[Austrian Audio] 마이크 개발 과정 (by Sound On Sound)

Austrian Audio /오스트리안 오디오/의 CEO 마틴 자이들과의 인터뷰를 통해 최고급 자체 개발 캡슐로 하이엔드 마이크 OC18과 OC818을 만들기까지의 과정을 알아봤습니다.

Austrian Audio의 창립자이자 CEO인 마틴 자이들이 회사 최초의 프로토타입 마이크를 선보이고 있습니다. 나무 케이싱 덕분에 Woody라는 별명이 붙은 이 마이크는 CKR12 캡슐을 테스트하는 플랫폼으로 사용되었습니다.

콘덴서 마이크는 정밀 엔지니어링의 놀라운 업적입니다. 우리는 비엔나에 있는 현장에서  무엇이 그것을 가능하게 하는지 알아보고자 합니다. 

콘덴서 마이크를 선택한다는 것은 그저 환상에 불과한 것일  수 있습니다. 어느 소매업체의 카탈로그를 보더라도 어지러울 정도로 다양한 콘덴서 마이크를 볼 수 있습니다. 하지만 정작 여러분들이 볼 수 없는 것은 그 수많은 콘덴서 마이크들의 가장 중요한 부품인 캡슐이 거의 동일하다는 것입니다. 대부분의 마이크 제조업체는 회사의 자체 개발 캡슐을 만들지 않고 소수의 중국 공장에서 캡슐을 구매합니다. 그것은 대부분 Neumann K67과 K47의 카피 제품입니다.

따라서 마틴 자이들이 마이크 회사를 시작했을 때 그는 회사의 자체 개발 캡슐을 만드는 것이 중요한 차이를 만들 것임을 알았습니다. 그리고 비엔나에 위치한 AKG 본사의 핵심 인력을 영입하면서 타의 추종을 불허하는 전문 지식에 접근할 수 있었습니다. 이렇게 공유된 경험은 Austrian Audio의 첫 번째 새로운 캡슐 디자인의 출발점을 제시했습니다. C12, C12A, C24, C414EB 및 Telefunken ELA M251과 같은 클래식 마이크에 사용되는 AKG의 전통 '황동 링' CK12를 이보다 더 잘 이해하는 사람은 아무도 없었습니다. 하지만 문제가 있었습니다. CK12는 어떤 이유로 단종되었습니다. 믿을 수 없을 정도로 미세한 허용 오차로 수작업으로 제작되었는데, 마틴이 AKG의 CK12 캡슐 수율은 15%에 불과했을 정도로 제조하기가 극도로 어려웠다고 주장합니다. 경쟁력을 갖추기 위해 Austrian Audio는 CK12의 디자인을 조정하여 고유의 특별한 음색을 잃지 않으면서도 안정적이고 일관되게 제작할 수 있어야 했습니다.

조형

70년대 후반, AKG는 상징적인 황동 링을 흰색 플라스틱 서라운드로 대체한 ‘나일론 링’ 캡슐로 같은 목표를 시도했습니다. 이 캡슐은 동일한 백플레이트 디자인을 유지했기 때문에 이론 적으로 라면 CK12와 비슷한 소리를 냈어야 했는데, 실제로는 다른 소리처럼 들렸습니다. 마틴은 "CK12의 사운드는 그 누구도 따라올 수 없었습니다."라고 동의합니다. “AKG가 노력한 만큼, 저는 모든 수치를 확인하고 처리했음에도 사운드는 전혀 같지 않았습니다. 매끄럽지만 매우 선명한 사운드를 만든 것은 치수, 제품의 질량 및 사용된 재료의 조합이었습니다. 고음에서 거칠지는 않지만 여전히 매우 개방된 사운드를 보여주죠.”

Austrian Audio의 연구는 '나일론 링' 캡슐의 열등한 사운드가 다이어프램을 조이는 방법이나 단순한 클립 결합 구조 때문이 아니라는 것을 확신시켰습니다. 오히려 무거운 황동을 가벼운 플라스틱으로 교체하면 캡슐이 안정적이지 않고 전체적으로 움직이는 경향이 있습니다. "캡슐이 너무 가볍다면 치수와 크기가 정확하더라도 사운드가 변합니다.”고 마틴은 말합니다. “캡슐 전체가 아니라 멤브레인만 움직이기를 원하기 때문에 우리는 어떻게 질량을 예전의 황동 무게로 되돌릴 수 있는지 알아보기 위해 다양한 재료로 실험했습니다. 첫째, 원하는 동작을 하고, 둘째, 지속 가능하거나 재현 가능한 방식으로 제조할 수 있는 재료를 찾아야 했습니다. 세 지점만 고정하고 싶었기 때문에 캡슐이 변형되지 않고 제자리에 고정될 수 있을 정도로 단단해야 했습니다. 우리는 금속과 다양한 종류의 플라스틱을 실험했습니다. 플라스틱은 만족스러운 결과를 가져오지 못했고, 금속은 생산 상 제조 비용과 오차의 편차가 심하다는 모든 단점을 가지고 있었습니다. 가능하긴 하지만 하나씩 만들면 매우 비싸죠.”

“그러던 어느 날 우리 엔지니어가 '이거 어떻게 생각하세요?'라고 물으면서 도자기 공장의 판촉물로 받아온 도자기로 만들어진 병따개를 건넸습니다. 그건 매우 견고했고 충분히 빳빳한 강도를 가졌으며 매우 미세한 공정까지 제조될 수 있는 것이었습니다. 세라믹은 황동처럼 작동하고 황동과 같은 종류의 무게를 가지지만 절연체이기 때문에 황동보다 유리합니다. 이제 우리는 80~90%의 수율을 얻을 수 있을 만큼 충분히 안정적으로 생산할 수 있습니다."

“축 위의 계산된 거리에서 주파수 응답이 좋은 마이크를 만드는 것은 매우 쉽지만 축이 한 가지만 있는 레코딩 상황은 없죠.”

정밀 측정

CK12는 수많은 작은 나사로 고정되어 있었습니다. 전부 손으로 조립했기 때문에 지루하고 시간은 많이 걸리는 과정이었습니다. CKR12의 디자인은 이런 프로세스를 제거했으며, Austrian Audio는 레이저를 사용하여 다이어프램과 백플레이트 사이의 거리를 측정하는 혁신적인 기계도 개발에 성공하였습니다. 캡슐의 감도는 이 거리와 멤브레인을 가로지르는 편광 전압의 함수이므로, 캡슐이 마이크에 한번 설치되면 모든 샘플에서 정확히 동일한 전체 감도를 제공하도록 전압을 조정할 수 있습니다. 결과적으로 OC18 또는 OC818 마이크는 모두 0.5dB 오차 범위 내에 있기 때문에 두 개의 캡슐을 비교해 오차를 검수할 필요가 없었습니다.

캡슐을 마이크 레스트에 장착하기전, 다이어프램의 공진을 측정하기 위해 특별히 설계된 레이저 기계가 사용됩니다.

지향성은 캡슐 내 미로라고 할 수 있으며, 고도로 정제된 섬유를 사용하여 구성됩니다. 수석 음향 엔지니어인 크리스토프 프랭크는 "이것은 차량용으로 써도 되는 등급을 받은 섬유이므로 음향 저항과 밀도가 매우 잘 제어됩니다."라고 설명했습니다. “많은 캡슐 제조업체가 저항을 제공할 수 있는 에어 갭(Air gap)으로 이를 수행하지만 1/1000mm의 작은 간격조차 큰 차이를 만들기 때문에 제어하기가 상당히 어렵습니다. 그리고, 이것이 바로 우리가 이러한 섬유를 사용하기로 결정한 이유입니다. 차량 인증을 받을 정도로 섬세한 이 섬유는 지향성을 컨트롤 가능하게 합니다. 옛날에는 품질이 좋지 않은 섬유를 사용했고 그 위에 소량의 접착제를 넣어 밀도를 높였습니다. 올바른 저항을 가질 때까지 이 과정을 반복했죠.”

Austrian Audio의 수석 음향 엔지니어 크리스토프 프랭크

“우리가 생각하는 가장 쉬운 방법은 이렇습니다. 멤브레인과 전극이 있고 뒷면에 저항이 없으면 양지향성을 갖게 됩니다. 뒷면을 닫게 되면 무지향성이 되고요. 음향 저항은 그들 사이의 페이더와 같습니다. 따라서 반만 닫는다면 단일지향성과 동일하지만, 정말 어려운 부분은 매우 광범위한 단일지향성 반응을 얻는 것입니다. 일반적으로 아시아 제품은 특히 좋기 때문에 정확히 1kHz에서 완벽한 카디오이드를 갖는 것은 아주 쉽습니다. 그러나 뒤에서 주파수 응답을 보면 전혀 균일하지 않습니다. 저는 이 특수한 섬유뿐만 아니라 원하는 특성을 전달하는 데 필요한 모든 요소를 연구했습니다.”

이 음향 저항은 진동판의 이상한 주파수 응답을 전달하는 공명을 감쇠하는 데도 도움이 됩니다. 주파수의 공명은 다이어프램의 면적과 장력에 의해 결정되는데, 다시 말씀드리지만, Austrian Audio는 주파수를 측정하고 장력을 증가시키는 과정을 자동화하기 위해 레이저를 사용하는 혁신적인 방식을 내놓았습니다. 최적의 장력에 도달하면 멤브레인을 링에 붙인 다음 잘라내고, 그러면 나머지 캡슐 조립을 위한 준비가 됩니다.

콘덴서 마이크 다이어프램을 만들기 위해 골드 스퍼터링 된 Mylar가 원형 후프를 가로질러 드럼 헤드처럼 뻗어 있습니다. 이제 장력이 조정되었으므로 여분의 다이어프램 재료를 잘라낼 준비가 되었습니다.

CKR12 디자인과 AKG의 오리지널 CK12 디자인의 한 가지 차이점은 Austrian Audio가 다이어프램과 백플레이트 사이에 약간 더 큰 거리를 두기로 했다는 점입니다. 이는 일반적으로 약간 더 높은 분극 전압을 사용한다는 것을 의미합니다. "AKG는 멤브레인과 전극 사이에 더 작은 에어 갭이 있었습니다."라고 크리스토프는 말합니다. "파열음이 나면 멤브레인이 전극에 닿는 경우가 생깁니다. 이 파열음은 약 160dB의 음압 레벨을 생성하기 때문에 피할 수 없습니다. 멤브레인이 전극에 닿을 수는 있지만 문제는 달라붙는 것은 허용되지 않는다는 것입니다. 기존 AKG 캡슐에서는 멤브레인 장력이 시간이 지남에 따라 약간 느슨해지면서 전극에 달라붙게 되었는데, 이 때문에, 우리는 다이어프램과 백플레이트 사이의 거리를 늘렸지만 더 높은 전압을 사용해야 합니다.” 다시 한번 말씀드리지만, Austrian Audio는 파열음이 발생했을 때 다이어프램이 백플레이트에 달라붙지 않도록 자체 테스트 기계를 개발했습니다.

플랫폼 티켓

마틴 자이들은 CKR12와 최신 OCC7 소형 다이어프램 캡슐을 제품이 아니라 '플랫폼'이라고 설명합니다. “캡슐을 개발하는데만 1년 이상이 걸렸습니다. 우리는 판매할 마이크는 없었고 캡슐만 있었습니다. 이런 회사를 운영하는데 광범위한 제품 라인업이 필요하다면 어떻게 하시겠습니까? 캡슐을 외부에서 구매해온다면 여러분이 어떤 것을 만들 수 있을지 모를 겁니다. 하지만 우리가 캡슐을 자체적으로 만든다면, 우리가 원하는 대로 만들 수 있을 것이고 이건 정말 큰 장점입니다.”

“예를 들어, 우리는 핸드-헬드 콘덴서 마이크에 악기용 콘덴서 마이크에 사용하는 것과 매우 유사한 캡슐을 사용하고 있습니다. 우리가 직접 이 공장에서 캡슐을 만들면 캡슐을 직접 튜닝할 수 있습니다. 튜닝이란 백플레이트의 작은 변화, 댐핑 소재 등 캡슐을 애플리케이션에 완벽히 부합하게 만드는 사소한 작업들을 의미합니다. 우리는 오디오 경로의 전자 장치를 변경하고 싶지 않았습니다. 대부분의 제조업체는 자체 캡슐을 만들지 않기 때문에 그렇게 하는 것뿐이지 우리는 애플리케이션에 맞는 캡슐을 제조할 수 있었습니다. 우리는 자체적으로 20종류의 다른 캡슐을 만들 수는 없습니다. 각 캡슐을 손으로 만드는 소수의 작업자만 있거든요. 하지만 '악기 마이크용으로 1000개의 캡슐이 필요해.'라고 한다면, 우리는  제조 과정에서 악기용 마이크에 완벽하도록 캡슐을 변경할 수 있습니다. 저는 이것이 프리미엄 마이크 제조사가 해야 할 일이라고 생각합니다.”

물론 캡슐이 개발되면 제품의 기초를 형성하기 전에 더 많은 디자인 결정을 내려야 합니다. 마틴은 “물리학은 단지 첫 번째 단계일 뿐입니다."라고 말합니다. “움직이는 공기파를 전기 신호로 바꿔야 합니다. 두 번째 부분은 당연히 전자 장치입니다. 이를 증폭하여 좋은 신호로 만듭니다. 이 모든 과정에는 많은 예술이 있고, 그리고 우리에게는 고속 회로에 있어 놀라운 일을 해내고 있는 훌륭한 엔지니어링 팀이 있습니다.”

또한, 마이크 구성에는 세 번째 측면이 있습니다. 바로 하우징의 물리적 설계입니다. 하우징은 먼지와 바람으로부터 캡슐을 보호할 수 있어야 하고 전자 장치를 방사 간섭으로부터 보호하면서 가능한 한 음향적으로 투명함을 유지할 수 있어야 합니다.. "우리는 전자공학으로 시작하기 전에 기계공학으로 시작했습니다."라고 Martin은 말합니다. “숙련된 음향학자에게 '가장 좋은 음향은 무엇입니까?'라고 묻는다면 그는 '자유롭게 날아다니는 이 캡슐일 것입니다.'라고 대답할 것입니다. 그렇다면 우리는 어떻게 음향적으로 최고의 헤드 바스켓을 만들 수 있을까요?, 케이지는 얼마나 크게 만들어야 할까요? 우리는 그것을 얼마나 잘 매달아야 할까요? 우리의 대답은 '그래, 모든 대형 다이어프램 마이크에는 마이크 내부에서 반사가 있다.'는 것이었습니다. 맞아요, 전자 장치가 있기 때문에 적어도 거기에서는 반사가 발생합니다. 그러나 우리는 이것을 허용할 수 없었습니다. 우리는 개방된 음향을 원하기 때문에 마이크 안에 디퓨저를 만들었습니다. 단단한 공간이 없으므로 디퓨저가 마이크 안으로 반사음을 옮깁니다. 그러고 나서 우리는 전자 장치를 시작했습니다.”

캡슐 조립은 실험실 형태의 클린룸에서 이루어집니다. 손가락 보호대는 기름이나 먼지가 캡슐을 오염시키지 않도록 합니다.

지향성

플래그십 OC818은 멀티 지향 콘덴서 마이크이며 실제로 믹스다운 시 최대 유연성을 위해 캡슐 양쪽의 신호를 레코딩 할 수 있습니다. 지향성 스위칭은 1950년대부터 콘덴서 마이크의 하나의 특징이었는데, 주파수 응답은 패턴마다 많이 차이가 나며 무지향성 픽업은 근사치를 말하는 것으로 타협된 것입니다. 일관성의 핵심은 캡슐과 하우징 모두에 해당하는 기능으로 우수한 축 외 주파수 응답입니다.

"마이크에 대한 설명을 보면 하나의 주파수 차트가 아니라 지향성마다 주파수 차트를 얻을 수 있습니다."라고 마틴은 말합니다. “우리가 그것에 많은 노력을 투자했기 때문에 보여드릴 수 있습니다. 축에서 측정된 거리에서 좋은 주파수 응답을 갖는 마이크를 만드는 것은 매우 쉽습니다. 하지만 하나의 축에 있는 소스만 있는 레코딩 상황은 없습니다! 노래할 때 마이크 앞에서 가만히 있는 가수가 있나요? 피아노에서는 현의 80%가 축에서 벗어납니다. 이것이 마이크가 피아노에서 정말 훌륭한 사운드를 내거나 내지 못하는 둘 중에 하나인 이유입니다. 그렇기 때문에 패턴이 안정적으로 유지되고 주파수 응답이 축 외에서 안정적으로 유지되는 것이 중요합니다. 좋은 마이크만이 할 수 있는 일입니다.”

“Austrian Audio가 그렇게 하는 유일한 회사라고 말하는 것이 아닙니다. 좋은 마이크 제조사들이 있고 저는 그들을 절대적으로 존경하며 우리는 그들과 경쟁하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다. 그러나 시간과, 그리고 안타깝지만 돈을 투자해야 합니다. 그리고 이것이 좋은 마이크를 199유로로 구매할 없는 이유입니다. 좋은 대형 다이어프램 콘덴서 마이크를 원한다면 말이죠"

테스트

Austrian Audio의 마이크 제조는 특별히 설계된 설비로 가장 중요한 캡슐을 수작업으로 조립하는 것을 포함해 놀라울 정도로 직접 제조로  운영됩니다.. 크리스토프 프랭크는 "지금 우리는 두 개의 캡슐 생산 공정이 있습니다. 공기가 계속 주입되는 클린룸 벤치에서는 먼지가 어디에도 달라붙지 않습니다. 콘덴서 멤브레인과 전극 사이의 간격은 30~50 마이크론으로 머리카락 굵기와 맞먹습니다. 안에 머리카락이 있다면 더 이상 틈이 없죠. 그만큼 먼지가 큰 문제입니다. 또한 습기 문제를 일으킬 수 있기 때문에 캡슐 내부에 기름, 먼지 또는 액체는 허용되지 않습니다.”

이와는 대조적으로, 테스트 및 데이터 관리는 고도로 자동화되어있습니다. Austrian Audio는 이를 품질 관리의 초석으로 보고 있습니다. 마틴 자이들은 “재료, 생산 공정 및 테스트 공정에 대해 많은 관심을 기울여야 합니다.”라고 주장합니다. “올바른 재료를 올바른 방법으로 사용하더라도 재료에 편차가 존재하기 때문입니다. 허용 오차 내에 편차가 있고 매우 작은 허용 오차를 지정해야 수율이 나옵니다. 전자 제품에서도 동일한 부품을 구입하면 허용 오차 내에서 작동합니다. 전체 회로 기판에서 허용 오차가 합산되므로 이것이 모두 훌륭한(great) 마이크와 좋은(good) 마이크의 차이를 만듭니다. 우리는 제품 포장 전 단계에서 모든 지향성을 축 위와 축이 아닌 곳에서 전방위적으로 측정합니다."

공장은 맞춤형 테스트 기계로 가득 차 있습니다. 배송 패키지가 호주로 여행하는 동안 부딪치게 될 충격을 똑같이 적용해보는 것, 단단한 표면에 1m 높이에서 떨어지는 것이나, 마이크 스탠드가 넘어져 발생하는 충격을 재현하는 것도 있습니다. 좋지 않은 기후 조건을 시뮬레이션하고 의도적으로 캡슐에 응결을 형성하는 기계도 있습니다. 그러나 역시 가장 중요한 것은 무향실 테스트입니다. 오디오 업계에서 가장 검증된 테스트 시설 중 하나인 Austrian Audio의 무향실은 대여할 수 도 있는데,  Austrian Audio 자체 제품의 개발 및 검증에서 매우 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 모든 생산 OC818 마이크의 주파수 응답은 축에서뿐만 아니라 360도로 테스트되며, 이 프로세스는 10~12분이 소요됩니다. 마이크가 테스트 기계에 배치되면 이 프로세스의 나머지 부분은 방 중앙에 있는 원격 제어 턴테이블 덕분에 완전히 자동으로 진행됩니다.

Aurora라는 커스텀 소프트웨어 패키지는 이 모든 테스트 활동을 뒷받침하는 근거가 됩니다. 이를 통해 컴퓨터는 거의 모든 테스트 장비와 통신하고 조사 및 분석을 위해 준비된 결과를 저장할 수 있습니다. "오로라는 프로그램일 뿐이지만 모든 것을 할 수 있습니다."라고 크리스토프는 말합니다. “사운드 카드를 제어할 수 있고 이러한 특수 테스트 상자를 제어할 수 있으며 USB 포트에서 처리할 수 있는 모든 것을 제어할 수 있습니다. 우리는 PCB 테스트를 할 수 있고 바코드 스캔을 할 수 있습니다. 생산이 중국에서 이루어지더라도 (Hi‑X15 헤드폰과 같은 오스트리아 오디오의 보다 저렴한 일부 제품), 우리는 모든 측정치를 볼 수 있습니다. 우리는 몇 번이나 측정됐는지 봅니다. 좋았는지, 나빴는지 언제 측정되었는지 전 세계적으로 연결되어 있습니다. 그러나 테스트는 전적으로 당신에게 달려 있고 누가 테스트하냐에 따라 다릅니다. 사용자가 모든 것을 프로그래밍할 수 있기 때문이죠.”

핸드-헬드 마이크는 Austrian Audio의 무향실에서 테스트됩니다. 독점적인 Aurora 소프트웨어는 턴테이블을 제어하여 다양한 각도에서 측정 순서를 자동으로 지정할 수 있습니다.