전기에 대한 오해와 진실

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전기에 대한 오해와 진실 (1)

전기에 대한 오해와 진실 (1)

협주곡 ・ 2024. 11. 10. 12:43

 

저는 사회적으로 권위 있는 사람이 아닙니다. 독학으로 10년 이상 공부한 독학파입니다.

만약 제가 제 개인적인 주장을 반복하면 아무도 제 글을 읽지 않을 것입니다.

따라서, 제 블로그는 저의 주관적인 견해를 어필하지 않습니다.

제 블로그에 올린 기술적 내용이나 음악에 관한 모든 글은 전문가의 전언 및 백과사전 등으로 구성된다는 점을 다시 한번 강조 드립니다.

쉽게 말해서, 믿어달라는 말씀입니다. ㅋㅋㅋ

 

 

오늘은 미국의 전원 장치 및 케이블 전문 회사인 순야타 사장님과의 인터뷰 자료에서 발췌한 내용입니다.

개인적으로 저는 순야타 사장님의 주장에 100% 공감하는 입장입니다.

 

전기는 전기장 (Electric Field)과 자기장 (Magnetic Field)으로 구성되어 있는 “파동에너지”의 이동 현상입니다.

 

여기서 “Field”는 한자로 “마당 場”자를 씁니다.

즉, 전기나 자기 에너지가 미치는 범위 (장소, 場所)를 의미합니다.

​

음장 (Sound Field) 또한, “음파가 전파되는 물질 매체 (즉 공기)의 영역 (Merriam-webster)”을 말합니다.

따라서, 거실에서 오디오를 하면 거실이, 방에서 오디오를 하면 방이 음장 (Sound Field)이 됩니다.

​

“Sound Field”는 오디오가 무대를 그려내거나 음상을 만들어 내는 입체감이나 공간감과는 전혀 관계없는 개념입니다.

음장은 공간 내 위치에 따라 음색의 변화를 설명하는 개념입니다.

 

 

소리 나 자기장과 같이 확산성을 갖은 모든 파동은 이동거리에 따라 에너지가 기하급수적으로 감소합니다.

원주 중심에서 바깥쪽으로 갈수록 밀도가 기하급수적으로 낮아지는 현상과 동일한 개념입니다.

 

또한, 동일한 거리를 이동해도 에너지가 큰 저음이나 저주파 보다 에너지가 작은 고음이나 고주파가 먼저 소멸됩니다.

 

 

파동은 진행 중 벽면과 같은 밀도가 다른 물체 (전기에서는 저항)를 만나면 일부는 흡수되어 열로 변환되고, 일부는 반사되며, 나머지는 통과합니다.

 

이는 소리 나 전기는 이동거리에 따라, 소리는 음색이 달라지고, 전기는 고주파 노이즈가 자동으로 낮아지게 된다는 것을 의미합니다.

이것이 수백 km 떨어진 송전 선로 중 유입된 노이즈가 집안까지 살아남지 못하고 중간에 소멸되는 이유입니다.

 

따라서 전기의 품질은 오디오에 가까울수록 품질관리에 더욱 유의해야 합니다.

전원 케이블은 송전 체계의 끝단이 아니라, 오디오 기기의 첫 단을 구성하는 부품 중 하나입니다.

 

 

전기에 대한 오해와 진실의 본론으로 돌아와서,

 

1) 파워케이블은 전원 송전 체계의 끝단이다 ?

파워케이블은 활성선과 중성선 및 접지선으로 구성되어 있습니다.

파워케이블을 오디오 기기에 꽂으면, 전기는 활성선을 통해 오디오 기기의 입력단인 전원 장치에 유입되고, 이후 중성선을 통해 빠져나갑니다.

​

즉, 오디오 기기는 전원공급 체계의 끝단이 아니라, 전기 순환체계의 한 가운데에 위치합니다.

 

 

2) 전기는 큰 물통에서 호수를 따라 흐르는 물과 같다 ?

물은 호수를 따라 한 방향으로 흐르지만, 60Hz 한전 전기는 한 방향으로 흐르지 않습니다.

한전 전기는 1초에 60회, +와 -가 교차되는 교류 (AC, Alternating Current) 전기입니다.

따라서, 도선 내 자유전자는 흐르지 않고 1초에 60회 앞뒤로 진동합니다.

 

또한, 전기는 윗물이 맑아야 아랫물도 맑다는 속담처럼 소스 기기에서 최종 스피커까지 1열로 흐르는 것이 아닙니다.

전원 케이블을 타고 오디오 기기에 유입된 전기는 제일 먼저 기기마다 설치되어 있는 “전원 장치”에 먼저 들어갑니다.

이곳에서 교류를 직류전기로 정류한 후, 회로에 유입되어 출력 신호를 만듭니다.

 

따라서 오디오에서 전기는 소스에서 스피커까지 1열로 연결된 것이 아닙니다.

모든 기기는 전원으로부터 “병렬”로 연결되어 있습니다. 윗물 아랫물의 개념이 아닙니다.

 

 

3) 전기는 외부 전자기파 등에 의해 오염된다 ?

전기는 도선을 따라 이동하는 에너지인 전기장 (Electric Field)과 도선 외곽을 에워싸고 있는 자기장 (Magnetic Field)으로 구성되어 있습니다.

 

외부 유입 노이즈는 도선 내부에 있는 전기장이 아닌, 외부를 둘러싸고 있는 자기장을 오염시킵니다. 따라서 도선 내에 있는 전기는 오염되지 않습니다.

단지, 변화된 외부 자기장에 의해 영향을 받습니다.

 

 

4) 차폐는 (1) 외부 유입 고조파나 인접한 전선에서 방사되어 들어오는 자기장의 영향을 차단하거나, (2) 내부 자기장이 인접한 외부 회선에 영향을 미치는 것 (이를 누화 (Cross Talk)라 합니다)을 차단하는 것을 말한다 ?

 

오디오에서 차폐의 주목적은 상기 (1) 번을 차단하기 위한 것입니다.

반면 자체적으로 방사되는 (2) 번을 억제하면, 오히려 자신의 전기계통에 좋지 않은 영향을 미치게 됩니다.

전기 자체가 태생적으로 자기장을 방사하도록 되어있기 때문입니다.

 

따라서 오디오에서의 차폐는 자신의 자기장 방사는 방해하지 않으면서, 동시에 외부에서 유입되는 자기장의 유입은 차단해야 합니다.

다시 강조하건대, 자신이 방사하는 자기장을 방사하지 못하도록 차단하면, 오히려 음질에 악영향을 줍니다.

​

차폐 (Shield)에는 2가지 방법이 있습니다. 바로 반사와 흡수입니다.

따라서 오디오 음질에 유리한 것은 자기장을 흡수해서 차폐하는 방식입니다.

광케이블이 오히려 음질이 좋지 않은 이유는 케이블 내부에 전자기 파동을 반사하는 물질로 피복되어 있기 때문입니다.

 

따라서, 오디오를 탑처럼 쌓아 올리거나, 책장같이 폐쇄된 장소에 설치하는 것은 스스로 음질을 까먹는 행위입니다.

이것이 바르게 설계된 전문 오디오 Rack을 사용해야 하는 이유입니다.

 

오디오 Rack의 설계는 전자파 흡수율이 높은 재질을 사용해야 합니다.

또한, 기기 간 좌우 및 위아래로 충분한 이격 거리를 확보하는 것이 중요합니다.

이 밖에, 전기는 진동하기 때문에 진동 흡수 성능도 좋아야 합니다.

 

이런 요구 조건 모두를 충족하는 재질이 바로 “마그네슙”입니다.

마그네슘 합금은 고가의 특허제품인 Mu-Metal을 제외하고 금속 중에서 가장 자기장의 흡수율이 높은 금속인 동시에, 진동 흡수율도 매우 높은 금속입니다.

​

앞뒤 돌아보지 말고 오디오 랙의 바닥 보드는 무조건 “마그네슘”으로 가는 겁니다.

그리고 방바닥과, 기기 간 위아래, 및 좌우 공간을 최대한 벌리는 겁니다.

전자기파의 강도는 이격 거리의 제곱에 반비례하기 때문입니다.

 

또한, 기기 자체 진동을 마그네슘 보드로 흡수하기 위해 오디오 새시와 마그네슘 보드를 마그네슘 슈즈로 직결하는 것이 좋습니다.

 

 

또 하나, 진동은 전기 자체에서도 유발되지만, 스피커에서 방사되는 음압에 의한 진동도 있습니다.

특히, 스피커 우퍼와 가장 근접해 있는 방바닥은 진동을 전파하는 주범입니다.

따라서 모든 오디오 기기와 오디오 Rack 및 스피커는 방바닥으로부터 철저히 분리 (Isolation) 되어야 합니다.

 

저는 카페 등에 올라온 오디오 사진을 보면, 제일 먼저 오디오 랙의 형태와 재질 및 바닥과의 Isolation (분리) 상태부터 봅니다.

이것으로 그분의 튜닝 실력을 1차로 판단합니다.

 

목재로 제작된 오디오 Rack은 진동 흡수 기능은 좋지만, 차폐기능은 약합니다.

참고하시기 바랍니다.

 

 

4) 전기는 한 방향으로만 흐른다 ?

도선 내 전자는 흐르지 않습니다. 전기장이라는 에너지만 이동합니다.

전기장이라는 에너지 또한 파동에너지이기 때문에 소리와 같이 “밀도가 다른 매개체, 즉 도선 내 저항”을 만나면 반사합니다.

이것이 케이블 단자나 콘센트의 재질이나 구조설계가 중요한 이유입니다.

 

가장 이상적인 케이블은 도선의 재질을 모두 동일하게 일치시키고, 도중에 단절이 없도록 설계하는 겁니다.

 

Dynamic Instantaneous Current Delivery (DTCD)는 임피던스 (교류 저항)가 매우 낮은 전기 도체 및 접점을 통해 “순간 전류 흐름의 일관성”을 유지하는 것입니다.

Dynamic Instantaneous Current Delivery성능이 향상되면, 소리의 충격 (the impact), 즉각성 (immediacy), 3차원적 무게 (three-dimensional weight) 및 타이밍 (timing in sound)을 보다 정확하게 전달하여 음질을 크게 향상 시킬 수 있다는 것입니다.

 

또한, 오디오에 사용되는 전기의 전류 요구량은 변화가 많습니다.

이런 순간 전류의 변화에 빠르게 대응하는 것이 오디오 케이블의 1차적 소명입니다.

​

따라서 전원 케이블 자체에 일정 수준 이상의 버퍼 (“지연”의 의미가 아니라 “완충제 (잠시 보유)”의 의미의 buffer입니다) 기능을 가질 수 있게 설계하는 것이 중요합니다.

 

오늘은 여기까지……

 

 

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전기에 대한 오해와 진실 (2)

 

전기에 대한 오해와 진실 (2)

협주곡 ・ 22시간 전

 

 

5) 전원 케이블이나 인터 및 스피커 케이블은 모두 전기가 흐르는 전기선으로 기본 원리는 같다 ?

 

인터 및 스피커 케이블은 프리앰프에서 파워앰프로 또는 파워앰프에서 스피커로 오디오 신호 (소리 신호)를 전도합니다.

오디오 신호 케이블의 품질은 수많은 주파수와 진폭으로 구성된 소리 신호를 변경 없이 얼마나 잘 전송할 수 있는지에 따라 결정됩니다.

 

모든 와이어 유형 (금속 재질)에는 특정 음향 특성이 있습니다. 은, 구리, 황동, 금 및 기타 모든 금속은 "음색"이 다릅니다.

그 이유는 금속마다 전기 저항치가 다르고, 전기의 주파수별 저항치는 더욱 다르기 때문입니다.

 

그림 (주파수별 교류 저항의 변화)

위 그림에서 재질별 저항치도 다르지만, 주파수별 저항치의 변화가 훨씬 더 큰 것을 알 수 있습니다.

특히, 10kHz 이상의 “고차 배음”에서 금속별 저항치의 상승 기울기가 급격하게 달라지는 것을 볼 수 있습니다.

 

위 그림에서는 8TC라는 재질이 그중에서 소리 신호의 순도 유지 성능이 가장 좋은 것으로 나타나 있습니다.

 

 

"반면에 전원 케이블은 신호를 전송하지 않습니다. 전원 케이블은 60Hz 단일 주파수로 구성된 AC 전력을 전도하고 있으며,

품질은 정상 상태 및 순간 전류를 전달하는 능력과,

연결된 구성 요소의 EMI를 처리하는 능력에 따라 결정됩니다.

 

또한, "전원 코드는 구성 요소가 활성선과 중성선으로 구성되어 있기 때문에 코드 길이를 늘리면 구성 요소 주변의 "버퍼 (완충제 (잠시 보유)" 크기가 증가합니다.

일반적으로 길이가 3피트 또는 1미터보다 짧은 전원 코드는 권장하지 않습니다.

 

 

6) 전기는 전기선을 따라 전도되기 때문에 외부 진동과는 아무 관련이 없다 ?

 

한전 전기는 1초에 60번 +/-가 뒤바뀌는 전기입니다. 따라서 도선 내 자유전자는 1초에 60번 앞뒤로 진동합니다.

 

또한, 진공관이나 인쇄회로 기판을 손가락으로 톡톡 치면 스피커에서 소리가 납니다.

TV 수신안테나 또는 급전선 ( Feeder, 무선 수신기와 안테나 사이를 잇는 도선 )이 바람에 흔들릴 때 TV 수상기 상에 위아래로 불규칙하게 플러터 (flutter) 노이즈가 나타납니다.

 

이처럼 물리적 외부 진동과 전기는 서로 서로 영향을 주고받습니다.

이것이 오디오에서 진동관리가 중요하다는 증거들입니다.

 

 

7) 전원 케이블을 연결할 때, 반듯이 극성을 맞춰야 한다 ?

 

극성 (polarity)은 “전극의 양극과 음극 또는, 자석의 남극과 북극이 가지고 있는 서로 다른 성질 (국어사전)을 말합니다.

+/- 가 1초에 60회나 바뀌는 교류 전기에서 “극성 (+/-)을 맞춘다"라는 표현은 잘못된 표현입니다.

 

활성선 (Hot line)과 중성선 (Neutral line) 및 접지선 (Earth)으로 구성된 교류 전기를 사용하는 오디오에서 Hot Line을 맞추는 것을 “Phasing”이라 합니다.

우리말로는 “전원의 위상 맞추기” 또는 “활성선 맞추기” 등으로 번역할 수 있겠습니다.

 

뒤바뀐 전원의 위상 연결은 음악의 재생과 오디오 장치 성능에 부정적인 영향을 미칩니다.

“전원의 위상 맞추기”는 주로 표준 전원 공급 장치 ( 변압기 + 정류기 + 필터링 )를 사용하는 포노 프리앰프, DAC, 파워앰프 또는 프리 앰프에서 많은 변화가 나타납니다.

 

반면, 스위치 모드 전원 공급 장치를 사용하는 DVD 플레이어 나, CD 플레이어와 같은 장치에서는 “Phasing” 영향을 덜 받는 것으로 알려져 있습니다.

 

Phasing이 정확하게 되어 있을 때 나타나는 효과는,

- Better dynamics ( 다이내믹 개선 )

- Better restitution of micro-details ( 마이크로 디테일 재생력 향상 )

- More precise and stable sound scene ( 보다 정밀하고 안정된 사운드 이미지 개선 )

- More fluidity ( 음색의 유려함 개선 )

- Less noise ( 노이즈 감소 )

- Less aggressiveness ( 사나운 음색의 완화 )

 

상기 “안정된 사운드 이미지 개선”은 “음상 (Sound Image)의 정위감 (定位感, Image Specify or Image Localization)”을 말합니다.

즉, Sound Stage 상에 모든 악기가 각자의 위치에서 흔들림 없이 확고히 자리 잡는 것을 말합니다.

 

소리를 구성하고 있는 높고 낮은 수많은 주파수들 중, 높은 주파수는 천장 쪽으로 올라가고, 낮은 주파수는 방바닥 쪽으로 깔려 나오는 오디오가 있다면, 그것은 정위감을 잃어버린 겁니다.

 

세상의 모든 소리는 눈으로 보이는 위치와 귀로 들리는 위치가 일치해야 합니다.

첼로는 첼로가 위치한 곳에서 소리가 나오고, 악기 중에서 가장 낮은 음정을 내는 콘트라바순도 악기가 위치한 곳에서 소리가 납니다.

 

이런 너무나 상식적인 이야기를 반복해서 강조해야 하는 제 자신이 슬퍼집니다. ㅠㅠ

 

이상입니다.