스피커의 자석은 어떻게 작동하며 어떤 유형이 최고의 사운드를 제공합니까?

스피커의 자석 convert electrical energy into mechanical motion by interacting with a current-carrying voice coil, which then pushes and pulls the speaker cone to produce sound waves. 자석이 없으면 기존의 다이나믹 스피커는 작동할 수 없습니다. 사용되는 자석의 유형, 크기 및 등급은 감도, 주파수 응답, 왜곡 수준 및 전반적인 오디오 충실도에 직접적인 영향을 미칩니다. This article explains how speaker magnets work, compares the main types, and helps you understand what to look for when evaluating speaker quality.

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Why Are Magnets Essential in Speakers?

자석은 모든 다이나믹 스피커의 핵심 에너지 변환 요소입니다. 자석이 없으면 오디오 재생이 불가능합니다. The operating principle is based on Faraday's law of electromagnetic induction and the Lorentz force: when an alternating electrical current (the audio signal) flows through the voice coil suspended in a magnetic field, the coil experiences a force proportional to the current magnitude and direction. 이 힘은 부착된 원뿔을 앞뒤로 움직여 공기를 대체하고 가청 음압파를 생성합니다.

전 세계 스피커 시장의 가치는 대략 2023년 125억 달러 and is forecast to grow to over USD 20 billion by 2031. Across virtually every segment — from consumer earbuds to professional concert arrays — the magnet assembly remains the single most performance-defining component inside the driver. A stronger, more precisely engineered magnet means a higher flux density in the gap, lower distortion, better transient response, and higher efficiency.

How Do Magnets in Speakers Actually Work?

The magnet in a speaker creates a static magnetic field inside a narrow cylindrical gap, and the voice coil — carrying the amplified audio signal — moves linearly within that field to produce sound. The key components involved are:

• 영구 자석: 보이스 코일 갭에 집중된 고정된 높은 자속 밀도 필드를 생성합니다. 갭의 일반적인 자속 밀도 범위는 0.8 Tesla(초보 수준)부터 1.5 Tesla 이상(고성능 드라이버)까지입니다.
• Pole piece and top plate: 영구 자석의 자속을 보이스 코일이 있는 좁은 틈으로 전달하고 집중시키는 연철 구성 요소입니다.
• 보이스 코일: 전자 주위에 감겨 있는 가벼운 와이어 코일(일반적으로 알루미늄 또는 구리)입니다. 오디오 전류가 통과하면 자기장과의 상호 작용으로 인해 움직임이 발생합니다.
• 스파이더 및 서라운드: 보이스 코일을 중앙에 유지하고 측면 변위에 저항하면서 축 이동을 허용하는 유연한 서스펜션 요소입니다.
• 콘 또는 다이어프램: 보이스 코일에 부착되어 기계적인 움직임을 기압 변화, 즉 우리가 듣는 실제 소리로 변환합니다.

보이스 코일에 가해지는 힘은 다음 방정식으로 설명됩니다. F = 빌 여기서 B는 자속 밀도(테슬라), I는 전류(암페어), L은 자기장 내 와이어의 길이(미터)입니다. Increasing B — achieved with stronger or larger magnets — directly increases the driving force for a given input power, which translates to higher sensitivity and lower distortion.

스피커에 사용되는 주요 자석 유형은 무엇입니까?

There are four primary types of 스피커에 사용되는 자석 , 각각은 뚜렷한 자기 특성, 비용 프로필, 온도 동작 및 음향 영향을 갖습니다. 이러한 차이점을 이해하는 것은 엔지니어, 오디오 애호가, 구매자 모두에게 중요합니다.

1. 페라이트 (Ceramic) Magnets

Ferrite magnets are the most widely used type of magnet in speakers worldwide, found in the majority of mid-range and budget loudspeakers due to their low cost and good corrosion resistance. Made from iron oxide combined with strontium or barium carbonate, 페라이트 자석 offer a maximum energy product (BHmax) of approximately 3~5 MGOe (megagauss-oersteds).

• 에너지 제품(BHmax): 3~5 MGOe
• 자속 밀도: 0.2–0.4 Tesla (remanence)
• 온도 안정성: 최대 250°C까지 좋음
• 무게: 무거움 - 희토류 대안과 동일한 자속을 달성하려면 페라이트 자석이 커야 합니다.
• 비용: 매우 낮음 - 페라이트 원재료의 경우 kg당 약 USD 1~5
• 일반적인 응용 분야: 홈 시어터 서브우퍼, 저가형 북쉘프 스피커, 카 오디오 우퍼, PA 시스템 드라이버
• 주요 제한사항: 에너지 밀도가 낮으면 대형 자석 어셈블리가 필요합니다. adds significant weight to the speaker basket

2. 알니코 자석

알니코 magnets — an alloy of aluminum, nickel, and cobalt — were the original magnet material used in early loudspeakers and remain highly prized in guitar amplifier speakers and vintage-style audiophile drivers for their distinctive warm sonic character. Alnico의 BHmax는 5~10 MGOe이고 잔류자재(Br)는 0.7~1.35 Tesla입니다.

• 에너지 제품(BHmax): 5~10 MGOe
• 잔류성(Br): 0.7–1.35 테슬라
• 온도 안정성: 우수함 - 최대 540°C까지 안정적이므로 고출력 기타 스피커에 이상적입니다.
• 비용: 높음 — 코발트 함량으로 인해 kg당 USD 30–80
• 일반적인 응용 분야: 기타 앰프 드라이버, 빈티지 오디오 애호가 스피커, 악기용 마이크
• 소닉 평판: Many engineers and musicians describe alnico-equipped speakers as having a softer, more musical "sag" that compresses naturally at high volumes — a characteristic preferred in blues and classic rock contexts
• 주요 제한사항: 낮은 보자력 - 알니코는 강한 외부 자기장이나 기계적 충격으로 인해 부분적으로 자기가 사라질 수 있습니다.

3. 네오디뮴 (NdFeB) Magnets

Neodymium magnets are the most powerful permanent magnet material available and have revolutionized compact, lightweight speaker design — especially for professional audio, headphones, portable speakers, and tweeters. With a BHmax of 35~55 MGOe (up to 10 times stronger than ferrite), neodymium allows manufacturers to achieve high flux densities in very small, lightweight magnet assemblies.

• 에너지 제품(BHmax): 35–55 MGOe
• 잔류성(Br): 1.0–1.4 테슬라
• 온도 제한: Standard grades rated to 80°C; 150°C~200°C 정격의 고온 등급(SH, UH, EH)
• 비용: 중간 높음 — 희토류 공급망에 따라 가격이 변동합니다. approximately USD 60–120 per kg
• 무게 이점: 네오디뮴 자석은 동등한 자속을 제공하는 페라이트 자석보다 6~10배 가벼울 수 있습니다.
• 일반적인 응용 분야: 인이어 모니터(IEM), 헤드폰 드라이버, 전문 라인 어레이 스피커, 트위터, 휴대용 Bluetooth 스피커
• 주요 제한사항: Susceptible to corrosion (requires coating); lower temperature tolerance in standard grades; 부서지기 쉽고 부서지기 쉽습니다.

4. 사마륨 코발트 (SmCo) Magnets

사마륨 코발트 자석은 고에너지 제품과 뛰어난 온도 안정성의 탁월한 조합을 제공하므로 극한 환경에서 작동하는 전문 스피커에 선호되는 선택입니다. With a BHmax of 16~32 MGOe and a maximum operating temperature of 300°C–350°C, SmCo outperforms neodymium in high-heat or corrosive conditions.

• 에너지 제품(BHmax): 16–32 MGOe
• 온도 제한: 최대 350°C 연속
• 내식성: 우수 - 보호 코팅이 필요하지 않습니다.
• 비용: 매우 높음 - 코발트 및 사마륨 원료 비용으로 인해 kg당 USD 100–250
• 일반적인 응용 분야: 군용 오디오 장비, 항공우주 인터콤 시스템, 고급 측정 마이크, 모터스포츠 인터콤
• 주요 제한사항: 매우 비싸고 부서지기 쉽습니다. 소비자 오디오 애플리케이션에는 거의 적합하지 않음

4가지 스피커 자석 유형을 어떻게 비교합니까?

다음 표는 네 가지 기본 항목을 나란히 비교한 것입니다. 스피커에 사용되는 자석 유형 가장 중요한 성능과 실용적인 차원에 걸쳐.

표 1: 스피커에 사용되는 4가지 주요 자석 유형의 성능 및 비용 비교.

스피커 성능에 자석 크기가 중요한 이유는 무엇입니까?

더 크거나 강한 자석은 보이스 코일을 구동하는 데 사용할 수 있는 총 자속을 증가시켜 스피커 감도를 직접적으로 높이고 콘 움직임에 대한 제어를 개선하며 높은 출력 레벨에서 왜곡을 줄입니다. 스피커 감도는 1미터에서 1와트당 dB SPL(dB/W/m)로 측정됩니다. 더 큰 자석 어셈블리를 갖춘 드라이버는 92~96dB/W/m를 달성할 수 있는 반면 저전력 동급 드라이버는 84~86dB/W/m만큼 낮게 측정될 수 있습니다. 이는 6~10dB의 차이를 극복하기 위해 4~10배 더 많은 앰프 전력이 필요합니다.

의 개념 BL제품 (B = 간격의 자속 밀도, L = 현장의 보이스 코일 와이어 길이)는 스피커의 모터 강도를 정량화합니다. 더 강한 자석과 더 긴 보이스 코일 권선을 통해 달성된 높은 BL 값은 더 단단한 저음, 더 빠른 과도 응답 및 더 낮은 THD(총 고조파 왜곡)를 생성합니다. 전문 서브우퍼는 BL 값을 20~40 T·m으로 지정하는 경우가 많지만 보급형 드라이버의 BL 값은 10 T·m 미만일 수 있습니다.

그러나 단순히 자석을 더 크게 만든다고 해서 음질의 모든 측면이 자동으로 향상되는 것은 아닙니다. 간격 형상이 불충분한 대형 자석은 자극편을 포화시켜 자속 비선형성 및 왜곡을 생성할 수 있습니다. 간격 폭, 보이스 코일 오버행, 언더행과 오버행 정렬을 포함한 적절한 자기 회로 설계는 원시 자석 질량만큼 중요합니다.

스피커 중 페라이트 자석과 네오디뮴 자석 중 어느 것이 더 좋습니까?

페라이트나 네오디뮴 모두 보편적으로 "더 나은" 것은 아닙니다. 각각은 다양한 사용 사례에서 탁월하며 최적의 선택은 스피커의 설계 우선순위에 따라 달라집니다. 실제적인 일대일 분석은 다음과 같습니다.

표 2: 스피커 응용 분야에 사용되는 페라이트 자석과 네오디뮴 자석의 일대일 비교.

How Do Magnets in Speakers Affect Sound Quality?

자석 어셈블리는 라우드스피커 음질의 가장 인지 가능한 4가지 차원인 감도, 저음 제어, 왜곡 및 과도 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.

Sensitivity and Efficiency

더 강한 자기 회로는 입력 전력 와트당 더 많은 기계적 힘을 생성합니다. 이것이 바로 100~105dB/W/m 등급의 전문 PA 스피커가 경기장을 수백 와트로 채울 수 있는 반면, 84dB/W/m 등급으로 잘못 설계된 드라이버가 동일한 출력을 맞추려면 1,000와트 이상이 필요한 이유입니다. 홈 오디오 시스템의 경우 감도가 3dB 증가할 때마다 주어진 음량 수준에 도달하는 데 필요한 증폭기 전력이 절반으로 줄어듭니다.

저음 제어 및 댐핑

높은 BL 제품(강한 자석)은 보이스 코일의 전자기 감쇠를 증가시켜 신호가 멈출 때 콘이 정확하게 움직이지 않도록 도와줍니다. 그 결과 저음이 더욱 단단하고 뚜렷하게 재생됩니다. 약한 자석 어셈블리를 사용하는 스피커는 신호가 끝난 후에도 원뿔이 계속 공명하기 때문에 저주파수에서 "부밍" 또는 "단음" 소리를 내는 경우가 많습니다(링잉이라고 알려진 현상).

왜곡 감소

갭 내 자기장의 비선형성은 스피커에서 THD(총 고조파 왜곡)의 주요 원인 중 하나입니다. 보이스 코일이 균일한 자속 영역 외부로 이동하면(작은 자석을 사용하는 고편위 드라이버에서 흔히 발생) 왜곡이 급격하게 증가합니다. 잘 설계된 자석은 전체 보이스 코일 편위 범위에 걸쳐 일관된 자속 밀도를 유지하여 정격 전력에서 THD를 0.5~1% 미만으로 유지합니다.

과도 응답

스네어 드럼의 날카로운 어택, 기타 현의 튕김, 피아노 건반의 클릭 소리와 같은 음악적 과도 현상을 위해서는 콘이 매우 빠르게 가속 및 감속해야 합니다. 강력한 선형 자석 모터는 보이스 코일에 이러한 빠른 신호 변화를 정확하게 추적하는 데 필요한 힘을 부여하여 오디오 애호가의 관점에서 "빠르고" "세부적"이며 "명료한" 사운드를 제공하는 스피커를 만듭니다.

스피커 자석에 관해 자주 묻는 질문

Q: 자석이 클수록 항상 사운드가 좋아지나요?

반드시 그런 것은 아닙니다. 전체 자기 회로가 추가 자속을 효과적으로 사용하도록 적절하게 설계된 경우에만 더 큰 자석이 성능을 향상시킵니다. 잘못 설계된 폴 피스 또는 너무 큰 간격과 짝을 이루는 매우 큰 자석은 더 작고 잘 최적화된 어셈블리보다 더 나쁜 결과를 초래할 수 있습니다. 즉, 동등한 설계에서는 더 큰 페라이트 자석이나 고급 네오디뮴 자석이 일반적으로 측정 가능한 수준으로 더 높은 감도와 더 낮은 왜곡을 제공합니다.

질문: 스피커의 자석은 시간이 지나면서 자기가 사라질 수 있나요?

최신 페라이트 및 네오디뮴 스피커 자석은 정상적인 작동 조건에서 자기소거에 대한 저항력이 매우 뛰어나며 수십 년 동안 원래 자속의 99% 이상을 유지합니다. 알니코 자석은 예외입니다. 보자력이 낮아 기계적 충격이나 강한 외부 자기장 노출로 인한 부분 감자기에 취약합니다. 자석의 정격 최대 온도보다 매우 높은 온도에서 스피커를 작동하는 것은 실제 사용에서 자속 손실의 가장 현실적인 원인입니다.

Q: 오디오 애호가용으로는 네오디뮴 스피커 자석이 페라이트보다 더 좋습니까?

네오디뮴 자석을 사용하면 동등하거나 우수한 자속 밀도를 갖춘 보다 작고 가벼운 드라이버 설계가 가능하지만 제대로 설계된 설계에서 네오디뮴과 페라이트 드라이버 간의 가청 음질 차이는 적절하게 이퀄라이징되고 측정될 때 최소화됩니다. 네오디뮴 소리가 "더 밝다"거나 "더 단단하다"는 인식은 자석 유형 자체보다는 전반적인 드라이버 디자인(콘 재질, 서스펜션, 크로스오버)의 기능인 경우가 더 많습니다. 오디오 애호가 애플리케이션의 경우 구현 품질은 자석 소재보다 훨씬 더 중요합니다.

질문: 일부 서브우퍼에 매우 큰 자석이 있는 이유는 무엇입니까?

충분한 편위와 낮은 왜곡을 갖춘 저주파에서 무겁고 큰 직경의 콘을 움직이는 데 필요한 막대한 추진력을 생성하려면 대형 서브우퍼 자석이 필요합니다. 15인치(38cm) 서브우퍼 콘의 무게는 80~150g이며 높은 전력 레벨에서 피크 간 이동 거리는 20~30mm입니다. 낮은 왜곡으로 이를 달성하려면 매우 높은 BL 제품이 필요합니다. 이는 페라이트 설계에서 그에 상응하는 크고 무거운 자석을 의미합니다. 일부 전문 서브우퍼 자석의 무게는 3~8kg입니다.

Q: 스피커 자석이 다른 전자 장치를 방해합니까?

비차폐 스피커 자석은 근처 CRT 디스플레이, 자기 저장 매체 및 민감한 나침반을 방해할 수 있지만 최신 차폐 스피커 설계의 표유 자기장은 10~15cm를 넘는 거리에서는 무시할 수 있습니다. 데스크톱 또는 홈 시어터용으로 제작된 대부분의 최신 스피커는 메인 자석 어셈블리 주변에 두 번째 반대 "버킹" 자석이나 뮤메탈 인클로저를 추가하여 자기적으로 보호됩니다. 평면 디스플레이 및 솔리드 스테이트 저장 장치(SSD, 플래시 메모리)는 스피커 자석의 영향을 받지 않습니다.

Q: 스피커 자석의 힘이 약해지면 어떻게 되나요?

약한 자석은 드라이버의 BL 제품을 감소시켜 감도가 낮아지고 베이스 제어가 감소하며 왜곡이 증가하고 공진 주파수가 이동합니다. 실제적인 측면에서 스피커의 소리는 더 조용해지고 저주파 제어가 덜 되며 "느슨함" 또는 "탁한 느낌"이 들릴 수 있습니다. 전문적인 설치에서 드라이버 Thiele-Small 매개변수(특히 Bl)를 주기적으로 측정하면 청각 문제가 발생하기 전에 자석 성능 저하를 감지할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 소비자 스피커의 경우 이 시나리오는 극히 드뭅니다.

요약: 스피커의 자석에 대해 알아야 할 사항

스피커의 자석 패시브 구성 요소 그 이상입니다. 모든 다이내믹 스피커의 중심에 있는 모터로서 드라이버가 전기를 사운드로 얼마나 효율적이고 정확하며 강력하게 변환하는지 결정합니다. 페라이트, 알니코, 네오디뮴, 사마륨 코발트 자석 중에서 선택하는 것은 비용, 무게, 열 성능 및 음향 우선순위 간의 의도적인 엔지니어링 균형을 반영합니다.

• 사용 ferrite magnets 무게가 제한되지 않는 비용 효율적이고 열적으로 안정적이며 부식 방지 스피커 설계를 위한 것입니다.
• 사용 알니코 자석 특히 기타 앰프에서는 빈티지 톤 특성과 극도의 온도 안정성이 우선시됩니다.
• 사용 네오디뮴 자석 전문가용, 휴대용, 헤드폰 애플리케이션 등 컴팩트한 크기, 가벼운 무게, 높은 전력 밀도가 필수적인 곳입니다.
• 사용 사마륨 코발트 자석 열 및 부식 요구 사항을 모두 충족하는 다른 자석이 없는 극한 환경 전문 응용 분야에 사용됩니다.

당신이 스피커 디자이너이건, 부품을 지정하는 오디오 엔지니어이건, 제품 품질을 평가하는 소비자이건 간에, 스피커의 역할과 종류를 이해하고 스피커의 자석 주관적인 청취 느낌을 넘어 성능 비교를 위한 구체적이고 측정 가능한 기초를 제공합니다.