일렉트릭기타 마이너 갤러리
목재이야기-목재는 과연 일렉기타에 영향을 미치는가?
우선 장몬의 글을 휘가길기전에, 최대한 객관적인 글을 쓰기 위해 먼저 목재가 일렉기타에 영향을 미치는가? 라는 내용의 논문을 지난 1달간 정독했다.
사실, 이 갤에 기생하기를 허락(비추 박히는거보면 모두가 허락한건 아니다만 ㅋ)받은 입장에서 난 이 갤에 최대한 유익한 정보를 남겨야하기때문에 글을 준비하고있었다.
마호가니의 역사, 고대부터 현대까지 내려오는 목재의 사용과 수난, 호주 이쁜이들, 유럽 이쁜이들 글을 일찌기 다 써놓은 상태에서 올리지 않는이유는 이글을 준비하면서였다.(물론 다른 이유도 있지만, 이글에선 그 내용을 적지 않겠다.)
즉, 목재 애호가로써 이 갤에 최대한 많은 도움을 주고자 이 글을 준비했다. 내용은 알차지 않지만 최대한 많은걸 준비했고, 최대한 객관적인 입장에서 쓰기위하여
영향을 미친다는 긍정적인 논문을 먼저 정독한 뒤 부정적인 논문을 정독했다. 이렇게 글을 읽으면 먼저 읽힌글이 부정당하기 쉽기때문에.
즉, 나는 부정론자의 입장에서 해석했다. 일마갤의 모든 목재 옹호자들과, (천체)물리학 박사 브라이언 메이에게 이 글을 바친다.
일렉기타에서 목재는 정말 소리에 영향을 주는가
―“톤우드는 미신”이라는 가장 강한 반론까지 포함해 따져본 물리학적 답변
일렉기타의 목재를 둘러싼 논쟁은 오래됐다.
한쪽에서는 메이플은 밝고, 마호가니는 따뜻하며, 로즈우드는 배음이 풍부하다고 말한다. 다른 쪽에서는 전자기 픽업은 목재가 아니라 철제 현의 진동만 검출하므로 바디가 어떤 목재로 만들어졌든 앰프에서 나오는 소리에는 아무런 관계가 없다고 주장한다.
먼저 인정할 것이 있다.
픽업과 픽업의 위치, 현, 브리지, 전기회로, 앰프와 스피커가 일렉기타의 최종 음색에 매우 큰 영향을 미친다는 것은 사실이다. 또한 “메이플이면 무조건 밝고 마호가니면 무조건 어둡다”는 식의 단순한 톤우드 분류표 역시 과학적으로 지나치게 단순하다.
같은 수종 안에서도 밀도와 탄성계수, 내부감쇠는 상당히 다를 수 있기 때문이다.
따라서 이 글에서 주장하려는 것은 “목재가 일렉기타 음색의 가장 중요한 요소다”도 아니고, “특정 수종에는 고정된 음색이 있다”도 아니다.
주장은 훨씬 좁고, 그만큼 강하다.
솔리드바디 일렉기타에서도 목재를 포함한 기타의 기계구조는 현의 진동에 영향을 줄 수 있으며, 그 변화는 전자기 픽업이 검출하는 신호에도 나타난다.
현재까지 발표된 기계진동·음향 연구를 보면 이 명제를 “영향이 완전히 0”이라고 부정하기는 어렵다.
솔리드바디 일렉기타에서도 목재를 포함한 기타의 기계구조는 현과 결합해 현의 진동과 배음별 감쇠를 변화시킬 수 있으며, 전자기 픽업은 그렇게 변화한 현의 운동을 전기신호로 변환한다.
이 명제는 현재의 구조진동 이론과 실험결과로 충분히 뒷받침된다.
1. 픽업은 목재를 직접 읽지 않는다
목재 무영향론의 가장 강력하고 직관적인 주장은 이것이다.
“전자기 픽업은 목재의 진동을 마이크처럼 듣는 장치가 아니다. 픽업은 자기장 안에서 움직이는 철제 현의 진동만 전기신호로 변환한다.”
이 말 자체는 맞다.
전자기 유도는 기본적으로 패러데이 법칙으로 설명할 수 있다.
V(t) = −N · dΦ(t)/dt
여기서 (V)는 픽업 출력전압, (N)은 코일의 권선수, Φ는 코일을 지나는 자속이다.
현이 움직이면 자기장이 변하고, 이 변화가 전기신호가 된다.
즉 픽업이 직접적으로 검출하는 대상은 목재가 아니라 현의 운동이다.
그런데 바로 여기서 질문을 하나 더 해야 한다.
그 현의 운동은 무엇에 의해 결정되는가?
실제 기타의 현은 허공에 떠 있지 않다.
한쪽 끝은 브리지와 바디에 연결되고, 다른 쪽은 프렛 또는 너트를 통해 넥과 헤드스톡에 연결된다.
따라서 현과 기타는 두 개의 독립된 물체가 아니라 기계적으로 결합된 진동계다.
2014년 Journal of the Acoustical Society of America에 발표된 Arthur Paté, Jean-Loïc Le Carrou, Benoît Fabre의 연구는 바로 이 문제를 이론과 실험으로 다뤘다. 이 연구는 현 자체의 감쇠와 기타 넥 구조와의 기계적 결합을 분리해 측정했고, 최종적으로 실제 픽업에서 측정되는 음의 감쇠시간을 구조의 기계적 특성으로 예측했다.
2. 이상적인 현의 공식에는 목재가 없다
양 끝이 완벽하게 고정된 이상적인 현의 고유진동수는 대략 다음과 같다.
fₙ = [n/(2L)] · √(T/μ)
(n)은 배음 번호, (L)은 현의 진동길이, (T)는 장력, μ는 현의 선밀도다.
이 공식만 보면 정말 목재는 등장하지 않는다.
여기에서 “그러니까 목재는 아무 상관없다”라는 결론을 내리기 쉽다.
하지만 이 공식에는 중요한 전제가 숨어 있다.
현의 양 끝이 전혀 움직이지 않는 완전한 고정점이라는 조건이다.
실제 기타의 브리지와 넥은 무한 강성의 벽이 아니다.
현이 힘을 가하면 미세하게 움직인다.
그리고 이 움직임 때문에 현에서 기타 구조로 에너지가 전달된다.
이 점은 오래전부터 실험적으로 관찰됐다. Fleischer와 Zwicker는 1998년과 1999년 연구에서 일렉기타 현의 비강체 지지점 때문에 에너지가 넥과 바디로 이동할 수 있으며, 특정 주파수에서 그 현상이 강해지면 흔히 말하는 dead spot이 발생한다고 보고했다. 특히 넥의 mechanical conductance가 높은 주파수와 현의 짧은 decay time 사이에 뚜렷한 역관계가 발견됐다.
3. 이 논쟁에서 가장 중요한 개념: 기계적 어드미턴스
구조물에 어떤 힘을 가했을 때 얼마나 쉽게 움직이는지를 기계적 모빌리티 또는 어드미턴스라고 한다.
Y(ω) = v(ω)/F(ω)
(F)는 해당 주파수에서 구조에 가해지는 힘, (v)는 그 힘 때문에 발생하는 구조물의 속도다.
반대로
Z(ω) = F(ω)/v(ω)
= 1/Y(ω)
를 기계적 임피던스라 한다.
쉽게 말하면 임피던스가 크면 잘 버티고, 어드미턴스가 크면 같은 힘에도 잘 움직인다.
특히 중요한 것은 어드미턴스의 실수부다.
G(ω) = Re[Y(ω)]
이를 mechanical conductance라 한다.
평균적으로 구조물에 전달되는 기계적 파워는 복소 진동표현에서
P̄ = ½ · Re{Fv*}
로 나타낼 수 있다.
(v=YF)를 대입하면
P̄ = ½ · |F|² · Re[Y(ω)]
가 된다.
즉
G(ω) > 0
이라는 것은 현의 에너지가 실제로 기타 구조로 전달될 수 있다는 뜻이다.
그리고 G(ω)는 주파수마다 다르다.
특정 주파수에서 넥이나 바디의 구조공진이 존재하면 그 주파수 부근에서 어드미턴스가 크게 올라갈 수 있다.
그러면 그 음이나 배음의 에너지가 다른 주파수보다 더 빠르게 기타 구조로 빠져나간다.
4. JASA 논문의 핵심식
Paté 등의 2014년 JASA 연구에서는 실제 기타에 장착한 현의 (n)번째 배음 Q값을 다음과 같이 나타냈다.
Qₙ⁻¹ = Q₀,ₙ⁻¹ + [c²μ/(πLfₙ)] · Re[Y(L, ωₙ)]
여기서 Q₀,ₙ은 기타에 장착하기 전 현 자체의 Q값이며, (c)는 현을 따라 진행하는 횡파 속도다.
현에서는
c² = T/μ
이므로
c²μ = T
이고 식을 더 직관적으로 쓰면
1/Qₙ = 1/Q₀,ₙ + [T/(πLfₙ)] · G(ωₙ)
가 된다.
즉 기타의 기계적 컨덕턴스가 현의 감쇠 공식에 직접 들어간다.
JASA 연구는 단순히 이 식을 제안한 데 그치지 않았다.
실제 넥의 컨덕턴스를 임팩트 해머와 가속도계로 측정한 뒤 현 자체의 Q값과 결합해 최종 기타 현의 Q값을 계산했고, 실제 측정값과 좋은 정량적 일치를 얻었다. 연구에서는 특히 9프렛과 12프렛 부근의 구조공진과 dead spot을 예측할 수 있었다.
이 결과의 의미는 크다.
현의 감쇠가 오직 현과 픽업에 의해서만 결정된다면 이런 식으로 넥 구조의 컨덕턴스를 이용해 실제 픽업 신호의 감쇠시간을 예측할 수 없어야 한다.
그러나 실제로 가능했다.
5. 현의 진동이 실제로 어떻게 죽는가
Paté 등의 2014년 JASA 연구에서는 실제 기타에 장착한 현의 (n)번째 배음 Q값을 다음과 같이 나타냈다.
Qₙ⁻¹ = Q₀,ₙ⁻¹ + [c²μ/(πLfₙ)] · Re[Y(L, ωₙ)]
여기서 Q₀,ₙ은 기타에 장착하기 전 현 자체의 Q값이며, (c)는 현을 따라 진행하는 횡파 속도다.
현에서는
c² = T/μ
이므로
c²μ = T
이고 식을 더 직관적으로 쓰면
1/Qₙ = 1/Q₀,ₙ + [T/(πLfₙ)] · G(ωₙ)
가 된다.
즉 기타의 기계적 컨덕턴스가 현의 감쇠 공식에 직접 들어간다.
JASA 연구는 단순히 이 식을 제안한 데 그치지 않았다.
실제 넥의 컨덕턴스를 임팩트 해머와 가속도계로 측정한 뒤 현 자체의 Q값과 결합해 최종 기타 현의 Q값을 계산했고, 실제 측정값과 좋은 정량적 일치를 얻었다. 연구에서는 특히 9프렛과 12프렛 부근의 구조공진과 dead spot을 예측할 수 있었다.
이 결과의 의미는 크다.
현의 감쇠가 오직 현과 픽업에 의해서만 결정된다면 이런 식으로
넥 구조의 컨덕턴스를 이용해 실제 픽업 신호의 감쇠시간을 예측할 수 없어야 한다.
그러나 실제로 가능했다.
6. Q값이 변하면 결국 픽업이 읽는 신호가 달라진다
각 배음의 진폭은 대략
Aₙ(t) = Aₙ,₀ · e^(−πfₙt/Qₙ)
형태로 감소한다.
따라서 진폭 감쇠의 시정수는
τₙ = Qₙ/(πfₙ)
이다.
따라서
G(ωₙ) ↑
이면
Qₙ ↓
하고,
τₙ ↓
한다.
즉 해당 배음이 더 빨리 사라진다.
여기서 중요한 것은 모든 배음의 (G)가 같지 않다는 사실이다.
실제 현의 운동은 하나의 정현파가 아니라
x(t)=
Σ[n=1→∞]
Aₙ(t)
cos(2πfₙt + φₙ)
처럼 여러 배음의 합이다.
기타 구조가 2차 배음에는 거의 반응하지 않지만 4차 배음과 강하게 결합한다면 4차 배음만 더 빨리 사라질 수 있다.
그러면 피킹 직후 두 기타의 음이 비슷하더라도 시간이 지나면서 스펙트럼은 서로 달라진다.
즉 목재와 구조의 영향은 단순한 “고음 +2dB” 같은 고정 EQ가 아니라,
배음마다 다른 시간적 감쇠, 즉 time-varying spectrum으로 나타날 수 있다.
Paté 논문 역시 부분음들이 구조와 서로 다르게 결합함으로써 sustain뿐 아니라 timbral inhomogeneity가 생길 수 있음을 명시한다.
7. Dead Spot은 현-구조 결합을 직접 보여준다
특정 프렛의 음만 주변 음에 비해 유난히 빨리 죽는 현상을 dead spot이라고 한다.
그 원리를 위의 식으로 설명할 수 있다.
어떤 프렛에서 발생한 n번째 배음 주파수와 넥의 구조공진이 겹치면 해당 주파수의 Cₙ이 커질 수 있다.
그러면
αₙ = α₀,ₙ + (T/L) · Cₙ
식에 따라 감쇠율이 증가한다.
그리고
τₙ = 1 / αₙ
이므로 감쇠시간은 짧아진다.
Paté 등의 연구에서는 실제 특정 프렛에서 측정한 넥의 컨덕턴스를 이용해 현의 Q값 감소를 예측했고 실제 측정값과 잘 일치하는 결과를 얻었다.
따라서 dead spot은 단순한 기타리스트의 느낌이 아니다.
현과 기타 구조가 실제로 에너지를 교환하고 있다는 실험적 증거다.
8.그렇다면 목재는 어디에서 들어오는가
여기까지 읽고 반론자가 이렇게 말할 수 있다.
“그래. 기타 구조가 현에 영향을 준다는 것은 인정하겠다. 그런데 그것이 왜 목재 때문이라는 거지? 넥 두께나 브리지나 트러스로드 때문일 수도 있지 않은가?”
맞는 반론이다.
그리고 이 반론은 반드시 인정해야 한다.
기타 구조의 특성을 결정하는 것은 목재 하나가 아니다.
형상, 두께, 헤드스톡의 질량, 프렛, 트러스로드, 브리지, 넥 조인트 등도 모두 영향을 미친다.
따라서
dead spot이 존재한다 → 목재 수종이 음색을 결정한다
라고 바로 넘어가면 논리적 비약이다.
그러나 그 반론 역시 다음 단계에서는 멈춘다.
기타 구조의 고유진동과 어드미턴스를 결정하는 주요 물성에는 구조재의
E, ρ, G, η
가 들어간다.
E는 탄성계수, ρ는 밀도, G는 전단탄성계수, η는 내부손실 또는 감쇠를 나타내는 물성이다.
넥을 단순화하여 하나의 보라고 생각하면 굽힘 모드의 고유주파수는 대략
fₘ
∝
1/L_b²
√(EI/(ρA))
에 따라 움직인다.
물론 실제 기타 넥은 트러스로드와 지판, 프렛이 결합된 복잡한 3차원 이방성 구조이므로 이 식 그대로 계산할 수는 없다.
그러나 물리적인 방향은 분명하다.
목재의 탄성계수와 밀도가 바뀌면 구조공진의 위치가 달라질 수 있다.
공진 위치가 바뀌면
Y(ω)
가 바뀐다.
그리고
Y(ω)
가 바뀌면 앞서 본 JASA 식에 따라 현의
Qₙ
과 감쇠시간이 바뀐다.
즉 연결고리는 다음과 같다.
목재의 밀도·탄성·감쇠
→ 기타의 구조모드
→ 기계적 어드미턴스
→ 현과 구조 사이 에너지 전달
→ 배음별 Q와 decay 변화
→ 픽업이 읽는 현의 신호 변화
JASA 논문도 향후 유한요소해석을 위해 실제 목재 시편에서 측정한 Young's modulus와 density 등의 재료상수가 필요하다고 명시한다.
9. 실제로 바디 목재만 바꾸면 차이가 나타나는가
2021년 Materials에 발표된 Ray, Kaljun, Straže의 연구에서는 같은 규격으로 만든 애쉬 바디와 월넛 바디에 같은 기타 부품을 장착해 비교했다.
시험에 사용된 목재군의 평균 밀도는 애쉬 약 807 kg/m³, 월넛 약 623 kg/m³였고, 비탄성률 (E/ρ) 역시 각각 약 14.93와 9.79 GPa 수준으로 차이가 있었다. 감쇠계수 (tan δ)는 애쉬 약 0.008, 월넛 약 0.011이었다.
완성된 기타의 구조모드에서도 차이가 나타났다.
1차 모드는 측정위치에 따라 애쉬 약 119 Hz 부근, 월넛 약 104~111 Hz였으며, 3차 모드도 애쉬 약 437 Hz, 월넛 약 419 Hz 부근으로 이동했다.
더 중요한 것은 현의 진동이었다.
모든 현의 모든 배음에서 차이가 나타난 것은 아니다.
하지만 E2, A2와 일부 D3 현의 고차 배음에서 월넛 바디 기타가 더 큰 감쇠를 나타냈고, 저감쇠 애쉬 바디 기타에서는 해당 배음들의 decay가 더 길게 측정됐다. 반대로 G3, B3, E4 현에서는 뚜렷한 차이를 찾지 못했다.
이 결과가 중요한 이유는 두 가지다.
첫째, 바디 목재의 기계물성이 완성 악기의 구조모드에 영향을 줄 수 있다는 것이다.
둘째, 그 영향이 모든 주파수에서 일정하지 않았다는 점이다.
오히려 이것은 앞서 설명한 주파수 의존적 어드미턴스 모델과 잘 맞는다.
하지만 이 연구 역시 수종당 실제 완성 바디가 하나였다는 제한이 있다.
따라서 이 결과를 가지고 “모든 애쉬는 월넛보다 특정한 음색을 가진다”고 일반화하면 안 된다.
10. 강한 반론 1: “수종보다 개체차가 더 큰 것 아닌가?”
그럴 수 있다.
이것은 목재 영향론에 대한 매우 좋은 반론이다.
메이플이라는 이름 안에서도 나무의 성장속도, 연륜폭, 목리, 함수율, 벌목부위와 건조방법에 따라
E, ρ, η
가 달라진다.
2019년 IAWA Journal에 발표된 Ahvenainen의 연구 역시 일렉기타에 사용되는 목재의 해부학적 구조와 기계적 물성을 비교하면서 수종별 특성이 존재하지만 실제 재료의 밀도·탄성 등 다양한 물성을 함께 봐야 함을 보여준다.
따라서 “메이플이라는 이름 자체가 밝은 소리를 낸다”는 주장은 강하지 않다.
하지만 여기서 결론을
“수종으로 예측하기 어렵다 → 재료의 영향도 없다”
로 넘어가면 논리 오류다.
정확한 결론은 이것이다.
수종명은 실제 기계물성의 불완전한 대리변수일 뿐이다.
같은 수종 두 개가 서로 상당히 다른 소리를 낼 수도 있고, 서로 다른 수종 두 개가 우연히 매우 비슷한 물성을 가져 비슷한 결과를 낼 수도 있다.
이것은 목재의 영향을 부정하는 것이 아니라, 오히려 “실제 목재의 물성을 보라”는 이야기다.
내가 이 글을 쓰면서 가장 마음에 들어한 부분이다. 목재의 수종이 음향을 결정짓지 않는다. 같은 목재라도, 탄성 밀도에 따라 다른 음향을 내며 이는 특정 목재에서 특수한 음이 나온다는 내용을 강력하게 반박하는 내용이다.
물론, 오전에 썼던 글인 '목재의 무게'에 관련된 글을 보면 알겠지만
특정 수종이 기타와 같은 현악기에서 강한 면모를 보일수 있으나, 특정 수종이 '따뜻한 음색' 또는 '맑은 음색'을 낸다는 내용은 강력하게 부정한다.
11. 강한 반론 2: “목재 차이가 측정돼도 사람이 못 들으면 무슨 의미인가?”
이 반론 역시 상당 부분 맞다.
측정 가능한 차이와 청각적으로 유의미한 차이는 서로 다른 문제다.
픽업 신호에서 배음의 감쇠시간이 아주 조금 달라졌다고 해서 실제 밴드 믹스 안에서 사람이 항상 이를 구별할 수 있다는 보장은 없다.
특히 디스토션, 컴프레서, EQ, 앰프와 스피커가 뒤에 붙으면 원래 신호의 작은 차이가 가려질 수 있다.
이 부분에서는 목재 영향론자가 선을 넘으면 안 된다.
“목재 영향은 항상 크고 누구나 들을 수 있다”는 주장은 현재의 연구로 방어하기 어렵다.
그러나 여기서 다시 중요한 연구가 있다.
2021년 Archives of Acoustics의 Jasiński 등은 사펠레, 로즈우드, 소나무, 합판을 이용해 단순화한 일렉기타 시험장치를 제작했다. 동일한 브리지와 너트, 튜너, 픽업을 각 목재에 옮겨 사용하고 기계적 피킹으로 반복성을 확보했다.
픽업 출력에서 spectral envelope와 신호레벨의 차이가 확인됐고, 일부 배음에서는 5 dB 이상의 차이가 나타났다. 67명이 참가한 청취실험에서는 평균 91.7%의 응답에서 서로 다른 목재 조건의 소리를 구별했으며, 음악교육이 없는 참가자도 평균 86.5%의 정답률을 보였다.
하지만 이 논문 역시 제한이 있다.
실제 완성 기타가 아니라 긴 직사각형 목재를 이용한 단순화 모델이었고, 논문의 저자들도 그 구조가 목재 영향을 실제 기타보다 크게 만들었을 가능성을 인정했다. 또한 관찰된 차이와 목재 물성 사이에서 간단하고 보편적인 상관관계를 찾지는 못했다.
그러므로 이 연구로 “실제 기타에서 누구나 91.7%로 수종을 맞힐 수 있다”고 말해서는 안 된다.
그러나 적어도
전자기 픽업 신호에서도 구조재의 차이가 청각적으로 구별 가능한 정도까지 나타나는 것이 물리적으로 불가능하다
라는 주장은 이 실험과 양립하기 어렵다.
12. 강한 반론 3: 실제 블라인드 테스트에서는 에보니와 로즈우드를 못 맞혔다
이것도 사실이다.
2015년 Paté 등의 Acta Acustica 연구에서는 기본적으로 동일한 설계의 기타 6대를 제작해 에보니 지판 세 대와 로즈우드 지판 세 대를 비교했다.
연주자가 녹음된 신호만 들었을 때 기타들 사이의 차이는 지각했지만 결과가 “에보니 그룹”과 “로즈우드 그룹”으로 깔끔하게 갈리지는 않았다.
이것은 목재 영향론에 불편한 결과일 수 있다.
그러나 인정해야 한다.
수종을 귀로 맞히는 능력이 일관되게 증명된 것은 아니다.
그런데 이 사실 역시
“모든 신호가 동일했다”
는 뜻은 아니다.
직접 기타를 연주하게 했을 때 연주자들은 지판재 차이를 구분하는 표현으로 특히 Precision, 그리고 어느 정도 Attack과 Balance를 사용했다. 연구진도 기계적 string-structure coupling 때문에 현의 진동과 최종 소리가 제작변수에 의존할 수 있다는 전제에서 실험을 진행했다.
따라서 이 연구가 실제로 공격하는 것은
“에보니라는 수종에는 누구나 알아들을 수 있는 고정된 에보니 톤이 있다”
라는 강한 주장이다.
“지판을 포함한 구조재의 물성은 현의 운동에 아무런 영향도 줄 수 없다”는 주장을 지지하는 연구는 아니다.
13. 가장 강력한 목재 무영향론: Manfred Zollner
목재 무영향론 측에서 가장 만만하지 않은 자료 중 하나는 Manfred Zollner의 방대한 저서 Physics of the Electric Guitar다.
Zollner는 솔리드바디의 목적 자체가 브리지에서 구조로 빠져나가는 에너지를 작게 만들어 sustain을 확보하는 데 있다고 보고, 잘 만들어진 솔리드바디의 바디 영향은 전기적 출력에서 매우 작다고 주장한다. 그는 특히 현의 연주방식, 픽업, 현, 브리지와 프렛의 영향을 바디 목재보다 훨씬 중요하게 평가한다.
이것은 강력한 반론이다.
그리고 상당 부분 맞다.
실제로 JASA 연구에서도 브리지의 최대 conductance는 약
1.76 × 10⁻³ m·s⁻¹·N⁻¹
수준이었던 반면 넥에서는 최대 약
1.02 × 10⁻¹ m·s⁻¹·N⁻¹
까지 측정됐다.
즉 해당 기타에서는 브리지보다 넥 측 결합이 훨씬 강했고, 저자들도 솔리드바디의 높은 브리지 임피던스 때문에 넥쪽 결합이 decay를 설명하는 핵심이라고 보았다.
그러므로
“솔리드바디의 바디 목재 효과는 생각보다 매우 작을 수 있다”
는 주장은 충분히 방어 가능하다.
그러나 여기서도
“작다”
와
“0이다”
는 다른 명제다.
더구나 Zollner의 주장은 주로 잘 설계된 솔리드바디에서 바디가 최대한 움직이지 않도록 만들어야 한다는 설계적 관점에 가깝다.
반면 JASA 연구는 넥의 기계적 결합이 실제 현의 Q와 decay time을 바꾼다는 것을 실험적으로 정량화했다.
그리고 2021년 애쉬·월넛 연구에서는 바디 재료를 바꿨을 때 완성 기타 전체의 modal frequency와 넥 감쇠, 일부 현의 고차배음 decay가 함께 변화했다.
즉 여기에서 가장 균형 잡힌 결론은 이렇다.
바디의 영향은 넥보다 작을 수 있다.
그 사실은 인정한다.
그러나
기타를 구성하는 목재의 기계적 물성이 현 진동에 원리적으로 아무 영향도 줄 수 없다
는 결론은 나오지 않는다.
14. 강한 반론 4: “픽업과 앰프가 훨씬 중요한데 목재 이야기가 왜 필요한가?”
픽업을 바꾸면 음색이 크게 바뀐다.
앰프와 스피커 역시 마찬가지다.
이것도 사실이다.
그러나 이것은 논리적으로 목재 영향의 존재 여부와 별개의 문제다.
어떤 요소 A의 영향이 B보다 크다는 사실은
A>B
를 의미할 뿐,
B=0
을 의미하지 않는다.
픽업은 이미 만들어진 현의 움직임을 전기신호로 변환한다.
그런데 JASA 연구는 그 현의 움직임, 특히 배음별 decay가 기타 구조의 conductance에 의해 달라질 수 있음을 보여준다.
따라서
“픽업의 영향이 더 크다”
는 것은 목재 영향론에 대한 반박이 아니라 상대적 중요도에 대한 주장이다.
이 부분은 오히려 목재 영향론 쪽에서도 인정하는 것이 더 강하다.
15. 작업대에 현과 픽업만 달아도 기타 소리가 난다
이 역시 자주 등장하는 반론이다.
현과 픽업을 목재 기타가 아닌 작업대나 단순한 프레임에 고정해도 놀라울 정도로 익숙한 일렉기타 소리가 난다.
그렇다.
그 실험이 보여주는 사실은 중요하다.
일렉기타의 기본적인 음색 정체성에서 현과 픽업이 엄청난 역할을 한다.
그러나 그 실험으로 증명할 수 있는 것은 거기까지다.
“기타 비슷한 소리가 난다”와
“두 구조물에서 발생한 시간영역 파형과 배음별 decay가 완전히 동일하다”
는 전혀 다른 명제다.
두 구조의
Y₁(ω)
와
Y₂(ω)
가 다르다면 JASA의 결합식에 의해 일부 배음의 Qₙ도 달라질 수 있다.
따라서 제대로 비교하려면 단순히 몇 초 동안 소리를 듣고 “비슷하다”고 할 것이 아니라 동일한 현, 동일한 픽업, 동일한 피킹 조건으로
주파수별 진폭, 배음별 decay, attack transient, Q값과 구조 어드미턴스
를 측정해야 한다.
이게 그 갤에 영상 떴다하면 불타오르는 문제의 영상. 나도 그걸 보고 진짜 목재가 아무런 영향을 미치지 않는가? 라는 의구심을 가졌는데 그에 대한 해답은 예상외로 간단했다.
'측정값' 가져와. 그냥 영상으로 떠서 사람들 선동하지 말고.
그리고 이 내용은 '이상적인 현의 공식에는 목재가 없다' 로 시작되는 내 글에서부터 반박이 시작된다. JASA논문으로 깨부수기가 실제로 가능함.
최소한 수식이라도 가져와야 이야기가 되는 영상.
16. 인정할 것은 인정하자
목재 영향론이 과장해 온 부분도 분명히 있다.
메이플이면 반드시 밝고 마호가니면 반드시 따뜻하다는 고정적인 음색표는 믿을 만한 과학모델이 아니다.
비싼 목재가 반드시 좋은 소리를 만든다는 근거도 없다.
솔리드바디에서 바디 목재의 영향은 픽업이나 현, 브리지, 넥 구조보다 작을 수 있다.
어떤 기타에서는 목재 차이가 청각 임계값 아래일 수도 있다.
강한 디스토션과 컴프레션을 거치면 작은 원신호 차이는 가려질 수 있다.
그리고 같은 수종 내부의 개체차가 서로 다른 두 수종의 차이와 겹칠 수도 있다.
여기까지는 목재 무영향론자들이 충분히 지적할 수 있는 부분이다.
하지만 반대로 그들도 인정해야 할 것이 있다.
현은 무한 강성의 고정점에 매달려 있지 않다.
넥과 바디는 실제로 진동한다.
현과 구조 사이에는 실제 에너지 전달이 존재한다.
구조의 mechanical conductance가 올라가는 주파수에서 현의 Q와 sustain이 감소하는 현상이 실제로 측정됐다.
그 구조의 modal behavior를 결정하는 변수 안에는 재료의 밀도, 탄성계수와 감쇠가 들어간다.
바디 목재를 바꿨을 때 완성 기타의 modal frequency와 일부 현의 배음 decay가 달라진 실험결과도 존재한다.
일부 조건에서는 그 차이가 전자기 픽업 신호로 측정되고 인간 청취자에게까지 구별됐다.
이것까지 모두 인정한 상태에서
“그래도 목재의 물성은 전기기타 현의 진동에 0%의 영향을 준다”
고 주장하려면 훨씬 더 어려운 설명이 필요하다.
글을 마치며
목재 무영향자론을 펼치는 사람들을 공격할 생각은 없다. 하지만 논문을 읽으면 읽을수록, 그리고 물리학적인 측면으로 봐도 기타를 구성하는 모든 부품은 기타의 음에 영향을 주며, 이는 계산으로 설명이 가능했다. 실제로도 그렇고.
단지, 우선순위가 다를뿐이다.
목재의 E, ρ, η 이 다른데도 구조의 동 특성에는 절대로 아무런 변화가 없다고 주장하려면, 이번엔 재료역학과 구조진동의 기본원리부터 설명을 해야니 그냥 넘어가자. 골 아프다.
그리고, 목재 무영향자론을 펼치는 사람들에게 한마디 하자면
그래서 일반 깡통달린기타나 특수소재, 신소재 들어간 기타 쓸거야?
라고 물어보고싶다.
이 글을 브라이언 메이에게 바치는 이유는
1973년 인터뷰. Red Special의 부품을 강하게 결합해 “the whole thing acts as one resonator”가 되게 했고, body의 acoustic pockets도 공진과 피드백을 염두에 두었다고 직접 설명한 기록이 있음.
천체물리학 박사가, 어줍잖은 방구석 목스퍼거에게 던지는 희망이었음. 물리학 박사라는 양반이 이렇게 했다는데는 이유가있을거라 생각했음.
사실 13번 Manfred Zollner 의 저서를 정독하고 꺾였었음. 아 진짜 목재가 영향을 미치지 않나?
하지만 그것도 아니잖아. 챕터 7.9에서는 솔리바디의 바디목재가 전기적 음색에 highly subordinate한 역할을 한다고 결론을 내렸음. 동시에 바디는 완전 무관하지 않고, 넥 쪽에서는 바디가정적이지 않기 때문에 넥의 정확한 공진이 바디에 의존한다고 직접 언급한 내용이 있음. 여기서 두번째 희망을 보고 글을 마무리 지을수있었음. 또한 같은 픽업·현·피킹 조건이라면 서로 다른 목재의 기타에서도 첫 순간에는 매우 비슷하게 들릴 것 이라고 씀. 그렌데 바로 이어서 자신의 예시에서 지지점 흡수율을 조금만 달라고 반복 반사 후 전기 신호의 레벨 차이가 누적된다고 계산함. 이는 자신의 모델조차 초기 attack의 유사성≠시간에 따른 현 진동의 동일성 임을 인정하는거임.
즉, 작음≠0.
마지막으로
솔리드바디 일렉기타에서 현은 목재를 포함한 유한 강성 구조에 기계적으로 결합돼 있다. 이 구조의 주파수별 어드미턴스는 현에서 구조로 전달되는 에너지량을 변화시키며, 그 결과 현의 배음별 Q와 decay가 변할 수 있다. 목재의 밀도·탄성·감쇠는 이 구조의 동특성을 결정하는 변수 중 하나이며, 전자기 픽업은 그렇게 변형된 현의 운동을 전기신호로 변환한다.
출처
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12.Manfred Zollner — Physics of the Electric Guitar