그림 12옛 기계관

오르골은 어떻게 소리를 낼까

길이 30.6 mm인 강철 빗살은 1초에 261.6번 떨리고, 길이를 절반으로 줄이면 음이 두 옥타브 올라갑니다.

오르골은 어떻게 소리를 낼까
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이 기기에서는 3D를 띄울 수 없습니다. 아래 안내 단계를 글로 볼 수 있습니다.

1 / 14 오르골 무브먼트 전체뒤에 태엽, 가운데 원통, 앞에 빗살판, 오른쪽에 날개가 있습니다. 지금은 소리 없이 돌고 있습니다. 조작 탭에서 재생을 누르거나 빗살을 누르면 소리가 납니다.

끌어서 돌리고, 휠이나 두 손가락으로 확대하세요.

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모형이 보여 주는 것

작은 오르골을 열어 보면 줄도, 리드도, 망치도 없습니다. 짧은 핀이 잔뜩 박힌 놋쇠 원통, 빗살로 잘라 낸 강철 띠, 말린 태엽, 그리고 너무 빨리 돌아 흐릿하게 보이는 작은 날개가 전부입니다. 그것이 악기의 전부입니다. 이 모형은 그런 무브먼트를 코드로 다시 만들어, 음 하나가 태엽에서 귀까지 가는 길을 따라가게 합니다. 그다음에는 같은 원리로 움직이는 큰 친척 둘, 원반 오르골과 오케스트리온을 보여 줍니다.

원통 무브먼트에는 C4(가온 도, 261.6 Hz)부터 F6(1,396.9 Hz)까지 다장조로 조율한 빗살 18개가 있습니다. 원통은 지름 13 mm, 길이 40 mm이고 트랙 두 개를 싣고 있습니다. 트랙 A에는 처음에 베토벤의 「환희의 송가」(핀 46개), 트랙 B에는 프랑스 옛 돌림노래 「자크 형제」(핀 48개)가 들어 있습니다. 태엽을 다 감고 날개가 기본 크기이면 원통은 16초에 한 바퀴 돕니다. 1분에 120박입니다.

조작 탭 아래에는 실험 칸이 있습니다. 원통에 직접 핀을 찍어 곡을 만들 수 있고, 저작권이 끝난 곡 29개 가운데 하나를 불러올 수 있고, 아무 빗살의 길이와 두께를 바꿀 수 있고, 작은 과제 4개를 풀 수 있습니다. 그 아래에는 9세기의 자동 피리부터 2026년 기계 유산으로 지정된 오르골 무브먼트까지 기계, 제작자, 박물관 37건을 모은 목록이 있습니다.

모형은 소리 없이 시작합니다. 조작 탭에서 재생을 누르거나 빗살을 누르면, 페이지가 브라우저의 Web Audio API로 음을 하나하나 만들어 냅니다. 녹음은 쓰지 않습니다.

기계 셋, 원리 하나

「기계」 막대로 세 장면을 오갈 수 있습니다. 세 기계 모두 같은 곡을 읽고, 돌아가는 음표 저장소와 박자를 맞춰 움직이는 장치로 그 곡을 소리로 바꿉니다.

  • 원통: 놋쇠 원통의 핀이 강철 빗살을 직접 튕깁니다. 1796년 제네바의 앙투안 파브르가 등록한 방식이고, 지금도 작은 오르골은 이렇게 만듭니다.
  • 원반: 찍어 낸 강철 원반의 돌기가 별바퀴를 돌리고, 별바퀴가 빗살을 튕깁니다. 1885년 라이프치히의 심포니온이 처음으로 원반을 연주하는 오르골을 만들었습니다.
  • 오케스트리온: 나무 원통의 핀이 건반을 들어 올리고, 건반이 오르간 파이프를 엽니다. 핀 원통은 빗살판보다 훨씬 오래되었습니다. 1796년 훨씬 전부터 종과 오르간 파이프를 울렸습니다.

어느 장면에 있든 핀 편집기는 같은 트랙에 씁니다. 음 하나를 찍으면 원통에는 핀으로, 원반에는 새 돌기로, 오르간 원통에는 새 핀으로 나타납니다.

핀이 음이 되는 순간

음 하나가 나려면 무엇이 일어나야 할까요? 무언가가 빗살을 휘었다가, 정확히 맞는 순간에 놓아야 합니다. 핀이 이 두 가지를 다 합니다. 원통이 돌면 핀이 빗살 끝에 닿아 1 mm도 안 되게 들어 올렸다가 끝을 미끄러져 지나갑니다. 빗살은 튕겨 돌아가 스스로 위아래로 계속 흔들립니다. 다이빙 선수가 떠난 뒤의 다이빙대와 같습니다.

흔들리는 빗살만으로는 소리가 거의 나지 않습니다. 폭 2 mm 남짓한 띠는 공기를 거의 밀어내지 못하기 때문입니다. 그래서 빗살판을 무거운 바닥판에 나사로 단단히 고정하고, 바닥판을 나무 상자 위에 올립니다. 떨림은 빗살 뿌리를 지나 나무로 퍼지고, 더 넓은 나무 면이 방을 채울 만큼 공기를 움직입니다.

원통은 악보입니다. 책장처럼 읽어 보세요. 원통을 따라 도는 방향은 시간이고, 길이 방향은 음높이입니다. 길이 방향의 자리마다 빗살 하나가 맞춰져 있기 때문입니다. 이 모형은 한 바퀴가 32박입니다. 둘레가 π × 13 mm = 40.8 mm이므로 한 박은 표면의 40.8 / 32 = 1.28 mm를 차지하고, 표면은 빗살판 앞을 1초에 40.8 / 16 = 2.55 mm씩 지나갑니다. 음악에 필요한 정밀함은 이 느리고 고른 움직임이 전부입니다.

내 곡 찍기

실험 칸의 핀 편집기는 원통을 펼쳐 놓은 것입니다. 64칸의 세로줄 하나가 반 박(8분음표)이므로 한 칸은 원통 표면의 0.64 mm에 해당합니다. 가로줄 18개는 각각 빗살 하나이고, 가장 낮은 음이 맨 아래에 있습니다. 칸을 누르면 원통의 그 자리에 핀이 생기고, 다시 누르면 빠집니다. 무대는 다음 바퀴에서 새 음을 연주합니다.

편집기가 지키는 규칙이 하나 있습니다. 핀이 빗살을 놓은 뒤에도 빗살은 한동안 울립니다. 곧바로 두 번째 핀이 같은 빗살에 닿으면 흔들리는 도중에 빗살을 붙잡아 소리를 죽입니다. 이 모형에서는 빗살이 다시 튕겨지려면 반 박, 1분에 120박일 때 0.25초가 지나야 하므로, 같은 줄에서 그보다 가까운 새 핀은 옛 핀을 밀어냅니다. 곡 목록의 「핫 크로스 번」은 한 빗살에 빠른 음 네 개가 그 한계에 딱 맞게 들어 있습니다.

목록의 곡들은 원통 한 바퀴인 32박 이하로 잘랐고, 다장조나 올림표·내림표가 필요 없는 조로 적었습니다. 빗살판에는 C4부터 F6까지 흰 건반 음만 있기 때문입니다. 「맥도널드 할아버지」는 사장조지만 가락에 F♯이 나오지 않습니다. 「스카버러 시장」은 도리아 선법이라 D에서 시작하면 흰 건반 음만 씁니다. 베이스는 화음에서 만들어 붙였습니다. 화음마다 바탕음을, 같은 화음이 이어지면 5도 음을 칩니다.

빗살이 짧을수록 음이 높은 이유

빗살은 하나하나가 외팔보입니다. 한쪽 끝은 고정되고 다른 끝은 자유로운 보를 말합니다. 이런 보가 가장 낮게 떨리는 진동수는 교과서의 오일러-베르누이 보 이론에서 이렇게 나옵니다.

f = (1.8751² / 2π) × (t / L²) × √(E / 12ρ)

t는 두께, L은 자유롭게 떨리는 길이, E는 강철의 단단함, ρ는 밀도입니다. 눈에 띄는 점이 둘 있습니다. 음높이는 두께에 비례해 올라가고, 길이의 제곱에 반비례해 내려갑니다. 폭은 지워지므로 빗살 폭은 음높이에 거의 영향을 주지 않습니다.

강철 값을 넣으면 이렇습니다. E = 200 GPa, ρ = 7,850 kg/m³이면 √(E / 12ρ) = 1,457 m/s이고, 1.8751² / 2π = 0.5596이므로 앞의 상수는 815.4 m/s입니다. 이 모형의 빗살은 모두 두께 0.30 mm로 시작합니다. 길이에 대해 풀면 L = √(815.4 × t / f)입니다. t와 L을 mm로 쓰면 같은 식이 f = 815,400 × t / L²이 되는데, 빗살 시험대가 보여 주는 식이 이것입니다.

  • C4, 261.63 Hz: L = √(815.4 × 0.0003 / 261.63) = 0.0306 m, 30.6 mm.
  • C5, 523.25 Hz: 21.6 mm.
  • F6, 1,396.91 Hz: 13.2 mm.

가장 긴 빗살은 가장 짧은 빗살의 30.6 / 13.2 = 2.31배이고, √(1,396.91 / 261.63)도 2.31입니다. 제곱근 규칙이 그대로 드러납니다. 빗살 길이를 절반으로 줄이면 진동수는 네 배가 되어 두 옥타브 올라갑니다. 두께를 두 배로 하면 진동수가 두 배, 한 옥타브 올라갑니다. 그래서 제작자에게는 음을 맞추는 방법이 둘입니다. C4 빗살의 두께가 0.60 mm라면 같은 음을 내려고 길이가 43.2 mm여야 합니다. 이 모형의 원반 오르골 빗살은 두께가 0.60 mm라서 C4 빗살이 꼭 그 길이입니다.

빗살에는 더 높은 진동 모드도 있습니다. 두 번째 모드는 첫 번째의 (4.6941 / 1.8751)² = 6.27배에 있으므로, C4 빗살에는 261.63 × 6.27 = 1,640 Hz 근처에 희미한 부분음이 있습니다. 6.27은 정수가 아니어서 이 배음은 기본음과 화음이 맞지 않습니다. 이 소리는 금방 사라지면서 튕기는 순간의 밝고 쇳소리 나는 첫소리를 만듭니다. 이 페이지의 합성음은 이 부분음을 작게 섞고, 핀이 지나가는 짧은 딸깍 소리를 더합니다.

빗살 시험대로 푸는 과제 둘

「한 옥타브 올리기」와 「길이는 그대로, 다른 음」 과제로 공식을 귀로 확인할 수 있습니다.

C4 빗살을 한 옥타브 올리려면 진동수가 두 배가 되어야 합니다. 진동수는 1 / L²에 비례하므로 길이를 √2로 나눠야 합니다. 30.6 / 1.414 = 21.6 mm입니다. 빗살판에 이미 있는 C5 빗살의 길이와 정확히 같습니다. 「빗살 길이」 막대는 0.1 mm씩 움직이고, 523.25 Hz에서 17센트 안에 들면 과제가 끝나는데, 길이로 치면 양쪽으로 약 0.1 mm의 폭입니다.

C4 빗살의 길이를 그대로 두고 G4(392 Hz)를 내려면 두께를 진동수와 같은 비율로 늘려야 합니다. 0.30 × 392.00 / 261.63 = 0.45 mm입니다. 0.45 mm에서 빗살은 392.4 Hz로 2센트 높게 울립니다. 어떤 귀로도 구별할 수 없을 만큼 가깝습니다.

빗살을 바꿔도 곡의 핀은 그대로이므로, 그 빗살을 쓰는 자리마다 원통이 틀린 음을 튕기게 됩니다. 실험 칸의 빗살판 그래프는 빗살을 막대로, 원래 길이를 점선으로 보여 주고, 17센트보다 크게 어긋난 빗살은 주황색으로 표시합니다. 「빗살 모두 다시 조율」을 누르면 원래대로 돌아갑니다.

저음 아래의 납

공식을 다시 보면 음계 아래쪽에서 문제가 하나 생깁니다. 낮은 음에는 긴 빗살이 필요하고, 긴 빗살은 빗살판을 넓고 약하게 만듭니다. 존 E. T. 클라크의 업계 역사에 따르면, 1820년에서 1830년 사이 제작자들이 저음 빗살 아래에 작은 납 추를 붙이기 시작했습니다.

빗살 끝에 무게가 더해지면 빗살이 느리게 떨립니다. 간단히 어림하려면 빗살을, 자기 무게의 0.2357배를 유효 질량으로 가진 용수철로 봅니다. 외팔보에 대한 레일리의 결과입니다. 그러면 끝에 무게 M을 붙였을 때 진동수는 이렇게 낮아집니다.

f = f₀ / √(1 + M / (0.2357 m)).

이 모형의 C4 빗살 무게는 약 0.090 g입니다(7,850 kg/m³ × 1.25 mm × 0.30 mm × 30.6 mm). 여기에 0.04 g 추를 붙이면 같은 30.6 mm 빗살이 154.0 Hz, 917센트 낮게 떨어집니다. 다시 C4를 내려면 빗살을 22.2 mm로 줄여야 합니다. 「납 추」를 켜면 C4부터 B4까지 저음 빗살 7개가 한꺼번에 줄어들지만 음은 그대로입니다. 빗살판의 저음 쪽이 가운데와 거의 나란해집니다. 무거운 빗살은 에너지를 더 오래 간직하므로, 모형은 추를 단 빗살을 1.6배 오래 울리게 합니다. 0.04 g이라는 값과 더 긴 울림은 효과를 보고 듣기 쉽게 정한 모형 값입니다.

울림통

「울림통」을 끄고 들어 보세요. 빗살판이 움직이는 공기는 아주 적어서, 실제 오르골에서 들리는 소리 대부분은 오르골이 고정된 물체에서 나옵니다. 모형에서 울림통을 끄면 소리가 평소의 약 0.3로 작아지고 900 Hz 아래 소리가 잘려 나갑니다. 맨 무브먼트를 공중에 들고 있을 때와 탁자에 올려놓았을 때의 차이를 대강 흉내 낸 것입니다. 두 값 모두 측정값이 아니라 모형 값입니다. 실제 제작자들은 상자의 나무에 공을 들였고, 수리하는 사람이 가장 먼저 살피는 것 가운데 하나가 헐거운 빗살판 나사입니다.

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태엽과 날개

말린 태엽은 음악을 위한 모터로는 서툽니다. 다 감았을 때는 세게 밀고, 풀릴수록 약하게 밉니다. 속도를 잡아 주는 것이 없다면 원통은 빠르게 출발했다가 점점 느려져서 모든 곡이 박자에서 어긋날 것입니다.

해결책은 공기 브레이크입니다. 태엽은 이 78개짜리 태엽통 톱니바퀴와 이 50개짜리 원통 톱니바퀴를 거쳐 원통을 돌립니다. 원통 톱니바퀴는 잎 8개짜리 피니언도 돌리고, 그 피니언 축의 이 36개 톱니바퀴가 한 줄 웜(옛 설명서의 「끝없는 나사」)을 돌립니다. 웜 위에는 날개 두 장짜리 팬이 있습니다. 원통에서 날개까지의 비는 (50 / 8) × 36 = 225입니다. 원통이 16초에 한 바퀴 돌면 날개는 1초에 225 / 16 = 14.06바퀴, 분당 약 844회전으로 돕니다.

날개가 받는 공기 저항은 속도의 제곱으로 커집니다. 그래서 날개에 걸리는 저항 토크는 대략 k × A × ω²이고, A는 날개 넓이입니다. 날개는 이 저항이 톱니바퀴를 거쳐 오는 태엽의 토크와 맞먹을 때까지 빨라집니다.

T / 225 = k × A × ω², 따라서 ω = √(T / (225 × k × A)).

이제 속도는 태엽 토크의 제곱근으로만 변합니다. 토크가 20% 줄면 속도는 √0.8 = 0.894배가 되어, 20%가 아니라 약 11%만 느려집니다.

이 모형은 태엽이 풀리면서 토크가 직선으로 60%까지 줄어든다고 가정합니다. T = 0.6 + 0.4w이고, 다 감았을 때 w = 1입니다. 다 풀릴 무렵 빠르기는 처음의 √0.6 = 0.775배이므로, 1분에 120박이 약 93박으로 떨어집니다. 한 번 다 감으면 원통이 여섯 바퀴 돕니다. 한 바퀴씩 시간을 더하면

t = ∫ 96 s / √(0.6 + 0.4w) dw (w = 0부터 1까지) = 96 × 5 × (1 − √0.6) = 108.2 s,

약 1분 48초입니다. 「날개 크기」 막대를 움직여 제곱근 규칙을 확인해 보세요. 날개 넓이를 두 배로 하면 빠르기는 1 / √2 = 0.707배, 1분에 약 85박이 됩니다. 넓이를 4분의 1로 줄이면 빠르기는 두 배인 240박이 됩니다.

「빠르기 맞추기」 과제는 1분에 100박을 요구합니다. 태엽을 다 감았을 때 빠르기는 120 × √(1 / A)이므로, A는 기본 날개의 (120 / 100)² = 1.44배여야 합니다. 막대는 0.05씩 움직이고, 1.45에서 1분에 99.65박이 되어 1.5박 범위 안에 듭니다. 태엽이 절반쯤 풀렸다면 날개가 더 작아도 됩니다. (120 / 100)² × 0.8 = 1.15입니다. 실험 칸의 빠르기 계산기는 지금 날개로 태엽 감긴 양에 따른 빠르기를 그리고, 기본 날개는 회색으로 함께 그립니다.

슬로모션

빗살은 눈으로 보기에는 너무 빨리 떨립니다. 1분에 120박이면 C4 빗살은 한 박과 다음 박 사이에 261.63 × 0.5 = 131번 흔들립니다. 「느린 화면」 막대는 모형의 시간을 늘립니다. 1/50에서 C4 빗살은 1초에 5.2번, 1/200에서 E5 빗살(659.26 Hz)은 1초에 3.3번 흔들려 셀 수 있을 만큼 느려집니다. 1초에 약 12번보다 빠르면 모형은 실제 속도를 보여 주려 하지 않고 빠른 떨림으로 대신 그립니다. 빗살이 휘는 정도도 실제의 1 mm도 안 되는 값보다 몇 배 크게 그렸습니다.

원통 하나에 두 곡

트랙 B의 핀은 트랙 A의 핀에서 빗살 간격의 절반만큼 옆에 박혀 있습니다. 이 빗살판은 빗살 간격이 2.1 mm이므로, 트랙을 바꿀 때 원통이 축을 따라 1.05 mm 미끄러집니다. 그러면 첫 번째 핀들은 빗살 사이 틈으로 닿지 않고 지나가고, 두 번째 핀들이 빗살에 맞춰집니다. 「트랙」 막대를 움직여 원통이 미끄러지는 것을 보세요. 1850년대에는 큰 원통이 이런 식으로 6곡에서 12곡을 담았습니다. 곡 하나마다 핀 줄 하나가 다른 줄 사이에 끼어들었습니다.

원반 오르골

핀 원통은 만들기 느리고 비쌉니다. 그리고 원통이 하나뿐인 오르골은 거기 박힌 곡만 연주합니다. 원반 오르골은 이 두 문제를 함께 풀었습니다. 라이프치히의 심포니온 회사는 1885년 문을 열고 처음으로 원반을 연주하는 오르골을 만들었습니다. 2년이 안 되어 창업자 가운데 구스타프 브라흐하우젠과 파울 리스너가 나가 폴리폰을 세웠고, 1892년에는 브라흐하우젠이 미국 뉴저지에 레지나 뮤직 박스 회사를 세웠습니다.

무대의 원반은 지름 15.5인치(393.7 mm)로, 초기 레지나 오르골이 연주하도록 만든 흔한 폴리폰 원반의 크기입니다. 원반에는 지금 원통 트랙과 같은 곡이 실려 있습니다. 음표 하나하나는 원반을 뚫어 아래로 구부린 작은 혀입니다. 트랙 18개는 중심에서 62 mm부터 177.6 mm까지 이어지고, 저음이 안쪽에 있습니다. 원반은 16초에 한 바퀴 돌므로 가장자리는 1초에 π × 393.7 / 16 = 77.3 mm씩 움직입니다. 원통 표면보다 30배 빠릅니다.

돌기는 빗살에 닿지 않습니다. 돌기 하나가 여섯 갈래 별바퀴를 6분의 1바퀴 돌리면, 별바퀴의 다음 갈래가 아래 빗살을 튕깁니다. 지금도 원반 오르골을 만드는 니덱은 별바퀴가 원통의 핀보다 세게 튕길 수 있어 원반 오르골이 더 큰 빗살을 쓰고 더 크게 울린다고 설명합니다. 이 모형에서 원반 빗살판의 빗살은 두께가 원통 빗살의 두 배인 0.60 mm라서 C4 빗살이 43.2 mm입니다. 「속 보기」를 켜면 원반이 투명해져 별바퀴가 도는 모습을 볼 수 있습니다.

원반은 값이 싸서 오르골 한 대로 수백 곡을 연주할 수 있었고, 큰 모델은 동전을 받았습니다. 스미소니언의 레지나 오케스트럴 코로나 33호는 빗살 86개짜리 겹 빗살판으로 27인치 원반을 연주하고, 원반 12장을 차례로 바꿔 끼웁니다. 위트레흐트의 스펠클록 박물관은 원반 오르골의 전성기가 1910년 무렵 축음기와 라디오가 퍼지며 끝났다고 설명합니다.

오케스트리온

강철 빗살판이 나오기 훨씬 전부터 핀 원통은 종과 파이프를 울렸습니다. 9세기 바그다드의 바누 무사 형제는 물로 움직이는 피리를 설명했는데, 피리 구멍을 여닫는 레버 8개를 도는 원통의 핀이 차례로 눌렀습니다. 18세기 프랑스에서는 세리네트라는 작은 손풍금으로 새장 속 새에게 노래를 가르쳤습니다. 메트로폴리탄 미술관에 있는 1800년 무렵 미르쿠르에서 만든 세리네트는 원통 4개로 30곡을 연주합니다. 19세기와 20세기 초에는 같은 생각이 오케스트리온으로 커졌습니다. 파이프와 북과 종을 담고 스스로 연주하는 장입니다. 제벤의 소장품은 장신구와 코담배갑 속에 숨은 빗살판부터 기차역용 자동 악기와 큰 오케스트리온까지 이어집니다.

세 번째 장면은 작은 오케스트리온입니다. 길이 0.8 m인 나무 원통에 오르골 원통처럼 핀이 박혀 있습니다. 핀은 빗살을 튕기는 대신 건반을 들어 올리고, 건반에서 내려온 가는 막대가 파이프 하나 아래의 밸브를 엽니다. 풀무가 바람통을 가득 채워 두고, 북은 마디의 첫 박마다 칩니다.

파이프 길이는 열린 관의 물리에서 나옵니다. 양 끝이 열린 관 속 공기는 관 길이가 파장의 절반일 때 가장 쉽게 떨리므로, 소리의 속도 v = 343 m/s일 때 L = v / 2f입니다. C4 파이프는 343 / (2 × 261.63) = 0.656 m, C5 파이프는 그 절반인 0.328 m, F6 파이프는 0.123 m입니다. 실제 오르간 파이프는 이보다 조금 짧습니다. 열린 끝 바로 바깥의 공기도 함께 떨기 때문인데, 모형은 이 끝 보정을 무시했습니다. 장은 높이 1.72 m이고 0.3배로 보여 줍니다.

이 집안의 큰 기계는 지금도 연주됩니다. 스위스 제벤의 자동 악기 박물관에 있는 벨테 필하모니 오르간은 수리 도중 「Britannic」 도장 세 개가 나왔습니다. 타이태닉의 자매선을 위해 만든 오르간이었습니다.

이 모형에서 단순하게 한 것

  • 원통 빗살판의 빗살은 모두 두께 0.30 mm로 시작합니다. 실제 빗살판은 두께가 빗살마다 다르고, 빗살을 갈아서 하나하나 조율합니다.
  • 태엽 토크 곡선, 여섯 바퀴 감기, 0.04 g 납 추, 빗살마다 울리는 시간, 울림통 효과는 특정 오르골을 잰 값이 아니라 모형을 위해 정한 값입니다.
  • 빗살의 움직임은 실제보다 훨씬 크게 그렸고, 핀도 휴대폰 화면에서 보이도록 실제보다 굵게 그렸습니다.
  • 원반 오르골과 오케스트리온은 원통 무브먼트와 같은 18음, 같은 태엽과 날개를 씁니다. 실제 원반 오르골은 빗살 40개 넘는 빗살판을 두 벌 갖춘 경우가 많고, 실제 오케스트리온은 따로 동력 장치가 있습니다.
  • 소리는 위의 진동수로 합성한 것이라 음높이는 가깝지만, 특정 나무 상자나 파이프의 음색까지 흉내 내지는 못합니다.

오르골의 역사

기계 음악은 빗살판보다 훨씬 오래되었습니다. 핀 원통은 조율한 강철 빗살을 생각해 내기 몇 세기 전부터 시계 속 종을 울렸습니다. 1796년 제네바의 시계공 앙투안 파브르가 「망치도 종도 없는 카리용」을 등록했습니다. 핀이 조율한 금속 빗살을 직접 튕기는 장치입니다. 이 장치는 시계 안에 들어갈 만큼 작았고, 첫 원통 장치들은 시계, 회중시계, 코담배갑, 반짇고리 안에 들어 있었습니다. 스펠클록 박물관에 따르면 1815년 무렵부터 원통 오르골이 독립된 악기가 되었습니다.

업계는 스위스 쥐라에 자리 잡았습니다. 그곳 농부들은 긴 겨울 동안 시계 회사의 부품 일을 받아 했고, 1810년 무렵 생트크루아가 오르골 제작의 중심이 되었습니다. 초기 빗살판은 빗살 1개에서 6개짜리 조각을 이어 붙여 만들었습니다. 스미소니언의 한 코담배갑 오르골은 빗살판이 4개짜리 조각 16개입니다. 뒤의 제작자들은 빗살판 전체를 한 장에서 잘라 냈습니다. 1810년 무렵 스위스 무브먼트는 끝없는 나사로 속도를 다스렸고, 1850년대에는 큰 원통에 6곡에서 12곡이 들어가며 열쇠 대신 레버로 감았습니다. 제작자들은 여러 장치로 경쟁했습니다. 쉬블림 아르모니 오르골에서는 빗살판 두 개가 함께 울렸고, 니콜 프레르의 포르테 피아노 오르골에는 큰 소리용과 작은 소리용 빗살판이 따로 있었고, 종과 북, 긴 변주곡도 더해졌습니다.

그 뒤 1880년대와 1890년대에 원반 오르골이 나왔고, 다음에는 축음기가 나왔습니다. 옛 회사 대부분이 문을 닫았지만, 1865년 샤를 로이게가 생트크루아에 세운 로이게는 지금도 그곳에서 오르골을 만듭니다. 일본에서는 스와의 산쿄세이키가 1948년 「꼬마 한스」를 연주하는 시제품 6개를 만들었다가 빗살이 부러지는 일을 겪고, 그해 말 첫 500개를 출하했습니다. 대량 생산으로 18음 무브먼트가 싸졌고, 산쿄는 한때 세계 오르골 업계의 90% 이상을 공급했습니다. 2026년 일본기계학회는 1951년 무렵 만든 초기 18음 무브먼트를 기계 유산으로 지정했습니다.

원통에 넣는 곡은 모두 저작권이 끝난 지 오래입니다. 프리드리히 실러가 「환희에 부쳐」를 썼고, 이 시를 마지막 악장에 붙인 베토벤 교향곡 9번은 1824년 5월 7일 빈에서 초연되었습니다. 「자크 형제」 가락의 가장 오래된 필사본은 프랑스 국립도서관이 소장한 1780년 무렵 문서로, 제목이 「블레즈 형제」입니다. 「고요한 밤 거룩한 밤」은 1818년 성탄 전야에 잘츠부르크 근처 오베른도르프에서 처음 불렸고, 스티븐 포스터의 「오! 수재너」는 1848년에 처음 인쇄되었습니다.

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자주 묻는 질문

빗살 길이는 왜 다 다른가요?

빗살마다 음 하나에 맞춰 조율했기 때문입니다. 빗살 음높이는 길이의 제곱에 반비례하므로, 이 모형에서 가장 낮은 음은 30.6 mm 빗살, 가장 높은 음은 13.2 mm 빗살이면 됩니다.

빗살 폭을 바꾸면 음높이도 바뀌나요?

거의 바뀌지 않습니다. 외팔보 공식에서 폭은 단단함과 질량에 함께 들어가 지워집니다. 음높이는 두께와 길이가 정합니다. 넓은 빗살은 에너지를 더 많이 실으므로 주로 소리 크기가 달라집니다.

한 옥타브 높이려면 빗살이 얼마나 짧아져야 하나요?

길이를 √2로 나눠야 하므로 약 29% 짧아져야 합니다. 30.6 mm인 C4 빗살은 C5 빗살 길이인 21.6 mm가 됩니다. 길이를 절반으로 줄이면 두 옥타브 올라갑니다.

납 추는 왜 붙이나요?

빗살을 길게 만들지 않고도 음을 낮출 수 있기 때문입니다. 납 추를 단 저음 빗살은 더 짧아도 되므로 빗살판이 작게 유지되고, 무거운 빗살은 더 오래 울립니다. 이 모형에서는 0.04 g 추 덕분에 C4 빗살이 30.6 mm에서 22.2 mm로 줄어듭니다.

오르골은 왜 끝날 무렵 느려지나요?

태엽은 풀릴수록 약하게 밉니다. 날개 브레이크는 토크가 줄어든 만큼보다 속도가 훨씬 덜 줄게 만듭니다. 속도가 토크의 제곱근을 따르기 때문입니다. 이 모형에서 토크가 40% 줄면 곡은 약 22% 느려집니다.

날개가 없으면 어떻게 되나요?

태엽이 원통을 마구 돌려 곡이 너무 빨라집니다. 클라크의 수리 안내서는 끝없는 나사가 부러지면 다 감긴 원통이 한꺼번에 풀려 빗살판과 원통이 모두 망가질 수 있다고 경고합니다.

오르골을 손에 들고 있으면 왜 소리가 작은가요?

빗살만으로는 공기를 거의 움직이지 못합니다. 탁자나 나무 상자에 대면 떨림이 넓은 면으로 퍼져 훨씬 많은 공기를 움직이므로, 같은 오르골이 훨씬 크게 들립니다. 「울림통」을 끄면 모형에서도 이 차이를 들을 수 있습니다.

원통 하나에 몇 곡이나 넣을 수 있나요?

나란히 놓을 자리가 있는 만큼입니다. 곡이 하나 늘 때마다 다른 핀 줄 사이에 자기 핀 줄이 필요하고, 원통이 옆으로 움직여 곡을 고릅니다. 19세기의 큰 원통은 흔히 6곡에서 12곡을 담았습니다.

원반 오르골은 왜 원통을 밀어냈나요?

찍어 낸 강철 원반은 손으로 핀을 박은 원통보다 훨씬 싸고 몇 초 만에 바꿔 끼울 수 있어서, 오르골 한 대로 수백 곡을 연주할 수 있었습니다. 별바퀴가 핀보다 세게 튕기므로 소리도 더 컸습니다.

가온 도를 내는 오르간 파이프는 얼마나 긴가요?

열린 파이프는 길이가 파장의 절반쯤일 때 소리가 납니다. 소리의 속도 343 m/s에서 261.63 Hz인 C4의 파장은 1.31 m이므로 파이프는 약 0.656 m입니다. 한 옥타브 올라갈 때마다 길이가 절반이 됩니다.

이 페이지에서 내 곡을 만들 수 있나요?

만들 수 있습니다. 조작 탭을 열고 「내 곡 찍기」로 내려가세요. 격자를 누를 때마다 원통에 핀이 박히고, 모형이 다음 바퀴에서 그 음을 연주합니다. 트랙을 비워 처음부터 시작하거나 원래 곡으로 되돌릴 수 있습니다.

이 페이지는 저절로 소리가 나나요?

나지 않습니다. 재생을 누르거나, 소리를 켜거나, 빗살을 누르거나, 음을 찍기 전까지 모형은 조용히 돕니다. 브라우저는 방문자가 페이지에서 무언가를 누르기 전에는 소리를 막습니다.

용어

  • 빗살판: 조율한 빗살로 잘라 낸 강철판입니다.
  • 원통: 핀이 박힌 놋쇠 원통으로, 핀 배열이 악보 역할을 합니다.
  • 외팔보: 한쪽 끝만 고정되고 다른 끝은 자유로운 보입니다. 빗살이 그렇습니다.
  • 기본음: 빗살이 떨리는 가장 낮은 진동수로, 귀에 들리는 음을 정합니다.
  • 부분음: 기본음 위에서 함께 울리는 더 높은 진동 모드입니다.
  • 센트: 평균율 반음의 100분의 1입니다. 이곳의 과제는 양쪽으로 17센트(반음의 약 6분의 1)까지 받아 줍니다.
  • 태엽: 감은 힘을 저장하는 말린 강철 띠입니다.
  • 조속기: 공기 저항으로 속도를 일정하게 붙잡는 웜과 날개입니다.
  • 끝없는 나사: 날개를 돌리는 웜을 부르던 옛 이름입니다.
  • 공명추: 저음 빗살 밑에 붙이는 작은 납 덩어리입니다.
  • 별바퀴: 원반 오르골에서 원반의 움직임을 빗살에 전하는 여섯 갈래 바퀴입니다.
  • 오케스트리온: 오르간 파이프, 북 같은 악기를 담고 핀 원통이나 구멍 뚫린 두루마리로 스스로 연주하는 장입니다.
  • 세리네트: 새에게 노래를 가르치는 데 쓰던 작은 손풍금입니다.

출처

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