리를 제어하는 기계적 스프링 역할을 합니다.
• 진동판의 이동 거리, 복원 속도, 중심 유지, 소리의 타이트함을 결정합니다.
• 서스펜션의 설계는 단순한 부품 선택이 아니라, 소리 성향을 조정하는 정밀한 튜닝 요소입니다.

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🎧 1. Suspension Stiffness (서스펜션 강성)

항목	강한 서스펜션 (Stiff Suspension)	부드러운 서스펜션 (Soft Suspension)
복원력	복원력이 강해서 진동판이 빨리 되돌아옴	복원력이 약해 더 느리게 복귀
공진 주파수	공진 주파수가 높아짐	공진 주파수가 낮아짐
저음 성향	타이트하고 짧은 저음 → 타격감이 강한 베이스	풍부하고 늘어지는 저음 → 묵직하고 묻히는 듯한 베이스
임펄스 응답	빠르고 정밀	비교적 느리고 잔향이 길어짐
저역 제어력	과도한 저음 진동 억제 가능	저역에서 진동이 더 길게 지속됨

🎯 요약:

• 강한 서스펜션 = 타이트하고 빠른 저음
• 부드러운 서스펜션 = 부드럽고 깊은 저음 (하지만 약간 뭉개질 수 있음)

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🏋️‍♂️ 2. Mass (질량 크기)

항목	가벼운 질량(Lighter Mass)	무거운 질량(Heavier Mass)
반응 속도	빠르게 움직이고 멈춤 → 반응 빠름	관성이 커서 느리게 움직임
공진 주파수	높은 공진 주파수 → 중저역 강조	낮은 공진 주파수 → 더 깊은 저역 가능
저음 특성	짧고 단단한 저음	더 깊고 묵직한 저음
에너지 저장량	작음 → 반응은 빠르나 저음 양감은 적음	큼 → 깊고 풍부한 저음 가능 (특히 대형 박스에서 효과적)
리니어리티	고출력에서 쉽게 흔들림 (XMAX 한계)	더 안정적이나 무거운 질량은 동적 반응이 느림

🎯 요약

• 가벼운 질량 = 빠르고 선명한 반응, 중역 강조
• 무거운 질량 = 묵직하고 깊은 저음, 저역 강조

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🎵 실제 음향 성향 비교 예시

구성	예상 음색
강한 서스펜션 + 가벼운 질량	타이트하고 반응 빠른 베이스 → 펀치감 위주
부드러운 서스펜션 + 무거운 질량	깊고 풍부하지만 뭉개지는 저음 → 서브우퍼 느낌
부드러운 서스펜션 + 가벼운 질량	부드럽고 반응 빠르지만, 저역은 얕음
강한 서스펜션 + 무거운 질량	강한 복원력과 깊은 저음을 동시에 → 강한 컨트롤 베이스

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💡 결론

• 서스펜션은 소리의 "탄성감"과 "속도감"을 결정합니다.
• 질량은 저음의 "깊이"와 "묵직함"을 결정합니다.
• 두 요소를 조합하면 원하는 소리 성향을 미세하게 조정할 수 있습니다.