바이올린 현의 굵기와 장력의 관계

현의 장력(tension)은 페그와 테일피스 사이에 걸린 현이 잡아당겨지는 힘이다. 줄이 팽팽할 수록 진폭(swing)이 줄어 높은 음이 나니, 장력이 클 수록 높은 음이 난다 생각하면 된다. 그래서 페그를 감을 수록 음이 높아진다.

현의 굵기 또한 음높이에 연관되어 있으며 얇은 현일 수록 쉽게 진동하니 높은 음을 낸다.

현의 밀도도 음높이에 연관된다. 가벼울 수록 쉽게 움직이니 높은 음을 낼 것이다.
바이올린 현에선 단순 철선이 합성현(나일론선을 알루미늄으로 감은 권선)보다 밀도가 더 높을 것이다. 또한 같은 합성현이라도 알루미늄보다 텅스텐이 더 높은 밀도를 가진다.

이러한 특성을 식으로 표현한 것이 위의 식이다. L은 현의 길이, T는 장력, U는 단위 길이당 현의 무게(=굵기*밀도)이다.
다시 정리하면 현이 짧을 수록, 텐션은 강할 수록, 가벼운 현일 수록 높은 음이 난다.

이러한 과학적 관계를 기억하고 바이올린 현을 보면, 모든 현들은 테일피스에서 너트까지 같은 길이(L)를 가진다. 현의 무게(U)는 현의 재질과 굵기에 대해 결정된다. 모든 현에 같은 재질을 쓴다 했을 때 두께를 다르게 해야 각 현의 음을 만들 수 있을 것이다. 그래서 e현이 다른 현보다 얇다.
첼로 G/C 현 경우 현 두꺼우면 연주에 불편해질 수 있어, 무거운 텅스텐을 써서 낮은 음이 나도록 하면 현의 굵기를 줄일 수 있다.

제조사에서는 장력이 다른 현을 만드는게 아닌 굵기가 다른 현을 만든다. 이는 현의 굵기(U)가 커지면 같은 음을 내기 위해 장력(T)도 커져야 하는 이유에서이다. 그래서 게이지(gauge)라는 굵기의 단위가 장력을 대신해서 현에서 쓰이는 이유이다.
주로 e현이 여러 두께로 나오는데 다음 단어를 사용해서 표기한다.

• light = dolce = weich = soft
• medium = mittel
• heavy = stark = forte

장력과 그에 따른 음의 특징을 정리하면

	높은 장력현 = 무거운 현	낮은 장력현 = 가벼운 현	설명
연주에 드는 힘	높음	낮음	무거운 것을 움직이는데 더 힘이 듬.
음색	어둡고 따뜻한 소리	밝고 맑은 소리	무거우면 배음이 많아지고, 배음이 많으면 따뜻하게 느낌.
반응성	낮음	높음	무거울 수록 반응속도는 느림
음량	높음	낮음	움직이는데 들어가는 에너지가 크니, 출력도 커짐.
수명	짧음	김	장력이 쎄면 현의 피로도가 증가

이것은 같은 현에 대한 것으로, 현의 재질과 구조등도 음색에 영향을 끼치기에 다른 현이 장력이 다르다 하더라도 위의 특징을 따르는 것은 아니다.

애프터랭스(Afterlength)

아래 그림같이 테일피스부터 브릿지까지 현의 길이를 afterlength라 한다(그림에서 B). 미세조절기를 장착하면 애프터랭스가 달라질 수 있는데 이때 루프타입과 볼타입 미세조절기냐에 따라 애프터랭스가 달라질 수 있으며 이것이 음질에 어떤 영향을 끼치는가는 아직도 논란거리이다.

이를 정성적으로 해석해 보도록 하겠다.
우선 테일피스의 경우 비록 테일거트로 연결되어 있으나 현 하나가 좌우로 움직인다고 같이 움직이는 것이 아니기에 고정으로 본다.
그럴 경우 미세조절기를 테일피스에 붙은 고정으로 볼 것인가 현의 연장으로 볼 것인가에서 해석이 달라진다.
우선 미세조절기가 고정이라면 애프터랭스가 길수록 현길이(L)가 커진다. L이 커지면 T가 커져야 하므로 장력이 높은 현 효과가 나게 된다.
만약 테일피스가 현의 연장이라 보면 어떤 미세조절기냐에 상관없이 L은 일정하며 장력에는 영향을 끼치지 않는다. 그러나 현에 비해 무거운 미세조절기를 일종의 약음기(mute)가 생각하면 약음기를 브릿지에 붙일 수록 소리가 준다는 것을 생각해보면 애프터랭스가 긴게 유리하다.

참고

• A Guide to Choosing the Right Violin Strings
• Why Do Gauge and Tension Matter for Violin Strings?
• 현의 굵기, 장력과 소리와의 관계 고찰