거문고의 구조적 특징과 개방현이 주는 음향적 특성의 분석

Acoustical Analysis of Structural Aspects and Strings of the Geomungo

본 논문은 우리나라 전통 현악기 중 백악지장이라 불리는 거문고의 독특한 음색의 근원은 어디인가를 찾아보기 위하여, 거문고의 현과 공명통의 상호관계, 개방현의 공조현상 그리고 그 외 구조적 특징이 가지고 있는 음향적 현상과, 옛 선조의 생활 풍습을 고려하여 거문고를 제작 하였을 당시 바닥에 앉아 연주해 보며 거문고 특유의 음색을 다듬었을 것이라는 가정 하에, 거문고의 공명통과 바닥 간의 공간에서 생성되는 음향적 현상도 분석하여 그에 대한 증빙을 얻고자 한다. 거문고 특유의 음색을 형성하는 음향적 현상 중에서 좌단 측에서 측정한 현들의 진동 모두 490Hz에서 505Hz 대역까지의 강한 초기공명 현상이 발견되었으며, 개방현들은 공조현상(Sympathetic Resonance)으로 인하여 공진하는데, 이는 악기자체 내에서 중음역대의 잔향 같은 울림효과를 더해 주고 있었다. 이에 더하여 현들과 울림통 사이의 상호작용으로 화성적 배음렬과 함께 비화성적 배음렬도 서로 근접하여 공존함을 찾아 볼 수 있었고, 용구의 헬름홀츠 공진 주파수는 420Hz로 측정 되었으며, 연주자세에 있어서 거문고 전용 스탠드를 사용하지 않고 바닥에 앉아 연주 했을 때 공명통과 바닥간의 공간은 125Hz에서 250Hz 대역의 음량 증가 현상을 찾아 볼 수 있었다. 이러한 음향적 특성과 어느 주파수 영역들이 거문고 고유의 음색에 영향을 주고 있음을 찾아본 본 논문의 실험적 연구 결과가 우리 전통 현악기를 대표하는 거문고에 대한 음향적 연구와 악기 개발 그리고 녹음과 공연 시 고려해야 되는 음향 자료로 쓰일 수 있기를 바란다.

This research is focused on an acoustic analysis of a traditional string instrument called the geumungo and its distinctive and characteristic tonal quality, which has been investigated through the relationship between the strings and structural aspects of the instrument, as well as an analysis of the partials of open strings (sympathetic resonance). In addition, other structural resonances are examined and whether the position of the instrument relative to the floor contributes towards the sound quality with probability that the geumungo was designed and tuned according to its proximity of the floor (that is, the instrument is normally played while sitting on the floor, as is the norm in Korea). This research concluded that the geumungo has an accentuated amplitude of frequency between 490Hz to 505Hz, and that the physics of the sympathetic strings play a role as expected sounding rather low, with reverberations and a chordal sound but also producing inharmonic overtones against some played notes. Furthermore, it was discovered that a cavity on the head of instrument has a helmholtz resonance frequency of 420Hz and the playing instrument on a solid floor amplified the sound between 125Hz and 250Hz register. This paper shows how the distinctive and characteristic tonal quality of the geomungo. It is hoped that together with further research on traditional Korean string instruments, it can help to facilitate instrument development and be utilized in recording and performing.