🔉 서브우퍼 박스 계산기

서브우퍼의 소리는 드라이버만큼 박스에 의해 좌우됩니다. 밀폐형 박스는 가장 단순한 구조로, 밀봉된 공기 용적이 드라이버 서스펜션에 스프링을 더해 공진 주파수를 낮추고 매끄럽고 깊은 롤오프를 만듭니다. 포트형(벤트형) 박스는 튜닝된 덕트, 즉 포트를 추가해 튜닝 주파수 부근의 출력을 강화하며, 저역 출력을 최대 3dB 더 끌어올리는 대신 튜닝 아래에서 더 가파른 롤오프가 생깁니다. 두 설계 모두 드라이버의 Thiele-Small 파라미터, 특히 V_as(등가 공기 용적)와 F_s(자유 공진 주파수)에서 출발합니다.

출발점이 되는 경험칙을 정리하면, V_as에 가까운 밀폐 박스는 타이트하고 음악적인 서브가 나오고, 0.5~0.7배로 줄이면 더 타이트해지는 대신 깊이가 희생됩니다. 포트형 박스는 1~1.5배 V_as에 F_s의 0.7~0.9배로 튜닝하면 차량용 오디오에서 전형적인 묵직한 저음이 나옵니다. 계산기는 내부 용적을 리터와 입방피트로 돌려주고, 선택한 튜닝 주파수에 맞는 포트 길이까지 산출합니다. 차량용과 홈시어터를 함께 설계한다면 데시벨 계산기로 출력 레벨을 비교해 보세요.

밀폐형 박스는 드라이버의 V_as와 선택한 정합 비율(기본값 0.9)로 내부 용적을 구합니다. 포트형 박스는 용적과 튜닝 주파수, 그리고 사용자가 고른 포트 지름으로 표준 단부 보정 벤트 방정식 L = (c²×S)/(4π²f²V) - 0.732D (S = πD²/4는 포트 단면적)을 통해 포트 길이를 계산합니다. 리터당 최소 5~10cm²라는 포트 면적 경험칙도 검산 항목으로 포함되어 포트가 숨 쉬는 소리(chuffing)를 내지 않도록 도와줍니다.

파생 출력인 포트 단부 보정과 최소 포트 면적 경고는 제작 실패의 두 가지 고전적인 원인을 피하게 해 줍니다. 박스에 들어가기에는 너무 긴 포트, 그리고 큰 진폭에서 숨 쉬는 소리를 내는 너무 작은 포트가 그것입니다. 앰프의 출력 레벨을 비교하려면 데시벨 계산기를, 신호 레벨 계산에는 RMS 계산기를 참고하세요.

1. 드라이버의 V_as(등가 공기 용적)를 리터 단위로 입력합니다.
2. 자유 공진 주파수 F_s를 Hz 단위로 입력합니다.
3. 밀폐형 또는 포트형을 선택합니다.
4. 포트형이라면 튜닝 주파수와 포트 지름을 고릅니다.
5. 계산 버튼을 눌러 내부 용적(리터/입방피트)과 포트 길이를 확인합니다.
6. 포트 면적 지침을 확인해 숨 쉬는 소리를 예방합니다.

Thiele-Small 파라미터란 무엇인가요?

드라이버의 전기-기계적 측정치(F_s, V_as, Q_ts 등) 묶음으로, 인클로저 안에서 드라이버가 어떻게 행동할지를 모델링합니다. V_as는 서스펜션과 같은 컴플라이언스를 가진 공기 용적, F_s는 자유 공진 주파수입니다. 박스 설계는 본질적으로 이 값들과 인클로저 용적·튜닝을 절충하는 작업입니다.

밀폐형과 포트형 중 무엇이 더 좋나요?

목적에 따라 다릅니다. 밀폐형은 작은 박스, 타이트하고 정확한 베이스, 완만한 롤오프, 어떤 방향으로도 설치 가능합니다. 포트형은 튜닝 부근에서 최대 3dB 더 큰 출력과 같은 드라이버로 더 깊게 들리는 저역이 가능하지만, 박스가 커지고 튜닝 아래 롤오프가 가파르며 튜닝이 잘못되면 숨 쉬는 소리나 단음 붐이 생길 수 있습니다.

포트형 박스가 특정 주파수에서 붐을 일으키는 이유는 무엇인가요?

튜닝 주파수가 드라이버와 박스에 비해 너무 높으면 F_b 부근에서 출력이 뾰족하게 솟아 단음으로 들립니다. 튜닝을 F_s의 0.7~0.8배로 낮추고 박스를 드라이버 권장 용적에 가깝게 만들어 응답을 평탄하게 하세요.

포트는 얼마나 길어야 하나요?

계산기가 튜닝 주파수, 박스 용적, 포트 지름으로 길이를 유도합니다. 대체로 튜닝이 낮고 박스가 작을수록 포트가 길어집니다. 포트가 박스 내부보다 길어지면 더 큰 지름을 쓰거나 슬롯·굽힘 구조를 사용하세요.

데이터시트에 V_as가 없으면 어떻게 하나요?

신뢰할 수 있는 제조사의 데이터시트는 대부분 V_as와 F_s를 명시합니다. 없다면 같은 크기의 유사 드라이버로 추정하거나, 제조사가 공개한 권장 인클로저 용적을 그대로 사용하세요. 그 숫자는 충분한 이유로 공개된 것입니다.

박스 용적이 전력 처리에 영향을 주나요?

간접적으로 영향을 줍니다. 작은 밀폐 박스는 스프링을 강화해 저주파에서 드라이버의 기계적 진폭을 줄여 보호해 주지만, 포트형 박스는 튜닝 아래에서 콘이 풀려 진폭이 급격히 커져 드라이버가 손상될 수 있습니다. 포트형 설계에는 앰프의 서브소닉 필터가 좋은 선택입니다.

드라이버의 Thiele-Small 파라미터는 반드시 데이터시트에서 확인하세요. 겉모양이 같은 드라이버라도 V_as와 F_s는 크게 다를 수 있습니다. 박스는 완전히 밀봉해야 합니다. 작은 누수 하나가 밀폐 박스를 통제 불능의 개방형으로 바꿉니다. 포트는 박스 용적 리터당 최소 약 8~10cm²의 면적을 확보해 숨 쉬는 소리를 막고, 포트 끝은 어떤 벽에서도 포트 지름 이상 떨어뜨리세요. 보강재는 용적을 뺏으므로 총 용적에서 보강재와 드라이버 변위를 빼야 합니다. 차량에서는 캐빈 게인(60Hz 이하 약 12dB/octave) 때문에 튜닝을 약간 높이는 편이 좋게 들리는 경우가 많고, 넓은 방의 홈시어터 서브는 낮은 튜닝이 유리합니다.