조셉 카첸버거의 접이식 호른 기타

혁신적인 음악가이자 엔지니어인 조셉 카첸버거는 Cimatron을 통해 어쿠스틱 기타 디자인을 재정의합니다.

수십 년 동안 어쿠스틱 기타 연주자들은 음질을 희생하지 않으면서 더 큰 음량과 음향 투과력을 확보하는 데 어려움을 겪어 왔습니다.

일렉트릭 기타가 증폭 기술을 통해 빠르게 진화한 반면, 전통적인 어쿠스틱 기타는 대체로 변함없이 유지되어 왔습니다. 자연스러운 사운드로 높이 평가받지만, 어쿠스틱 기타는 그 고유의 설계 특성 때문에 오랫동안 다른 더 강력한 악기들에 밀려왔습니다.

엔지니어이자 제품 개발 전문가, 발명가인 조셉 카첸버거에게 이 과제는 어쿠스틱 기타 디자인에 대한 새로운 접근 방식의 영감이 되었습니다.

“모든 것은 단순한 한 가지 질문에서 시작되었습니다.”라고 카첸버거 엔지니어링 앤 이노베이션(KEI)의 소유주인 카첸버거는 말했습니다. “아름다운 음색을 희생하지 않고 어쿠스틱 기타에 더 큰 출력을 부여할 수 있는 방법은 무엇일까?”

이 질문은 결국 카첸버거의 특허 받은 ‘폴디드 혼 어쿠스틱 기타(Folded Horn Acoustic Guitar)’의 발명으로 이어졌는데, 이 악기는 일반적으로 고급 스피커 시스템에서 볼 수 있는 음향 도파관 및 폴디드 혼 기술을 기타 설계에 적용한 결과물입니다.

음악과 공학의 만남

직업적으로는 엔지니어이지만 평생 아마추어 음악가로서의 열정을 품고 있는 카첸베르거는 기술이 어쿠스틱 기타의 연주 경험을 어떻게 향상시킬 수 있을지 수년간 고민해 왔습니다.

“엔지니어링은 제 본업이었지만, 항상 음악과 엔지니어링을 어떻게든 결합해 기타를 개선하고 싶었습니다.” 인디애나주 엘크하트에 위치한 리갈 몰드(Regal Mold)의 선임 프로젝트 엔지니어인 카첸베르거는 이렇게 말했습니다.

이 기타의 개념은 스피커 제조사들이 오랫동안 접이식 혼과 음향 도파관을 사용하여 소리를 효율적으로 투사하고 저음 응답을 향상시켜 왔음에도 불구하고, 유사한 원리가 어쿠스틱 기타에는 제대로 적용된 적이 없다는 사실에서 비롯되었습니다.

“어쿠스틱 기타는 발명된 날부터 음량이 부족했습니다.”라고 카첸버거는 말했다. “목표는 고전적인 음색을 유지하면서 소리를 더 크게 만드는 것이었습니다.”

그 결과 탄생한 그의 디자인은 펼쳤을 때 길이가 약 5피트에 달하는 내부 접힌 혼을 기타 본체에 직접 통합한 것이다. 이 내부 통로는 풀레인지 스피커를 통해 소리를 더 효율적으로 전달하는 동시에 음색의 따뜻함과 저음 응답을 풍부하게 해준다.

비전에서 현실로

통합 CAD/CAM 기술이 어떻게 파격적인 어쿠스틱 기타 컨셉을 CNC 가공된 시제품으로 구현하는 데 기여했는지

‘폴디드 혼(Folded Horn) 어쿠스틱 기타’라는 개념을 양산 가능한 제품으로 구현하기 위해서는 첨단 CAD/CAM 기술과 광범위한 설계 반복 과정이 필요했습니다. 카첸베르거는 Regal Mold에서 회사의 통합 CAD/CAM 소프트웨어와 CNC 가공 역량을 활용하여 기타 시제품을 설계하고 제작했습니다.

“가장 먼저 한 일은 시마트론(Cimatron)에서 설계를 하는 것이었습니다,”라고 카첸베르거는 말했습니다. “아마도 열 번은 재설계했을 겁니다.” 이 소프트웨어의 통합 워크플로우는 시제품 개발 과정에서 특히 큰 가치를 입증했습니다.

“CAD에서 직접 설계를 가져와 프로그래밍하고, 동일한 시마트론 파일을 사용하여 CNC 기계로 바로 전송할 수 있었습니다.”라고 카첸베르거는 말했습니다. “이건 정말 큰 장점입니다.”

기타 본체 자체도 독특한 제조상의 난제를 안고 있었습니다. 각 시제품은 두께 약 6인치, 폭 18인치, 길이 24인치의 솔리드 단풍나무 통나무 블록을 가공하여 제작되었습니다.

“이전에 한 번도 시도된 적이 없는 작업이라 CNC 기계에서 한 조각으로 무사히 나올지 확신할 수 없었습니다,”라고 그는 말했다. 내부의 접힌 혼(horn) 형상은 높고 얇은 벽 구조를 수반했는데, 이는 컷팅 공정 전반에 걸쳐 구조적 무결성을 유지하기 위해 신중한 가공 전략이 필요했습니다. 일반적인 금속이 아닌 목재로 가공되었기 때문에 가공 매개변수도 세심하게 조정해야 했습니다.

“절삭 속도와 이송 속도가 매우 중요했습니다,”라고 카첸버거는 말했다. “목재에는 절삭유를 사용할 수 없기 때문에, 칩이 제대로 배출되도록 해야 했습니다.” 복잡함에도 불구하고 시제품 가공 공정은 성공적이었다. “정말 훌륭하게 잘 되었습니다,”라고 그는 말했다.

전통적인 장인 정신을 살린 제작

CAD/CAM 기술 덕분에 설계를 실제 제품으로 제작할 수 있게 되었지만, 전통적인 악기 제작 기술 역시 여전히 중요했습니다. 카첸베르거는 강도와 안정성을 고려해 기타 본체 재료로 단단한 단풍나무를 선택했으며, 사운드보드에는 고급 현악기에서 오랫동안 인정받아 온 명성 덕분에 스프루스를 선택했습니다.

“스프루스는 현악기용 음판 목재 중 세계 최고로 꼽힙니다,”라고 그는 설명했다. “바이올린, 첼로, 기타 등 많은 악기가 스프루스 음판을 사용하는데, 이는 나뭇결 구조가 소리를 매우 잘 전달하기 때문입니다.” 그 결과, 공학적 정밀성과 전통적인 음향적 특성이 조화를 이룬 악기가 탄생했다.

“불가능”의 재정의

오늘날 카첸버거는 자신의 개념을 계속 다듬어 가며, 이 기술을 대규모 생산에 적용할 기회를 모색하고 있습니다.

접이식 혼 어쿠스틱 기타는 이미 그 독창적인 디자인과 강력한 사운드에 매료된 음악가, 오디오 애호가, 제조사들 사이에서 상당한 관심을 불러일으켰습니다.

“사람들은 이전에 이런 것을 본 적이 없었고, 반응은 압도적으로 긍정적이었습니다,”라고 카첸버거는 말했습니다. 카첸버거에게 이 발명은 공학적 창의성과 실질적인 문제 해결을 결합하려는 더 넓은 철학을 반영합니다.

“엔지니어이자 혁신가로서, 제 원동력은 복잡한 문제에 대한 설계 솔루션을 찾는 것입니다,”라고 그는 말했습니다. “이 특허들은 지속적인 개선을 향한 저의 헌신을 구현하고 있습니다.”

CAD/CAM 기술과 음향 공학 원리를 결합함으로써, 카첸버거는 디지털 제조 도구가 어떻게 야심 찬 아이디어를 실제로 작동하는 현실로 변화시키는 데 도움이 될 수 있는지 보여주었습니다.

이 제품을 다루는 두 건의 특허는 미국 특허 제10,777,172호와 제12,094,438호입니다. 두 특허 모두 (20)년 유효한 실용신안 특허입니다.

자세한 정보와 유튜브 동영상은 katzenberger-engineering.com에서 확인하실 수 있습니다.