파워앰프의 입력부, 출력부, 조작부와 기본적인 설정 방법에 대해 설명하고, 그라운드 루프 현상과 장비 간의 기준레벨에 대해 정리해 본다.
이제까지 길고 긴 글들을 읽느라 고생 많았다. 1회에서 12회에 이르기까지, 우리는 소리가 무엇인지, 음향시스템으로 어떻게 소리를 입력받고 예쁘게 조정하는지 기본적인 것들을 살펴보았다. 그리고 드디어! 우리가 만든 예쁜 소리들을 사람들에게 들려주기 위한 단계, [입력]-[가공]-[출력]의 마지막 부분인, [출력]에 대한 이야기를 할 시간이 다가왔다!
믹싱콘솔의 출력은 라인레벨이다. 라인레벨 신호는 대충 헤드폰 정도 크기의 스피커를 구동할 정도의 힘을 가지고 있다. 하지만, 그 이상으로 스피커가 커지면, 힘 없는 갓난아기가 5톤 트럭을 밀어대는 상황이 된다. 아무리 밀어봐야 꼼짝하지 않는 것처럼, 스피커에서는 아무 소리도 들리지 않는다는 얘기다. (사실, 들리기는 들릴 것이다. 너무나도 작아서 사람의 귀로는 절대 들을 수 없는 크기라서 문제지)
파워앰프의 역할
그럼, 이 연약한 라인레벨의 신호를 가지고 큼지막한 스피커를 구동하기 위해서는 어떻게 해야 할까? 큰 신호로 증폭시켜 주면 된다. 이 역할을 하는 장비가 이번 강좌에서 알아볼 전력 증폭기(Power Amplifier) 되겠다.
그 역할이 단순한 만큼, 조정할 부분도 그리 많지 않다. 하지만. 파워 앰프가 괜히 전체 음향 시스템에서 가장 (부피대비) 무겁고, 전기를 제일 많이 잡아먹는 게 아니다. 잘못된 조작이 이루어지면 그 결과도 수천~수만 배 증폭되어 나타나며, 극단적인 상황에서는 생명과 재산에도 직접적인 피해를 줄 수 있는 장비이다. 확실하게 알고, 정확하게 조작해야 하는 장비이다. 하지만 언제나 말했든 너무 쫄 필요는 없다. 자신감을 가지고, 파워앰프에 대해 하나씩 알아보도록 하자. 이번 강좌의 교보재는, Crown의 MA-3600VZ 되겠다.
많은 음향 회사 중, 오로지 파워앰프 하나만 들입다 파는 회사인 Crown의 MA-3600VZ 파워앰프는, 크기대비 강력한 출력과 성능으로 많은 인기를 얻었던 모델이며, 출시되고 많은 시간이 흐른 지금까지도 현역으로 사용되어 중고거래가 활발한 제품이다. 이제까지 봐 왔던 음향 장비들과 다르게, 파워앰프의 조작부와 연결부는 매우 단순하며, 장비들 간의 차이가 크지 않다. 하나씩 살펴보기로 하자
Front Panel - 파워앰프의 전면부
일단 전면부를 살펴보기로 하자. 필자, 그림 준비했다. 크라운에서 고맙게도 각 부분에 이미 태그까지 붙여 둔 그림 되시겠다. 설명 순서는 (필자의 마음에는 안 들지만) 태그의 알파벳 순서로 하도록 하겠다.
A : 먼지필터
이 부분은 외부의 차가운 공기가 앰프 내부로 들어가는 공기 흡입구이다. 파워앰프는 음향시스템을 구성하는 요소 중 전기를 가장 많이 먹는 장비다. 전기를 많이 먹는다는 얘기는 열이 많이 발생한다는 얘기로, 파워앰프들은 내부 회로를 냉각하기 위해 팬을 장착하고 있다. 환경에 따라 다르지만, 1년 정도년정도 쓰면 필터에 먼지가 꽉 들어찬 모습을 볼 수 있다. 귀찮다고 생각하지 말고, 정기적으로 빼내어 털어주자. 필터관리만 제대로 해도 파워앰프의 수명과 성능을 오래 유지할 수 있다.
앰프에서 발생하는 열은 생각보다 매우 뜨겁다. 앰프가 동작하는 동안 이 구멍을 막으면, 앰프가 얼마 지나지 않아 뻗어버리는 경험을 하게 될 것이다.
B : 레벨 놉(볼륨)
앰프의 출력 크기를 조절하는 볼륨이다. 이 앰프는2 채널 입력을 가진 스테레오 앰프이다. 왼쪽 놉은 CH1 (보통 LEFT), 오른쪽 놉은 CH2 (보통 RIGHT)의 증폭 정도를 조절한다. MA-3600의 볼륨은 부드럽게 연속적으로 돌아가지 않고, 돌릴 때 칸칸이 걸리며 드르륵 하고 돌아간다.
C : SIGNAL / IOC
해당 채널의 출력 레벨에 비례해서 녹색 LED가 점등된다. 녹색불이 어두우면 신호가 작다는 소리이고, 녹색불이 밝으면 신호가 크다는 의미이다. 앞서 믹싱콘솔에서 입력신호의 유무를 나타내는 ‘SIG’와 같은 역할이다.
IOC (Input-Output Comparator : 입출력 비교기)라는 표시도 되어 있는데, IOC는 크라운 파워앰프의 고유 기능 중 하나이다. 입력신호와 출력신호를 비교하여, 출력신호가 찌그러지거나 하면 LED가 짧게 깜빡이며 경고를 보내준다. 또한, 입력신호가 너무 커서 잘릴 경우 (Clip) 에도가 길게 깜빡이며 오퍼레이터에게 경고해 준다.
타사 파워앰프에도 비슷한 역할을 하는 LED들이 (보통은) 존재한다. 물론 달고 있는 이름은 좀 더 직관적일 것이다.
D : ODEP(Output Device Emulation Protection)
ODEP 역시 크라운의 고유 기능으로, 문제가 생겨서 동작이 정지했을 때 주황색 LED가 켜지게 된다. 타 사의 앰프들도 동일한 기능의 LED들이 존재한다. 일반적으로 파워앰프들에게 있어 문제가 되는 상황들은,
- 과열 (Overheat)
- 저전압 (Low Volt) 또는 과전압 (Over Volt)
- 단락(short : 스피커 선의 쇼트) 또는 무부하(No load : 스피커 선의 단선)
등이 있다. 그리고 위의 상황들은 모두 앰프가 고장 나거나, 앰프에 불이 날 수 있는 심각한 문제 들이다. 결론만 말해서, 이러한 경고 LED는 들어오면 안 된다. 만약 들어왔다면 다행히도 문제가 커지기 전에 앰프가 먼저 알아채고 동작을 정지했다는 의미이다. 문제의 원인을 즉각 찾아 조치해야 한다.
E,F : 동작LED와 스위치
크라운에는ENABLE이라 표시되어 있지만, 파워 앰프의 전원 스위치라고 생각하면 된다. 아마도 파워앰프에서 가장 많이 건드리게 될 스위치일 것이다. 스위치를 누르면 빨간 LED가 들어온다.
여기서 한 가지 꼭 기억해야 할 사항이 있다. 음향시스템은 많은 장비들이 연결되어 있다. 이 장비들을 켜고 끌 때에는 꼭 지켜야 할 순서가 있다. 바로,
“켤 때는 입력부터, 끌 때는 출력부터”
같은 의미로,
“켤 때는 마이크부터, 끌 때는 스피커부터”
이다. 키보드와 파워앰프가 1:1로 연결되어 있는 아주 간단한 시스템을 생각해 보자. 앰프가 켜져 있는 상태에서 키보드의 전원을 켜거나, 케이블을 연결하거나 하면 무슨 일이 생길까? 키보드가 켜지는 순간의 돌입전류 또는, 케이블을 연결하는 순간의 스파크 등으로 인해 의도하지 않은 아주 큰 레벨의 신호가 생성되고, 이것이 키보드와 연결된 파워앰프의 입력신호로 전달되게 된다. 그리고 앞에서 파워앰프는 신호를 수만 배 증폭시키는 장비라고 했다. 결국, 원하지 않는 신호가 파워앰프를 통해 수만 배 증폭되어 출력된다는 얘기다. 앰프를 끄지 않고 악기 등을 끄고 켜거나 연결하면 발생하는 ‘펑~!’ 소리의 정체가 바로 이것이다.
이 소리는 순간적인 펄스(Pulse)이며, 그 레벨이 매우 크다. 그렇기 때문에 그 신호를 입력받는 장비에 부담을 주고, 스피커가 문자 그대로 ‘터져 나가게’ 만든다.
반면, 파워앰프를 제일 마지막에 켠다면? 이미 앞의 장비들이 전원이 켜져서 안정화 된 상태로, 돌입 전류 등이 전달될 일이 없다. 이런 이유로 전원을 켜고 끌 때 순서를 지켜야 하는 것이다. 이 순서는, 음향 엔지니어라면 누구나 당연히 기억하고 있어야 할 것이다.
파워앰프 백패널
G : Power Cord
파워앰프에 전원을 공급하는 전원 케이블이다. 출력이 그리 크지 않은 경우에는 커넥터 타입으로 되어 있기도 하지만, 이 앰프의 경우 출력이 크고 소모하는 전류가 커서, 커넥터 없이 굵은 선이 바로 나와 있으며, 선의 끝에 원하는 형태의 콘센트를 직접 달아주게 되어 있다.
앞서, 파워앰프는 음향장비 중에서 가장 전기를 많이 잡아먹는 놈이라 한 바 있다. 파워앰프의 출력은 보통 와트(Watt, W로 표시한다)로 표시되는데, 스피커에 전력을 얼마나 전달해 줄 수 있나 표시하는 단위이다. 그리고 보통 파워앰프의 모델명에 적힌 숫자는, 이 앰프의 정격 출력을 의미한다.
우리가 보고 있는 MA-3600 파워앰프는 약 3600W의 출력을 낼 수 있는 앰프이다. (물론, 연결 구성과 신호 특성에 따라 출력의 크기는 달라진다.) 그리고 그 힘은, 이 전원 케이블을 통해 공급받는 전원에서 나온다. 우리나라의 상용 전압인 220V를 기준으로, 3600W의 전력을 만들기 위해서는
P(전력) = V(전압) x I(전류)
공식에 따라, 최소 16.3A 이상의 전류가 흘러야 한다. (최소라 한 이유는, 정확한 교류 전류를 구하기 위해서는 cosθ가 붙어야 하는데, 저 정도의 근삿값 정도로도 현장에서는 충분하다.) 즉, 이 파워 코드를 통해 최소한 220V 16.3A 이상의 전류가 흐른다는 소리이다. 16.3A는 상당한 전류이다. 일반 콘센트에 꼽으면 차단기 떨어지기 딱 좋고, 멀티탭 같은 거 쓰면, 과전류로 119에 전화할 일이 생긴다는 소리다. 파워앰프 매뉴얼에 나와 있는 소모전류 부분을 꼭 읽어 보고, 적당한 전원 공급이 이루어질 수 있도록 해야 한다.
H : 운영모드 선택 스위치 : STEREO – BRIDGE - PARALLEL BRIDGE
일반적으로 파워앰프는 스테레오모드로 사용된다.로 입력받은 신호를 CH1 증폭기를 거쳐 CH1 출력으로 내 보내고, CH2로 입력 받은 신호는 CH2 증폭기를 거쳐 CH2 출력으로 내 보내는 상태이다. 보통 CH1은 LEFT 신호를, CH2는 RIGHT 신호를 물려서 사용하게 된다. 이럴 경우, 각각 LEFT 1800W, RIGHT 1800W 합계 3200W의 출력으로 앰프를 사용할 수 있다.
헌데, 몇몇 사람들이 이런 생각을 했다. ‘출력이 좀 모자란데, 두 증폭기를 하나로 합쳐서 써 버리면 안 되나?’ 그래서 나온 게 바로 브리지 모드이다. 브리지 모드는, 두 증폭기를 하나의 채널에 모두 사용한다. 즉, 한 채널만 사용 가능한 MONO 앰프가 되는 것이다. 하지만, 그 한 채널의 신호에 두 증폭기를 모두 사용해 출력을 뻥튀기시킨다.
사실, 정확히 두 배가 되지는 않는다. MA-3600의 경우 브리지 모드로 동작하면 3500W 정도의 출력이 나온다. 그리고, 일반적인 환경에서는 브리지 모드로 운영할 일이 없을 것이다. 그래서 자세히 설명하지는 않으려 하나, 한가지는 꼭 기억해 두기 바란다. 브리지 모드와 스테레오 모드는 출력단자의 스피커 결선 방법이 다르다. 만약 의도하지 않게 스위치가 브리지 모드로 돌아가 있다면? 그 뒤는 무슨 일이 일어날지 장담하지 못한다. 이 설정은, 출력을 뻥튀기시키는 용도라고 했다. 재수 없으면 스피커든 앰프든 한 번에 날아가 버린다. 최초 설치할 때, 그리고 앰프에 전원을 넣을 때, 한 번 정도는 확인해 보고 전원을 집어넣도록 하자.
연결되는 방법에 따라 모노 브리지와 패러렐 모노 브리지가 있다. 이에 대한 자세한 설명은 다음 회에서 하기로 한다.
I : 회로 차단기
과전류가 흐를 경우 전원을 차단하는 회로 차단기이다. CH1용과 CH2용으로 나뉘어 있으며, 평상시에는 안으로 들어가 있다가, 차단 동작이 이루어지면 ‘탁’하는 소리와 함께 밖으로 튀어나온다. 문제 원인을 파악하고, 다시 꾸욱 하고 눌러주면 원래대로 복구할 수 있다.
J : 기준 레벨 선택 스위치
일단 이 부분은 크라운애서 제공하는 앰프 관리 시스템인 PIP 모듈이 들어가는 자리이다. 별로 쓸 일은 없을 것이다. 이 패널을 열고 모듈을 뽑아내면,모듈을 꼽는 부분 아래에 스위치가 하나 숨겨져 있다. 이 스위치가 입력되는 신호의 기준을 선택하는 스위치 되겠다.
연결된 시스템의 기준 신호 크기에 따라 이 스위치를 선택하면 된다. 음향에서는 레벨을 나타나는 데 사용되는 여러 단위가 있는데, 만든 나라, 만든 제조사에 따라 그 사용하는 단위가 다를 수 있다. 이 단위에 대한 자세한 이야기는 나중에 하기로 하고, 대략 다음과 같은 관계를 가진다.
| V | dBu | dBv |
| 0.77V | 0dBu | -2.2dBv |
| 1.00V | 2.21dBu | 0dBv |
| 1.44V | 5.38dBu | 3.17dBv |
그럼, 도대체 뭘 선택해야 하느냐? 우리가 믹싱콘솔에 대한 이야기를 하면서 예로 들었던 Mackie 24-4의 경우, 오퍼레이팅 레벨(기준 레벨)이0 dBu이다.어떻게 알 수 있는고 하니, 일단, 매뉴얼에 전부 다 적혀 있고, 레벨 미터 아래에도 보면 작게 기준 레벨이 얼마라고 적혀 있다.
믹싱 콘솔뿐만 아니라, 다른 종류의 장비들도, 대부분 자신의 기준 레벨이 얼마인지 적혀 있다. 파워앰프와 연결되는 장비의 레벨 기준에 맞춰서 골라주면 되겠다. 이 경우에는 0.77V를 선택해 주면 될 것이다. (그리고 대부분, 0 dBu장비일 경우가 많다)
기준레벨을 잘못 선택한다 하더라도 당장에 무슨 문제가 생기지는 않는다. 다만, 파워 앰프의 성능을 다 활용하지 못하거나, 과도한 게인으로 인해 음이 찌그러지거나 하는 문제들이 생길 것이다. 사실 현장에서 오퍼레이터의 능력으로 어느 정도는 해결할 수 있는 문제들이긴 하다.
K / M : 신호 입력
XLR 또는 1/4인치 TS/TRS 를 통해 입력신호를 받을 수 있다. 더 이상의 설명이 필요할지?
L : 그라운드 리프트 (Ground Lift : 접지 차단) 스위치
이 스위치는 파워앰프의 노이즈를 없애기 위한 스위치이다. 정확히 말하면, Ground Loop(그라운드 루프 : 접지 회귀) 현상으로 인한 노이즈를 없애기 위한 용도로 사용된다.
5회에서 커넥터와 케이블에 관한 이야기를 하면서 그라운드(실드)에 대한 이야기를 한 바 있다. 케이블의 신호선을 외부 잡음으로부터 지키기 위해 존재하는 이 실드는,연결된 장비의 ‘접지’ 부분에 연결된다. 즉, 믹싱콘솔의 접지와 파워앰프의 접지가 연결 케이블을 통해 연결된다는 얘기다. 그리고 이를 통해, 모든 음향장비는 하나의 공통된 신호 기준인 0V를 공유하게 된다.
문제는 시스템이 크거나, 여러가지 이유에서 장비 간의 신호 기준이 통일되지 못하는 경우가 생긴다. 이런 경우, 높은 전압에서 낮은 전압으로 흐르는 전류의 흐름이 실드를 통해 흐르게 되고, 이 전류는 잡음의 형태로 음향 시스템에 영향을 주게 된다.
이 현상을 막기 위해서는 두 장비 간에 연결된 케이블에서 접지 부분을 잘라 내어, 두 지점 사이에 전류가 흐르지 않도록 해 주어야 한다. 하지만, 매번 전선을 잘라내고 붙이고 하기에는 번거로운 노릇이다. 이 역할을 해 주는 스위치가 바로 이 그라운드 리프트 스위치이다. 이 스위치를 통해 물리적으로 실드선을 잘랐다 붙였다 할 수 있게 된다.
사용하는 방법은, 그냥 파워앰프에서 이상한 노이즈가 있을 경우, 스위치를 반대로 돌려보면 된다. 돌려봐서 노이즈가 사라졌다면 그라운드 노이즈를 잡은 것이고, 아닐 경우, 다른 곳에서 원인을 찾아야 한다.
N : 스피커 출력
이곳으로 파워 앰프의 출력이 나온다. 이 단자와 스피커를 연결해 주면 우리가 만들어낸 신호가 드디어 스피커를 통해 공간에 울려 퍼지게 될 것이다.
이 단자는 대전력의 신호가 출력되는 단자이다. 220V 전기 콘센트와 동일하다고 생각하며 다루어야 하는 부분이다. 앰프의 동작 모드에 따라 정확하게 선이 연결되어야 하며, 무엇보다 절대로 +극 (보통 붉은 단자) 과, -그 (보통 흑색 단자) 가 쇼트 나는 일이 없도록 주의해야 한다. 다시 한번 말하지만, 파워앰프의 출력 단자는 220V 전기 콘센트와 동일하다고 생각해야 한다.
끝으로..
이제까지 Crown MA-3600VZ 파워앰프를 교보재로, 파워앰프의 구성을 살펴보았다. 다음 회에는 파워앰프의 특성과 운영에 있어 꼭 알고 있어야 하는 내용들을 다뤄 보고자 한다. 수 차례 반복해서 말 하지만, 파워앰프는 고전력을 다루는 장비이다. 정확하게 알고 사용하지 않으면 큰 사고로 이어질 수 있다. 독자 제위의 평안한 삶을 위해 다음 회는 꼭 읽어 주기를 바라는 바이다.