피에조 스피커 혹은 압전(Piezo-Electric) 세라믹 스피커에 관하여

현재 이어폰을 만드는 데 가장 많이 사용하는 2가지 드라이버가 있습니다. 바로 다이내믹과 BA 드라이버입니다. 이 둘을 같이 사용하면 하이브리드 방식이라고 많이 표현합니다. 

최근 이 BA 드라이버와 다이내믹 드라이버가 아닌 세라믹 드라이버가 이어폰에서 사용되기 시작했습니다. 과연 이 세라믹 드라이버가 무엇인지 알려드리겠습니다.

현재는 많이 사용되고 있는 BA 드라이버와 다이내믹 드라이버를 함께 사용하는 하이브리드 방식 이어폰입니다. 주로 BA 드라이버는 고음 재생에 좋아 트위터로 많이 사용하고 다이내믹 드라이버는 저음 재생이 좋아 베이스용으로 사용되는 것은 다들 잘 아시겠지요.

새로운 추세로 다이내믹 드라이버와 함께 세라믹 드라이버를 사용하는 이어폰이 출시되기 시작했습니다. 다이내믹 드라이버야 많이 사용되는 드라이버니 알고 계실 테지만, 세라믹 드라이버는 과연 무엇일까요?

압전 세라믹 드라이버

여기서 압전은 영어로 Piezo Electric입니다. 흔히 피에조 스피커라고도 많이 불렀었죠. 오디오에서 트위터로 많이 사용되던 드라이버의 한 종류입니다. 그러므로 피에조 스피커와 압전 스피커 혹은 압전 세라믹 스피커는 같은 말입니다.

1) 압전 효과(Piezoelectric Effect)

고체에 힘을 가하였을 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상으로 피에조 저항 효과라고도 합니다. 수정이나 로셀염 등의 결정에 압력을 가하면 전압이 발생하는데 이것을 압전 직접효과라고 하며, 이와 반대로 전압을 주면 결정체가 변형을 일으키는 현상을 압전 역효과라 합니다. 발견자의 이름을 따서 직접효과를 퀴리효과, 역효과를 리프먼 효과라고도 합니다. 

압전효과가 나타나는 물질로는 수정, 로셀염, 티탄산바륨(BaTiO₃), 인공세라믹(PZT)이 있습니다. 요즘 인공 세라믹 재질인 PZT(납 티탄산 지르코늄)을 많이 사용하기 때문에 압전 세라믹이라는 용어를 사용합니다.

압전효과가 우리 일상생활에서 사용되는 가장 대표적인 예로 가스레인지 점화과정을 들 수 있습니다. 가스레인지에 불을 붙이기 위해서는 점화 스위치를 비틀거나 누르게 되죠? 이때 압력이 가해져 전기가 만들어지고 불이 붙는 것입니다.

라이터도 형태는 다르지만, 원리는 같은데요. 라이터 내부에 설치된 압전소자에 엄지로 누르는 힘이 가해지며 전압이 전달됩니다. 이 전압은 전기에너지로 이어져 스파크가 발생하고, 가스가 점화되는 것입니다.

이것 기억하시나요? 지금도 많이 가지고 노나요? ㅎㅎ 저희 어렸을 때 가지고 놀았었는데, 스위치를 누르면 끝에서 전기 스파크가 팍일어났었죠! 이것도 압전효과를 이용한 것으로 압전기라고 부릅니다.

2) 역 압전 효과

압전효과는 ‘1차 압전효과’와 ‘2차 압전효과’로 나뉘어 설명할 수 있는데 ‘1차 압전효과’란, 물체에 힘을 가하여 순간에 전압을 일으키고, 그 전압으로 인해 전기적인 신호가 발생하는 것이며, ‘2차 압전효과(역압전효과)’는 전기적인 신호를 가했을 때 발생하는 기계적인 변화를 뜻합니다. 

이 압전세라믹에 음향 신호를 고압으로 입력하면 진동이 발생하게 됩니다. 이 진동이 소리로 재생되는 것이고, 금속이 진동하는 것이기 때문에, 저주파수보다는 고주파수 진동에 유리합니다.  1mm 이하의 두께로 제작할 수 있고, 가볍고, 전압 구동 방식이라 전류소모가 적다는 장점이 있지만, 코일방식보다 저음특성이 낮고, 출력 음압이 낮다는 단점이 있습니다.

다이내믹과 압전 세라믹 드라이버 비교

얇은 두께로 제작할 수 있고, 저음보다는 고음 재생에 유리하기 때문에 오디오에서도 주로 트위터로 제작되었으며, 최근 BA 드라이버를 대체하여 이어폰에 고음을 담당하는 드라이버로 만들어 압전 세라믹 드라이버와 다이내믹 드라이버를 사용하는 제품이 많이 출시되고 있습니다.

특성이 이어폰에서 사용하기 딱이네요!

한 예로, 이 제품은 새로 출시된 원모어의 "듀얼 드라이버 이어버드"라는 제품입니다. 고음으로 압전 세라믹 드라이버를 사용하고, 저음으로 다이내믹 드라이버를 사용하는 모습입니다.

앞으로 압전 세라믹 드라이버를 같이 사용한 새로운 형태의 하이브리드 이어폰이 많이 출시될 것으로 보입니다.