기타의 공명은 제갈공명인가?

소라껍질 귀에 대보지 않으신 분 계십니까?
묘한 소리가 들립니다. 작은 소라껍질은 높고, 큰 소라껍질은 낮은 소리가 나지요.
그 소리는 어디에서 온 것일까요.

소라껍질 속의 공간은 소위 헬름홀쯔 공간을 형성합니다.
그 공간의 부피와 입구의 크기 등에 따라 고유진동수를 가지는 공간입니다.
만일 외부에 그 고유진동수와 똑같은 진동수의 소리가 있다면 그 소리에너지를 흡수하여 소라껍질 속의 공기가 공명하지요.
그런데 바닷가에는 그 진동수의 소리가 없잖습니까. 소라를 귀에서 떼면 아무리 귀 기울여도 그 소리는 들리지 않으니까요.
그런데 아닙니다, 바닷가에서 들리는 복잡한 소음들 중에 바로 그 진동수의 소리도 틀림없이 포함되어 있습니다.
소라를 뗀 맨 귀에 들리는 소리는 파도소리, 바람소리, 사람들 소리 등등 수많은 음들이 섞인 소리입니다.
사람의 청각능력으로는 그 복잡한 소리 중에 소라껍질 속 소리를 구분할 수 없습니다.
그래서 그런 소리가 안들린다 하는 것이지요. 사실은 듣고 있는데도...'

그렇게 모든 주파수가 뒤섞인 자연의 소리를 백색소음이고도 합니다.
그러한 소음 속에 특정진동수, 즉 소라껍질의 헬름홀쯔 고유진동수의 소리도 당연히 포함됩니다.
소라껍질은 바로 그 진동수의 소리만 선택적으로 흡수(공명)하여 독특한 소리를 들려주는 것입니다.
지금 당장 소라껍질이 없으면 손바닥을 오무려 귀에 대어 보십시오.

소라껍질의 헬름홀쯔 공간은 자연의 백색소음 중에서 특정한 음만을 골라낼 수 있는 특성을 가졌습니다.
바로 resonator이지요.

수많은 전파 중에서 내가 듣고자 하는 전파만 골라잡는 라디오나 핸드폰 속 resonator의 기능과 똑같습니다.

그렇게 어떤 특정진동수에 공명(resonance)을 일으키는 물체를 resonator라 부릅니다.

그저 모든 소리에 반응하는 줏대없는 물질은 resoanator의 자격이 없지요.

줏대없이 시키는 대로 똑같이 진동하는 것은  "공명"이 아니라 "강제진동"이라 합니다.
소라껍질 속의 공간(공기)은 위에 말한 것과 같이 당연히 resonator 입니다. 줏대가 있는...

또한 기타줄 역시 resonator입니다. 소라껍질보다 훨씬 더 정밀한 resonator.
기타줄을 사람이 뚱기면 자신이 가진 고유한 진동수의 소리를 내고,
사람이 안 뚱겨도 바로 옆의 기타가 같은 진동수의 소리를 내면 덩달아 웁니다.

음악 연주장에 기타를 들고 가서 기타에 귀를 직접 대거나 청진기를 이용해서 소리를 들어보십시오.
기타줄 건드리지도 않는데 내 기타가 소리를 냅니다.
음악연주회장이니까 들려오는 소리 중에 내 기타의 여섯줄 음과 똑같은 진동수를 같는 음들이 많겠지요?
그 음들을 내 기타줄이 선택적으로 흡수(공명)하여 저절로 소리는 내는 것입니다. 소라껍질과 완전 똑같은 현상입니다.

그렇게 어떤 부피를 가지는 공간은 근본적으로 모두 resonator 입니다.
그래서 기타의 울림통을 영어로 보통은 sound box라 하지만 resonator box라고도 부릅니다.
resonator box 를 우리말로 정확히 번역하면 공명통이지요.

"바로 그러한 "용어" 때문에 기타의 울림통이 기타줄과 공명을 하고, 그 "공명 때문에" 음이 증폭된다는 오해를 하는 것입니다."

기타 울림통은 절대로 기타줄이 내는 많은 음들에 공명하지 않습니다.
만일 공명한다면 어떤 특정음에만 공명할 수 있고 그것이 바로 울프톤의 원인이 될 수 있습니다.

Resonator 기타(resophonic 기타라고도 함)에 대해 아시는 분 계실겁니다.
기타의 전판을 거의 다 들어내고 금속으로 만든 사발모양의 통을 설치하여 브릿지와 접촉시킨 기타입니다.
그러니까 원래의 기타몸통도 resonator인데 거기 추가로 금속 resonator를 추가한 것입니다.
아예 기타 몸통 자체까지도 금속으로 만들기도 합니다.
그러한 기타를 만든 원래의 목적은 기타소리를 키우기 위해서였습니다.
아무래도 나무판을 떨게 만드는 것보다 금속판을 떨게 만들면 소리가 클 것이니까요.
결과는 음색만 완전히 다른 악기가 되어버렸지요. 한마디로 금속성 소리가 나는 새로운 기타입니다.
클래식 음악하는 사람들은 대부분 싫어하는 차가운 금속성 음색이지요.
그러나 서양의 블루그래스음악 또는 특정 민속음악 등과 아주 잘 어울리기도 합니다.
연주 역시 하와이안 기타처럼 새끼 손가락에 쇠통을 끼우고 슬라이딩하는 특이한 기법을 많이 쓰지요.

일반 기타에서 진짜 확실한 공명현상은 탄현하지 않은 다른 줄에서 일어납니다.
아랫 글에서도 말한 바와 같이 1번줄에서 [미]와 [파]를 탄현해 보십시오. 다른 줄은 모두 개방현 상태.
[미]를 치고 나서 탄현한 1번줄을 손가락으로 소음을 해도 잔향이 남습니다.
다른 줄이 덩달아 공명을 해서 소리를 계속 내고 있으므로 그 줄까지 동시에 소음해야만 비로소 완전히 소음됩니다.
그러나 [파]는 그렇지 않습니다. [파]음에 공명할 다른 줄이 없기에 그저 1번줄 소음만으로도 소리가 즉시 죽습니다.
결국 [미]는 한 줄만 탄현해도 다른 줄이 덩달아 울리고(공명), [파]는 탄현한 줄만 울립니다.

그런데 그렇게 강하게 공명하는 [미]음이나, 공명현상 없는 [파]음이나 소리의 크기는 똑같습니다.
단지 음색만이 많이 달라지게 됩니다. 잔향도 다르고.

만일 공명 때문에 음량까지 달라진다면 진짜 연주하기 힘들겁니다. 아마 짜증나서 기타 때려부숴버리는 사람도 있을겁니다.
미파미파... 를 고르게 연주해야 하는데 미는 소리가 크고 파는 작게 나면 어찌 음악을 제대로 연주하겠습니까?
공명이 일어나면 원음과 공명체(resonator)는 그 소리의 양을 단지 나누어 가지는 것입니다.
공명에 의해 증폭되는 일이란 에너지보존법칙 상 절대로 일어나지 않습니다.

그런데 울프톤은 어찌된 일이냐? 라고 따지실 분 계실겁니다.
활로 문지르는 동작을 통해 계속적으로 에너지를 가하는 찰현악기에서 울프톤이 심각합니다.
갑자기 특정 음에서 듣기 싫을 정도로 커다란 소리, 마치 짐승 울음 같은 소리가 나는 현상입니다.
그런 울프톤의 원인은 바로 공명 때문입니다. 그럼 공명 = 증폭 맞네요. 그래요?

아닙니다. 아닙니다.
그것은 증폭이 아니라 저축하는 것입니다.
현이 진동하면 그 에너지는 전판으로 전달된 "강제진동"의 도움을 받아 공기의 진동에너지로 전환되어 사람의 귀에 전달되어야 하는데
현악기의 전판이 공명하면서 그 에너지의 일부를 흡수하는 것입니다.
공기의 진동으로 갈 에너지 일부를 전판이 빼앗기 때문에 증폭은 커녕 오히려 소리의 감소가 일어납니다.
그러면서 찰현악기는 줄에 계속해서 에너지를 공급하므로 전판의 공명진동 진폭은 점점 커집니다.
그네를 살살 밀어도 진동수만 맞추면 그네의 진폭이 점점 커지는 것과 같습니다.
그렇게 전판의 공명진폭이 어느 수준을 넘어서면 전판이 거꾸로 줄에 에너지를 전달합니다(feedback).
그러면서 갑자기 큰 음이 발생하고 그 과정에서 맥놀이 현상까지 발생하여 듣기 싫은 짐승울음이 나는 것입니다.

쉽게 생각해서 공기의 진동으로 가야 할 에너지 일부를 전판이 빼앗아 모은다고 생각하면 됩니다.
그렇게 모인 것이 터지면서 나오는 소리가 바로 울프톤입니다.

그렇기 때문에 에너지를 계속 가하는 찰현악기에서 주로 발생하는 것입니다.
기타에서도 가끔 그런 현상이 나타난다고 하는데
그 경우에도 탄현 즉시 이상한 소리가 나는 것이 아니고 시차를 두고 발생합니다.
즉 반응시간이 딜레이 되면서 에너지를 모았다가 터뜨리는 것이지요.

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기타의 울림통은 소라껍질과 마찬가지로 어떤 특정음에 공명할 수 있으므로 resonator 맞긴 맞습니다.
그래서 울림통을 공명통이라 하기도 합니다. (한국이나 미국이나)
그러나 기타의 울림통은 기타줄의 소리와 공명하지 않습니다.
resonator guitar에 추가된 금속 resonator에서도 공명은 일어나지 않습니다.
기타 울림통은 어떤 특정음과는 공명할 수 있으나 그것은 결코 바람직한 현상이 아닙니다. 막아야만 하는 현상이지요.

공명을 진짜 제대로 이용하는 악기도 물론 있습니다.
비브라폰입니다. 실로폰 소리판 하나하나마다 관이 주욱 달린 악기 말입니다.
실로폰 밑에 하나의 통이 있는게 아니라 각각의 소리판마다 따로 있습니다.
그 관들은 소리판 각각의 진동에 정확히 공명하도록 설계되어 있습니다. 그 경우 '울림관'이 아니라 '공명관'이 정확히 맞습니다.
비브라폰 소리판은 철판인데도 공명관 때문에 소리가 맑고 여운이 긴 특이한 음색이 납니다만 소리가 증폭되지는 않습니다.
소리의 총 에너지는 철판을 때릴 때 가해준 에너지를 절대 초과하지 못합니다.
파이프 오르간 역시 마찬가지.
 
울림통이 없으면 또는 뒷판이 없어 통을 형성하지 못하면 음량이 10%도 안될 것이라 말하시는 분이 계시더군요.
그렇지 않습니다. 뒤에서 음을 반사시키는 뒷판이 없어도 최소한 50%의 음량은 냅니다.

그것은 이론적 최소한이고...  정확한 계산하기가 너무 어렵긴 하지만 아마도 7,80%는 충분합니다.
밴조가 바로 그런 악기 입니다. 밴조는 뒷판이 없습니다. 그래도 악기로서 충분한 소리를 냅니다.

울림통은 말 그대로 소리가 울리는 통입니다.

"울리다"라는 말은 "음을 반사하다"라는 뜻과 함께 음이 반사하면서 간섭을 일으켜 웅웅거리는 현상을 말합니다.
동굴 속에서 대화를 하면 모두들 "소리가 울리는데.." 그런 말을 합니다.
너무 심하게 웅웅거리면 듣기 싫겠지만 약간의 울림은 오히려 듣기좋은 음색입니다.
사람 목소리 역시 마찬가지. 약간 울리는 목소리가 오히려 듣기 좋은 목소리지요.
그리고 뒷판은 어차피 기타를 안고 있는 사람의 몸속으로 흡수될 소리를 반사시켜 전판으로 되돌리는 역할을 하므로
전판만 있을 때보다 소리가 커지는 효과 당연히 있습니다. (공명 때문이 아니라)

다시 한 번 말씀드립니다.
기타 울림통이 현의 진동과 정말 공명한다면 기타줄을 소음해도 여운(잔향)이 남아야만 합니다.
진짜 공명하는 비브라폰이나 파이프오르간의 긴 여운만큼은 못하더라도.