• 모든 것은 영국의 공영방송 기관,
  BBC(British Broadcasting Company)에서 시작되었습니다.

  창립자 H.D. 하우드(H.D. Harwood)가 1960~70년대 BBC 라우드스피커 개발 책임자로 재직하며 이끌었던 전설적인 연구 개발 시대는, 단순히 Harbeth의 출발점에 그치지 않고 전 세계 라우드스피커 기술의 기준을 한 단계 끌어올리는 초석이 되었습니다.

초기 음향 공학 연구로부터 이어진 유산

라우드스피커와 마이크로폰 다이어프램에는 다양한 소재가 제안되어 왔습니다. 이들 모두는 낮은 질량에서 오는 높은 효율, 정교하게 제어된 공진 특성, 낮은 컬러레이션, 그리고 안정적인 품질 관리(QC)를 통한 일관된 생산성이라는 이상적인 균형을 구현하기 위한 시도였습니다.

하우드가 BBC에서 수행한 연구는, 라우드스피커 콘 소재가 각각 고유한 음색적 개성을 지니고 있음을 명확히 밝혀냈습니다.

1986년, Alan Shaw가 Harbeth를 인수했을 당시, Harwood는 이미 폴리프로필렌을 대체할 차세대 콘 소재를 발견한 상태였습니다. ICI가 개발한 이 새로운 폴리머는 기존과는 다른 결정 구조 덕분에 매우 맑고 깨끗한 음색을 구현할 수 있었지만, 높은 비용과 까다로운 성형 공정이라는 한계를 가지고 있었습니다. 특히 이 혁신적인 소재를 외주 생산으로 콘 형태로 만들고, Harbeth가 필요로 하는 물량을 안정적으로 확보하는 것은 현실적으로 매우 어려운 일이었습니다.

그렇다면 Harbeth는 어떻게 자체 기술력을 확보하고, 드라이브 유닛을 직접 개발하는 단계로 나아갈 수 있었을까요? 또한, 이보다 더 뛰어난 폴리머 소재는 과연 존재하지 않았을까요?

라우드스피커 다이어프램에 적합한 콘 소재를 개발하기 위해서는, 기계적 · 화학적 특성에 대한 높은 수준의 전문 지식이 필요합니다. 이처럼 장기적이고 실험적인 연구는 기업보다 학계에서 수행하기에 더 적합합니다. 이에 따라 Harbeth는 영국 정부의 연구개발(R＆D) 지원과 산학 협력 프로그램을 바탕으로, 5년간에 걸친 ‘Advanced Loudspeaker(RADIAL™)’ 연구개발 프로젝트를 추진하게 됩니다.

먼저 Harbeth 팀은, 약 40년 전 Kirke가 수행했던 것과 같이, 산업 전반에 걸쳐 협력을 요청하며 후보 소재 발굴에 나섰습니다. 그 결과, 잘 알려지지 않은 소재까지 포함해 전 세계를 대상으로 라우드스피커 콘에 적용 가능한 모든 잠재적 재료를 폭넓게 조사하게 됩니다.

일부 기술적 조건은 비교적 명확했습니다. 예를 들어, 소비자가 낮은 효율의 스피커를 용인하지 않기 때문에, 후보 소재는 반드시 낮은 질량을 가져야 했습니다. 그러나 다른 조건들은 산업계가 실제로 적용할 수 있는 언어로 전달하기가 쉽지 않았습니다. ‘낮은 컬러레이션(low coloration)’이라는 개념은 석유화학 엔지니어에게는 구체적인 의미로 전달되기 어렵지만, 라우드스피커 설계자에게는 매우 중요한 요소입니다.

결국 핵심 과제는, 폴리머의 물성을 어떻게 조정해야 Harbeth가 원하는 방향으로 음향 특성을 유도할 수 있는지, 이를 화학자들에게 효과적으로 전달하는 데 있었습니다.

하베스

첨단 기술로의 도약

만약 Kirke, Shorter, Harwood 세 사람의 지식과 경험을 한데 모을 수 있었다면, 수년에 걸친 방대한 연구도 훨씬 짧은 시간 안에 이루어질 수 있었을 것입니다. 그러나 현실적으로는 불가능했기 때문에, Harbeth는 상업적 기밀을 유지하는 조건에서 후보 소재를 확보하고 이를 하나씩 체계적으로 검증해 나가는 방법을 선택했습니다.

낮은 질량 조건을 충족하면서도 서로 다른 물성(색상 포함)을 지닌 약 50여 종의 소재는, Harbeth가 자체 설계한 테스트 지그에서 음악 신호를 모사한 표준화된 조건으로 정밀하게 평가되었습니다.

이 방식은 수많은 콘을 일일이 제작해 드라이브 유닛으로 조립하고, 다시 측정과 청취 테스트를 반복해야 하는 비효율을 크게 줄여주었습니다. 동시에, 복잡한 과정 속에서 최적의 소재를 놓칠 수 있는 위험 역시 효과적으로 최소화할 수 있었습니다.

시간이 흐르면서, 기계적 테스트 결과와 각 소재가 만들어내는 주관적인 음색 특성 사이에 점차 명확한 상관관계가 형성되기 시작했습니다. 물리적 특성과 실제 청감 사이의 연관성을 검증하기 위해, 파일럿 공정을 갖춘 소재 공급업체들과 일부 대학 연구기관이 참여하여, 후보 소재에 점진적인 변화를 가한 샘플을 제작해 Harbeth에 제공했습니다. 이를 통해 Harbeth는 분석과 학습을 이어갈 수 있었습니다.

이 과정에서는 주로 분자 간 결합을 유지하는 전기적 상호작용을 조정해, 크로스링크 구조의 결합 강도를 강화하거나 완화하는 방식이 활용되었습니다.

이러한 연구 데이터가 축적되면서, 프로젝트는 마침내 핵심 단계에 도달합니다. 바로 최적의 성능을 구현하기 위한 소재 구성 비율과 벌크 블렌딩(bulk blending)을 결정하는 단계였습니다. 연구가 진행되면서, 각 후보 소재가 저마다 뚜렷한 음향적 장점을 지니고 있다는 사실이 점차 분명해졌습니다.

그러나 예상과는 달리, 그리고 다소 아쉽게도 하나의 소재만으로는 전체 오디오 대역에서 모두 최적의 특성을 구현할 수 없다는 한계가 드러났습니다. 이는 특히 베이스-미드레인지 콘에 요구되는 성능을 단일 소재로 충족시키기 어렵다는 의미였습니다.

개념적으로 필요한 것은 금속과 폴리머를 결합한 하이브리드 소재였습니다.저역에서는 단단한 금속 특성을 통해 타격감 있는 베이스를 구현하고, 고역으로 갈수록 보다 유연한 폴리머 특성을 활용해 추가적인 콘 도핑(cone doping) 없이도 충분히 감쇠된 자연스러운 응답을 얻는 것이 목표였습니다.

하지만 이러한 특성을 동시에 구현하는 소재를 개발하는 과정은 훨씬 더 많은 노력과 시간이 요구되었습니다. 이러한 두 가지 요소의 복합 소재가 개념적으로 가능하다고 가정했을 때, 각 성분을 어느 비율로 혼합해야 이상적인 콘을 만들 수 있을지가 핵심 과제로 떠올랐습니다.

금속적 특성을 지닌 소재는 이론적으로 10%에서 90%까지 다양한 비율로 블렌딩이 가능했습니다. 그러나 참고할 만한 선행 사례가 전혀 없는 상황에서, 네 가지 소재를 조합한 수많은 테스트 블렌드 매트릭스를 설계하고, 필요한 원재료를 확보한 뒤 소규모 공정 설비에서 본격적인 실험이 시작되었습니다.

이렇게 제작된 모든 샘플은 체계적으로 보관되었으며, 이후 정밀한 분석 과정을 거치게 됩니다.

예상대로, 일부 극단적인 특성을 보인 소재 조합을 걸러내고 나자, 이상적인 음향 성능을 갖춘 핵심 후보군이 점차 드러나기 시작했습니다. 이제 Harbeth만을 위한 맞춤형 폴리머 컴파운드를 대량 생산하기 위해, 석유화학 업계에 제조를 맡겨야 할 단계에 이르렀습니다.

하지만 이는 말처럼 간단한 과정은 아니었습니다.

RADIAL™ 프로젝트는 일부 정부 지원과 학계의 지속적인 고급 연구 자문 속에서 진행되었지만, 실제 폴리머 제조 산업의 상업적 현실까지는 충분히 고려되지 못했습니다. 연구를 통해 목표로 하는 여러 소재 조합은 도출되었지만, 이를 시트 필름 형태로 생산하기 위해 제조업체에 의뢰하는 과정에서 새로운 문제가 드러났습니다.

제조업체가 요구하는 최소 생산 물량이 예상보다 훨씬 컸기 때문입니다. 일반적인 개발 단계에서 감당하기 어려울 만큼의 대량 생산이 필요했던 것입니다.

결국 프로젝트는 한동안 전면 중단될 수밖에 없었습니다.

이 교착 상태를 돌파하기 위해서는 근본적인 해결책이 필요했고, 이는 연구비 지원의 연장과 초기 프로젝트 방향에 대한 재검토로 이어졌습니다.

RADIAL™ 프로젝트는 일부 정부 지원과 학계의 지속적인 고급 연구 자문 속에서 진행되었지만, 실제 폴리머 제조 산업의 상업적 현실까지는 충분히 고려되지 못했습니다. 연구를 통해 목표로 하는 여러 소재 조합은 도출되었지만, 이를 시트 필름 형태로 생산하기 위해 제조업체에 의뢰하는 과정에서 새로운 문제가 드러났습니다. 그 핵심은 바로, 진공 공정을 활용해 콘을 제작하는 방식이었습니다.

시판 시트 필름을 이용한 전통적인 콘 제작 방식인 진공 공정은, 가정용 오븐 그릴과 진공청소기, 그리고 간단한 목재 금형만으로도 구현할 수 있을 만큼 매우 단순한 방법입니다.

특히 새로운 콘 프로파일에 맞춰 금형을 손쉽게 수정할 수 있다는 점에서 매우 유연하고 비용 부담이 낮다는 장점이 있습니다. 그러나 반대로, 시중에서 구할 수 있는 필름 소재의 종류가 제한적이며, 음향 특성에 최적화된 필름은 사실상 존재하지 않는다는 한계도 있습니다. 이는 해당 소재에 대한 전 세계적인 수요 자체가 매우 제한적이기 때문입니다. 그럼에도 불구하고, 본 프로젝트는 시트 필름을 기반으로 스피커 콘을 제작하는 방향을 염두에 두고 진행되었습니다.

반면 인젝션 몰딩은 초기 설비 투자 비용이 매우 크고, 고온과 고압이 요구되는 까다로운 공정입니다. 또한 사람이 아닌 컴퓨터로 정밀하게 제어·관리되는 고도의 제조 방식이기도 합니다.

이 공정은 펠릿 형태의 폴리머 소재를 녹여 액체 상태로 만든 뒤, 이를 금형에 주입해 원하는 형태를 만들어냅니다.

프로젝트 초기에는 이러한 사출 방식도 검토되었지만, 비용과 기술적 부담이 크다는 이유로 제외되었습니다. 간단한 환경에서 시도할 수 있는 방식과는 거리가 멀었기 때문입니다. 당시 Harbeth는 드라이브 유닛 제조 경험이 전혀 없었고, 시행착오를 통해 접근할 수 있는 진공 공정이 더 적합한 선택이었습니다.

그러나 적합한 필름 소재의 확보가 사실상 불가능해지면서, 결국 보다 근본적인 결정을 내려야 할 시점에 이르게 됩니다. 비용이 얼마나 들든, 더 뛰어난 콘 소재를 구현하기 위해서는 결국 인젝션 몰딩이 유일한 선택이었습니다.