“웨이퍼 방식 생산과 자석 없는 설계” 괴물 마이크로 스피커가 등장했다

필자는 오디오 및 컴퓨터 기술을 오래 접하면서 흥미로운 '다음 대세' 컨셉이 상용화 과정에서 흐지부지해진 사례를 많이 봤다. 반면 엑스멤스(xMEMS) 및 이 기업의 실리콘 마이크로 스피커는 달랐다. 직접 테스트해 본 결과 이 컨셉은 고음질 이어버드를 매우 소비자 친화적인 가격에 제공할 잠재력이 있다고 판단됐다.
 

엑스멤스의 이름은 멤스(MEMS, 미세전자기계시스템)에서 따왔다. 멤스는 전자 소자와 기계 소자 모두를 미세 수준에서 통합하는 기술로, 이미 소형 마이크를 비롯한 다양한 분야에서 사용된다. 이 기업은 엑스멤스를 이용해 고급이지만 비싸지 않은 이어버드 등의 오디오 제품을 만들려고 하고 있다.

엑스멤스의 마이크로 스피커는 실리콘 칩 상단에 압전 덮개가 부착되어 있어 일시적인 전기 신호가 닿으면 빠르게 형태가 변화하고 이완한다. 이렇게 생긴 진동이 공기를 움직여 소리를 내는 방식이다. 본질적으로, 이 마이크로 스피커의 제작 기반인 실리콘 칩은 전통적인 스피커에 있는 자석과 똑같이 작업을 수행하며 덮개는 전통적인 스피커의 콘이 하는 역할을 한다. 
 

엑스멤스 기술의 사양 

필자는 실제 테스트해보기 전에 엑스멤스가 설명한 사양에 깊은 인상을 받았다. 20Hz(원하면 그 이상도 가능)의 정주파수 응답, 초고속의 반응 시간과 안정 시간(각각 스피커가 시작하는 속도와 멈추는 속도를 의미), 10kHz 이상의 소자 공진 등 필자가 지금까지 경험한 전통적인 고음질 스피커 설계의 최고 사양을 크게 뛰어넘는다.

엑스멤스의 몬타라 코웰(Montara, Cowell)과 몬타라 플러스(Montara Plus) 마이크로 스피커는 TSMC의 공장에서 실리콘 웨이퍼를 기반으로 생산된다. 생산 단가는 이어버드 제조업체에서 고음질 제품을 125~200달러 사이로 만들 수 있는 수준이다.
 

엑스멤스 측은 웨이퍼를 기반으로 생산되는 마이크로 제품의 소리 균일성 덕분에 이어버드 제조업체가 많은 비용을 절약할 수 있다고 설명했다. 일반적으로 스피커는 상대적인 특정에 따라 분류한 후 스테레오 쌍으로 짝을 맞춰 제작한다. 이 과정에서 주파수 반응, 공진 또는 순간 반응의 균일성이 떨어지면 스피커가 일관된 음질을 제공할 수 없다. 엑스멤스 제품은 생산 과정 자체에서 균일성을 가지므로 이런 분류 과정을 최소화할 수 있다.
 

멤스 마이크로 스피커에는 다른 장점도 있다. 자석이 없으므로 스피커를 설계할 때 자기장에서 발생하는 간섭을 보정할 필요가 없다. 또한, 엑스멤스 제품의 방진(먼지로 인한 작동 이상이 발생하지 않음) 및 방수(최대 3미터 수심에서 30분간 버틸 수 있음) 등급은 IP58이다. 특히 이 등급은 이어버드의 외형 안에 조립되기 전 부품 자체의 등급이다. 외형의 방수처리까지 고려하면 엑스멤스 기반의 이어버드는 깜박 잊고 바지 주머니에 넣은 채 세탁기에 넣고 돌려도 망가지지 않는다.

엑스멤스는 이어버드 제조업체가 주변 소음을 차단하거나 허용하는 데 활용할 수 있는 스카이라인(Skyline)이라는 고체 동적(신호에 의해 여닫음) 물리 셔터도 생산한다. 스카이라인을 이용하면 다양한 형태의 개방형/폐쇄형 조합 헤드폰을 만들 수 있다.
 

필자가 확인한 마지막 부품은 초소형 증폭기 앱토스(Aptos)였다. 이를 이용하면 엑스멤스 스피커와 전통적인 오디오 스피커를 조합해 저음 응답성을 향상시킬 수 있다.

현재 엑스멤스는 이어버드와 보청기 같은 폐쇄 공간(이 경우, 귓구멍 내의 공간) 기기 전용으로 제품을 설계하고 있다. 그러나 휴대형 블루투스 스피커나 책장 스피커와 같이 공기 흐름이 더 많이 필요한 응용 분야에 사용될 수 있는 개방 공간 디자인도 설계 중이다. 이런 제품은 기본적으로 외피가 필요 없다.
 

인상적인 사운드 

필자가 엑스멤스의 3D 출력 이어버드 시제품으로 들은 음질은 이런 사양이 공허한 숫자가 아니라는 것을 알 수 있다. 필자가 오디오 제품을 리뷰할 때 주목하는 3가지 요소는 박력 있는 저음, 쉽게 구별되고 현실적으로 재현되는 어쿠스틱 악기, 그리고 원한다면 약간의 화려함을 곁들인 정확한 고음 주파수인데, 이 제품을 이 3가지를 모두 충족했다.
 

빠른 순간 반응과 안정 시간 덕분에 단단한 저음과 중간 부분의 정확도가 도드라지는데, 특히 위상 왜곡이 없고 제품의 공진 주파수가 매우 높은 것이 장점이었다.

몬타라 플러스를 그 자체로만 들어봤고 코웰도 들어봤는데, 9mm 전통 스피커(위에 표시) 위에 위치한 코웰은 전체 주파수 대역의 스피커로 작동하며 추가적인 '쿵'하는 소리와 최저음을 제공했다. 스카이라인 벤트도 확인해 봤는데 역시 설명한 대로 작동했다. 주변 소음에 금속음이 섞여 있었는데 적어도 부분적인 원인은 3D 출력된 이어버드의 외피 때문이었던 것으로 보인다.

이 기업의 스피커는 많은 장점이 있지만, 그 중에서도 가장 중요한 것은 이어버드 시장에 미칠 영향이다. 놀랍게 정확한 사운드와 적당한 소매가의 제품이 나올 것으로 기대된다. 고가의 고음질 이어버드 업체라면 긴장해야 할 시점이다.
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