포노앰프 왜 필요한가?

최윤욱의 아날로그 오디오 가이드

포노 단자를 찾아라!

앰프의 포노단자

 

턴테이블을 구입했으면 이제 레코드로 음악을 들을 수 있는 첫 단추는 무사히 채운 셈이다. 턴테이블이 있다고 곧바로 음악을 들을 수 있는 것은 아니다. 우선 사용하고 있는 인티 앰프나 프리앰프에 포노 입력 단자가 있는지 살펴보아야 한다. 만약 있다면 여기에 턴테이블에서 나온 톤암 케이블의 RCA 잭을 연결해 바로 레코드로 음악을 들을 수 있다. 그러나 2000년대 이후에 나온 대부분의 인티 앰프나 프리앰프는 포노단자를 갖추고 있지 않다. 우선 앰프의 뒷면을 보자. 앰프 뒷면에 RCA 잭을 꼽을 수 있는 단자가 서너 쌍(좌, 우) 배치되어 있을 것이다.

단자 위에 보면 CD, Tuner, Line, Aux 같은 글자가 보일 것이다. 글자 내용은 달라도 이런 단자들은 기능이 사실상 똑같다. 그래서 CD플레이어를 CD가 아닌 튜너나 Aux 어디에 연결해도 아무런 문제없이 소리가 잘 난다. 하지만 이런 보통 라인단자에 턴테이블을 연결하면 음악을 제대로 들을 수 없다. ‘Phono’라고 써진 단자가 있어야 턴테이블을 연결해 음악을 들을 수 있다. 그러니까 문제의 핵심은 Phono라고 써진 단자가 있느냐이다.

Phono라고 써진 단자가 있다면 거의 예외 없이 ‘Ground’나 ‘Earth’라고 써진 RCA 단자와 다른 형태의 한 개 뿐인 단자가 있을 것이다. 어스 단자는 보통 너트로 풀고 조일 수 있는 구조로 되어 있다. 가끔 글자가 아닌 ‘

’ 같은 기호로 표현되어 있는 경우도 있다. 이것이 바로 일반 소스기기인 CD플레이어나 튜너와 달리 턴테이블에만 있는 어스(그라운드)선을 연결하는 단자다. 턴테이블은 좌우 한 쌍의 RCA 단자를 연결하고 이 어스 단자도 연결해주어야 ‘웅~’ 하는 험1) 없이 음악을 즐길 수 있다.

앰프에 포노단자가 없다고 낙담할 필요는 없다. 포노앰프만 추가하면 앰프에 포노단자가 있는 경우보다 더 좋은 아날로그 음을 즐길 수 있다. 물론 포노앰프를 새로 사야 하는 부담이 있기는 하다. 그렇지만 앰프에 한 몸으로 들어가 더부살이 하는 포노단자보다 혼자 독립되어 있는 포노앰프의 소리가 더 좋다. 앰프 한쪽에 자리를 차지하고 있는 포노단은 전기적으로 프리앰프의 간섭을 받을 수밖에 없다. 1백배 이상 증폭해야 하는 포노의 특성상 프리앰프에서 발생한 노이즈가 유입되기 쉽다. 이에 비해 독립된 포노앰프는 별도 전원을 공급받고 외부와 격리된 공간에서 증폭이 이루어져 노이즈 차단에 유리하다. 앰프에 포노단자가 있다면 간편하게 아날로그 음을 즐길 수 있지만, 포노단은 포노앰프에 비해 노이즈도 많고 음질도 밀리는 경우가 대부분이다.

 

포노앰프는 무슨 일을 하는가?

자, 이제 본격적으로 포노앰프의 역할에 대해서 알아보자. 왜 턴테이블에서 나온 케이블을 앰프에 바로 연결하면 소리를 들을 수가 없다는 것일까? 그 이유를 따져보면 포노앰프가 어떤 역할을 하는 것인지 자연스럽게 알게 된다. 실제 앞서 얘기한 CD나 Tuner, AUX 같은 라인단자에 그냥 턴테이블을 연결해보면 소리가 나기는 한다. 다만 제대로 된 소리가 아니다. 볼륨을 끝까지 올려도 모기 소리처럼 작은 소리만 난다. 왜 이렇게 되는 것일까? 신호가 작으면 소리가 작게 난다는 것쯤은 누구나 짐작할 수 있을 것이다. 그래서 턴테이블에서 나오는 신호가 CD플레이어에서 나오는 신호보다 아주 작기 때문이라고 추측할 수 있을 것이다.

 

전기신호 1백배 증폭

CD플레이어나 튜너, 카세트덱에서 나오는 전기신호는 최대 1V 정도이고 보통은 0.3V 정도 된다. 일반 건전지가 1.5V 정도니 그리 큰 전기(전압)는 아닌 셈이다. 그런데 MM 카트리지가 레코드를 긁으면서 발생시키는 전기신호는 3mV정도 밖에 안 된다.1) 0.3V를 mV단위로 환산하면 300mV가 된다. 3mV인 MM 카트리지 신호를 CD플레이어나 튜너 수준인 300mV가 되게 하려면 1백배 증폭해야 한다. 증폭이라는 단어가 낯설 수도 있는데 쉽게 얘기하면 뻥튀기를 한다는 것이다. 쌀을 뻥튀기 하면 크기가 커지듯 3mV를 1백배가 되게 뻥 튀겨서 일반적인 CD플레이어의 출력 수준인 300mV가 되게 만든다는 것이다. 그래서 MM 카트리지를 장착한 턴테이블에서 나온 RCA 단자를 바로 라인단에 연결하면 볼륨을 한참 올려도 모기소리만 하게 나오는 것이다. 결국 포노앰프의 첫 번째 역할은 MM 카트리지의 작은 전기신호를 CD플레이어나 튜너 같은 기기에서 나오는 수준으로 증폭하는 것이다.

여기서 하나 짚고 넘어갈 문제가 있다. 포노앰프는 MM 카트리지의 신호를 1백배 증폭하는데, 단순히 신호만 증폭되는 것이 아니고 턴테이블에 들어오는 60Hz 교류전원에서 유도되는 미약한 노이즈도 똑같이 1백배 증폭된다. 미약한 노이즈라도 1백배로 증폭되면 상당히 큰 소리가 된다. 이것이 바로 60Hz의 ‘웅~’ 하는 험이다. 원인이 교류전원에서 비롯된 것이라 전원 험이라고도 부른다.

그럼 포노앰프의 역할은 MM 카트리지에서 나온 미약한 전기신호를 1백배 증폭하기만 하면 되는 것일까? 3mV를 1백배 증폭해서 300mV로 만들어 일반 CD플레이어나 튜너의 출력 수준으로 만들어주었으니 이젠 된 것 아니냐고 생각할 것이다. 그렇게 간단히 증폭만 해줘서 문제없다면 좋겠는데 실상은 그렇지가 않다. 그냥 백배로 전기신호만 증폭해서 앰프에 연결해보면 그 이유를 단번에 알게 된다. 고음은 엄청나게 세고 저음은 양이 적은 이상한 소리가 난다. 왜 그럴 수밖에 없는지 그 이유를 알아보자.

사람이 들을 수 있는 소리의 주파수는 20Hz에서 20,000Hz 까지라고 알려져 있다. 헤르츠(Hz)라는 생소한 단위가 나왔는데 별로 어려운 내용이 아니다. 1초 동안 몇 번 출렁거렸나를 나타내는 단위다. 예를 들어 독수리가 날면서 1초 동안 날개를 20번 퍼덕거렸다면 20Hz인 것이다. 독수리가 1초 동안 20번 날갯짓을 해서 날고 있다면 20Hz의 ‘퍼드덕 퍼드덕’ 하는 저음을 낸다.2) 크기가 훨씬 작은 모기는 1초 동안 20번 날갯짓을 해서는 제대로 날 수 없다. 보통 초당 600번은 날갯짓을 해야 한다. 그래서 모기소리는 상대적으로 높은 음인 ‘앵~’ 하는 소리를 낸다. 여기서 소리가 낮은 저음이냐 높은 고음이냐는 결국 초당 몇 번 퍼덕거리느냐 하는 횟수로 결정된다는 것을 알 수 있다.

 

저음은 줄이고 고음은 늘려 원래 신호에 가깝게 재현

좀 더 생각을 진전시켜보자. 저음을 내는 독수리는 날개가 크고, 상대적으로 고음을 내는 모기는 날개가 작다. 곰곰이 생각해보면 그럴 수밖에 없다. 왜냐하면 독수리처럼 큰 날개를 1초에 600번이나 퍼덕거리게 하는 건 쉽지 않고, 모기가 조그만 날개로 1초에 20번 퍼덕거려서는 제대로 날 수 없기 때문이다. 날개가 큰 독수리가 날갯짓을 할 때 위아래로 움직이는 거리는 족히 50cm는 될 것이고, 날개가 작은 모기는 기껏해야 3mm 정도 움직일 것이다. 날개가 움직이는 거리를 굳이 언급한 이유는 진폭을 설명하기 위해서다. 저음을 내는 독수리 날개의 진폭은 50cm나 되고 모기 날개의 진폭은 3mm에 불과하다.

주파수와 진폭

 

살펴본 대로 저음은 진폭이 아주 크고 고음으로 갈수록 진폭이 작아진다. 위의 그림은 인간이 들을 수 있는 주파수 대역의 진폭을 간단히 표시한 것이다. 낮은 주파수인 20Hz는 진폭이 엄청 크고 20,000Hz의 고음은 진폭이 극히 미미할 정도로 작다. 음악 소리는 저음부터 고음까지 골고루 섞여 있어서 그대로 레코드에 심으려면 진폭이 큰 저음을 기준으로 아주 넓은 소릿골이 될 수밖에 없다. 저음을 기준으로 한 넓은 소릿골을 레코드 면에 그대로 새겨 넣으면 채 몇 분의 음악 밖에는 심을 수가 없다. 레코드 면에 보다 긴 시간의 음악을 심기 위해서 진폭이 큰 저음을 줄일 수밖에 없다.

저음만 줄이면 음악신호를 레코드에 새겨 넣는 문제가 모두 해결될까? 그렇지 않다. 높은 고음은 진폭이 너무 작아서 저음과 반대로 카트리지의 바늘이 제대로 추적할 수 없다. 그래서 주파수가 높은 고음의 진폭은 일정한 크기 이상이 되도록 늘려야 바늘이 효과적으로 소릿골을 추적할 수 있다. 이렇게 주파수가 높은 고음의 작은 진폭을 늘리면 일정한 크기의 카트리지 바늘로도 쉽게 추적할 수 있다.

저음은 진폭을 줄이고 고음은 진폭을 일정 수준으로 늘리는 것은 녹음된 소리를 레코드에 심기위해 필히 거쳐야 하는 이퀄라이징 과정이다. 또 이퀄라이징이라는 생소한 단어가 나왔다. 별 뜻이 아니고 음의 크기를 늘리고 줄인다는 뜻이다. 집안에 콤포넌트 오디오를 살펴보면 아래 사진과 비슷한 이퀄라이저라는 것이 있을 것이다. 아래위로 움직일 수 있는 노브가 있고 그 아래 주파수 대역을 나타낸 숫자가 있다. 이 노브는 보통 중간에 있는데 위로 올리면 그 주파수대의 소리가 커지고 아래로 내리면 작아진다. 쉽게 얘기하면 소리를 레코드에 심기 위해서 저음 쪽 노브는 내려서 소리 크기를 작게 하고 고음 쪽 노브는 올려서 소리를 크게 만드는 것이다. 이렇게 저음은 줄이고 고음은 늘리는 과정을 거친 후에 레코드에 음을 새기게 되는 것이다.

 

이퀄라이저

 

 

RIAA 보정이란 무엇인가?

레코드를 생산하던 초창기에는 몇 Hz 이하의 저음을 얼마나 줄이고 몇 Hz이상의 고음을 얼마나 늘리냐 하는 것이 회사마다 달랐다. 저음을 어느 지점에서 줄이고 고음은 어디부터 늘리는가 하는 수치는 회사마다 달랐지만 저음은 줄이고 고음은 늘려서 레코드에 심는다는 기본 원칙은 동일했다. 음반사마다 수치가 다르다 보니 같은 녹음이라도 음반사가 다르면 레코드에서 전혀 다른 소리가 나기 일쑤였다. 이런 문제는 표준을 정하면 간단하게 해결이 된다. 결국 1955년 미국음반산업협회(RIAA. Recording Industry Association of America) 주도로 표준을 정하게 된다. 이 때 표준으로 채택된 RIAA 커브가 레코드에 음악을 심을 때 표준 규격으로 자리를 잡게 된다.1)

녹음된 음악 신호를 레코드에 효율적으로 새겨 넣기 위해 저음은 줄이고 고음은 늘렸다는 것을 알게 되었다. 그렇다면 레코드에 새겨진 신호를 뽑아내서 다시 음악신호가 되게 하려면 반대의 과정을 거쳐야 할 것이다. 저음은 줄인 만큼 다시 늘려주고 고음은 늘린 만큼 다시 줄여줘야 원래 녹음된 음악신호와 같아질 것이다. 이와 같이 저음은 늘리고 고음은 줄여서 원래의 음악신호와 같아지게 하는 과정을 RIAA 보정이라고 부른다. RIAA 규격에 맞춰 레코드에 심은 소리를 원래 상태로 회복하는 것을 RIAA 보정이라고 부른다. 이 RIAA 보정 과정은 마땅히 포노앰프가 해줘야 하는 일이다. 앞 페이지 그림의 첫 번째와 두 번째 그림은 녹음된 원 신호에서 RIAA 규격에 의해 저음은 줄이고 고음은 늘려서 레코드에 심는 과정을 보여준다. 두 번째와 세 번째 그림은 레코드에서 나온 신호를 저음은 늘리고 고음은 줄여서 원래의 음악신호로 원상복구(RIAA 보정)하는 과정을 보여준다.

RIAA 보정 과정

RIAA 커브 적용

 

레코드에 심어진 신호

 

포노앰프를 통해 RIAA 보정이 이루어진 신호

 

독립된 포노앰프는 MM 카트리지에서 나온 저음은 적고 고음은 늘어난 신호를 원상태로 회복시키고 튜너나 CD플레이어 수준의 전기신호로 증폭하는 두 가지 일을 하게 된다. 따라서 포노앰프는 턴테이블과 프리앰프나 인티 앰프 사이에 설치해야 한다. 턴테이블에서 나온 좌우 신호선과 어스선을 포노앰프의 입력단자에 연결하고 포노앰프의 출력단자를 프리앰프나 인티 앰프의 입력 단자에 연결하면 된다.

 

턴테이블과 포노앰프 연결

 

 

포노앰프 살펴보기

이제 포노앰프가 하는 일을 충분히 이해했을 것이다. 첫 번째는 레코드에서 나온 신호를 약 1백배 정도 뻥튀기 해주는 일이고 두 번째는 저음은 늘리고 고음은 줄여 원래 녹음된 신호에 가깝게 만들어주는 것이다. 말로 하면 간단한데 백배 증폭하는 것이 생각처럼 쉽지 않다. 신호를 1백배 증폭하면 노이즈도 같이 1백배 증폭되기 때문이다. 노이즈는 효과적으로 줄이면서 신호만 증폭해야 하기에 포노앰프 설계자의 실력이 뛰어나야 한다. 그래서 앰프 제작자들 사이에선 포노앰프 만들기가 제일 어렵다고들 한다.

전기신호를 증폭하는 소자로 진공관과 트랜지스터(TR)를 주로 사용한다. 진공관은 음색이 따뜻하고 섬세해서 잘 만들기만 하면 트랜지스터보다 더 아날로그다운 소리를 내준다. 그러나 진공관은 크기가 커서 상대적으로 주변으로부터 노이즈 유입이 더 잘 되는 편이라 제작이 어렵다. 이런 이유로 비싸지 않은 입문용에서는 진공관 포노앰프가 드물다.

지금까지 MM 카트리지에 연결해서 사용하는 MM용 포노앰프에 대해서 살펴보았다. 만약 MM 카트리지보다 출력신호가 1/10 불과한 MC 카트리지1)를 사용하고 싶다면 MM용 포노앰프 앞에 적은 출력을 10배 정도 증폭해서 보충해주는 승압트랜스나 헤드앰프가 추가로 있어야 한다. 포노앰프 중에는 저출력의 MC 카트리지까지 사용할 수 있는 제품이 있는데 입문용에서는 흔치 않은 편이다. 아날로그에 입문하는 입장에서 MM포노단이 달린 프리앰프를 구입하거나 MM용 포노앰프를 선택하는 것이 무난하다. MC 카트리지라 하더라도 1.5~2mV의 고출력을 내는 고출력 MC 카트리지는 MM용 포노앰프에 승압트랜스나 헤드앰프 같은 추가 장치 없이 직접 연결해 음악을 들을 수 있다. 물론 앰프의 볼륨을 좀 더 올려야 적당한 음량으로 음악을 들을 수 있다.

포노앰프를 선택할 때 몇 가지 살펴보아야 할 것이 있다. 우선 증폭률이 최소한 40dB(약 1백배)은 되어야 한다. 두 번째로 보아야 할 것은 S/N비라고 부르는 신호 대비 잡음비율이다. 수치가 높을수록 잡음이 적은 것으로 보통 MM용 포노앰프를 기준으로 75dB 이상 되어야 한다. 이론적으로야 숫자가 높을수록 잡음이 적지만 스펙만 믿을 수는 없다. 똑같이 80dB의 S/N비라고 되어 있어도 실제 시청에서 느끼는 잡음의 차이는 분명 존재한다. 이 때문에 각각의 포노앰프에 대한 스펙을 따로 기재했지만 본문에서 청감상 잡음이 어느 정도인지도 밝혔다.

아날로그에 처음 입문하는 입장에서는 상대적으로 고가인 진공관 포노앰프보다 가격이 저렴하면서도 노이즈가 적은 트랜지스터 방식의 포노앰프를 구입하는 것이 좋다. 특히 최근에는 집적회로인 IC를 사용한 소형 포노앰프가 많다. 크기가 작다고 우습게 보아서는 안 된다. 작아도 음질이 상당히 좋은 제품이 많다. 꼭 진공관이고 덩치가 커야만 좋은 소리를 내는 것은 아니다.

앞으로 소개할 포노앰프는 실제 리뷰나 시청을 통해 그 음질을 확인한 제품 중에서 선별했다. 소리가 좋아도 가격이 비싸면 입문용으로 맞지 않아서 제외하고, 현실적으로 입문자가 선택하기에 부담이 적은 가격대에서 음질이 좋은 것만을 골랐다. 특히 진공관 포노앰프는 상대적으로 가격이 저렴하면서도 음질이 좋은 국산 제품을 중심으로 소개할 생각이다. 어느 제품을 선택해도 문제는 없지만 포노앰프마다 소리의 특징이 각기 다르기 때문에 자세히 읽어보고 선택하는 것이 좋다.

 

Tip

잡음이 적은 포노앰프를 고르는 한 가지 방법?
포노앰프의 케이스 재질이 무엇인지 확인한다. 철로 케이스를 만든 제품이 잡음과 노이즈가 적다. 이유는 자성체인 철이 자기장까지도 막아주기 때문이다.

 

  

[네이버 지식백과] 포노앰프 살펴보기 (최윤욱의 아날로그 오디오 가이드, 2010. 5. 4., 최윤욱)