음향신호의 전송, 평형신호(Balanced)와 불평형(Unbalanced)신호에 대한 설명과 접지(그라운드)의 개념, 유선 전송로를 구성하는 마이크 케이블과 대표적인 음향 커넥터들인 캐논(XLR), RCA, 폰(PHONE) 플러그의 구조에 대해 설명하고, 마이크선이나 인서트 케이블등을 제작하는 방법과, 무선 마이크나 무선 모니터등의 무선시스템을 사용할 때 주의해야 할 사항을 알아본다.
2회에서 잠깐 얘기했던 음향 시스템의 흐름을 기억나지? [입력] – [가공] – [출력] 3, 4장에서 우리는 [입력]에 대한 전반적인 사항들을 알아보면서, 음향신호(즉, 전기적인 음향 신호)을 얻는 과정을 알아보았다. 이제 그 얻은 소리를 가공해야 할 차례인데, 그러기 위해서는 기본적으로 소리를 얻은 곳에서 가공하는 곳까지 신호를 끌어와야 한다. 이번 장에서는 음향신호의 전송에 대해서 살펴보도록 하자. 또한 이 부분은 단지 음원에만 적용되는 것이 아닌, 출력부(즉 파워앰프-스피커 간)를 제외한 전 구간에서 공통적으로 적용되는 것이므로 확실히 알아두고 넘어가야 한다. 유선 전송로를 통해 전달되는 신호의 두 가지 유형인, 전기적 평형(BALANCE)신호와 전기적 불평형(UNBALANCED)에 대해서 알아보고, 그것을 전송하는 케이블과 그 양 단말에 대해서 알아보기로 하자. 모두들 500원짜리 동전만큼 눈을 크게 뜨고 잘 읽어주기 바라면서 5장의 문을 열도록 하겠다.
전기적 평형과 불평형
콘솔이나 음향 기재들의 뒤를 보면 거의 모든 커넥터마다 이런 표시가 있다. BAL/UNBAL
백만 스물하나! 백만 스물둘! 하면서 열심히 팔굽혀펴기를 하던 에너자이저 밧데리 다들 알지? 1.5V 밧데리를 보면 두 극이 나눠져 있지? 하나는 마이너스, 하나는 플러스. 이 의미는 무엇인고 하니, 마이너스극 보다 플러스극의 전압이 1.5V만큼 위에 있다는 뜻이다. 다시 말해, 마이너스극의 전압을 0V라고 치면, 플러스극의 전압은 마이너스극 보다 1.5V위에 있으니까 +1.5V가 되는 것이다.
좀 더 쉽게 얘기해 줄까? 전압을 해발고도라 생각하고, +,- 각 극을 호수라고 생각하자… 그리고 그 두 호수 사이의 길을 전선이라고 하고, 호수에 들어있는 물을 전류라고 생각해 보자 이거야~ +호수는 해발 1.5m에 위치하고 있다. -호수는 해발 0m에 위치하고 있다. 그리고 두 호수에 물길을 만들었다. 그럼 물은 어디로 흐를까? 당연히 +호수에서 -호수로 흘러 내려가겠지? 여기서 두 호수의 높이의 차가 전압(전압차)인 것이고, 물의 흐름이 전류에 해당하는 녀석들이다.
여기서 왜 갑자기 전기 이야기냐고 불평을 터뜨리는 독자들 좀만 더 참을성을 가지고 읽어주기 바란다. 나도 이런 얘기는 하기 싫지만 그래도 중요하니깐 쓰는 거다. 자~ 전류가 흐르기 위해서는 전압차가 필요하다고 했다. 그런데 전압차라는 것은 두 지점 사이의 전위차라고 얘기했다. 음향신호 역시 이미 전기신호화 되어있다. (다시 말해 전류가 되었다.) 그 전류가 흐르기 위해서는 뭐가 필요하다고 했나… 전압차가 필요하다고 했다. 다시 말해 무엇인가 음향신호에 대한 기준이 되어주어야 한다는 얘기다. 그래야 이놈이 전선을 타고 이동을 할거 아니우… 그리고 기준이 있어야, 이 신호가 얼마나 큰 신호인지 아니면 작은 신호인지도 알 수 있겠지? (고백하건대, 지금 이 평형 불평형 얘기를 꺼내면서 본 필자 속으로 후회막급이다. 내가 왜 이걸 따로 장으로 빼서 이 고생을 하는 건가 –)
불평형 신호(Unbalanced Signal)
불평형 신호(언발란스 신호)란, 앞서 얘기한 에너자이저를 생각하면 된다. 어떤 신호를 전송할 때. 신호의 기준이 되는 신호(보통 접지로 사용하기 때문에 Ground, 줄여서 GND라고 하며, 케이블의 구조상 신호선을 보호하는 형태를 가지고 있어서 쉴드(Shield)라고도 한다)와 전송할 원래의 신호 두 가지만으로 전송하는 방식이다.
잠깐 그림 5-2를 보자.. 가로축은 시간, 세로축이 전압이라고 표시되어 있지? 여기서 가로축, 즉 0v에 해당하는 것이 기준인 그라운드가 되겠다. 그리고 그 위에 보면 어떤 신호의 파형이 나타나 있다. 이것이 우리가 전송할 음향신호이다. 이 두 가지 신호만으로 이루어 진 것이 불평형이다. 흔히 플러스 마이너스의 개념을 따서 여기서 음향신호를 +(정위상 신호/Hot이라고 한다)라고 한다. 거기에 더하여 임피던스에도 관련이 있지만, 그 얘기를 자세하게 설명하려면 한 장만 가지고는 불가능하기 때문에 그냥 ‘하이 임피던스(High Impedance)’(통상 수㏀~수십㏀)인 신호를 불평형 신호라고 추가적으로 알아두기만 하고 넘어가자..
불평형 신호는 보다시피 신호를 보내는 선이 하나밖에 없다. (두 가닥이긴 하나 한선은 그라운드, 즉 기준선이기 때문에 실제로 신호를 보내지는 않는다.) 때문에 단거리에서는 괜찮지만 불평형 신호를 장거리 전송하게 되면 (케이블에 따라 다르지만 필자의 경험항 3m정도) 신호가 변형(왜곡)되거나, 잡음이 생기게 된다. 전송되는 신호가 단 하나이기 때문에 전송 과정에서 노이즈가 유입되거나 하면 원래의 신호를 복구할 수 있는 방법이 전혀 없게 된다. 하지만 원래 신호의 품질을 보장할 수 있다면 원래 신호를 왜곡(기기나, 임피던스 변환 과정 등에서 생기는 신호의 변질)없이 사용할 수 있고, 전송로가 단 두 가닥이기 때문에 가격이 싸다는 장점도 있다. 정리하자면, 불평형이란, 선을 두 가닥만 사용하고, 하이임피던스인 것을 의미한다.
평형 신호(Balanced Signal)
평형신호에 대해 알아보기 전에 먼저, 벽에 도르래를 하나 매달아 놓은 모습을 상상해 보도록 하자. 그 도르래에 줄을 걸고 한쪽 줄을 잡아당기면 나머지 한쪽 줄은 딸려 오겠지? 절대로 두 줄이 같이 당겨지는 일은 없다 이거야… 다시 말해 둘 다 함께 움직인다. 즉, 도르래의 양쪽 움직임의 합은 언제나 0이 되는 제로섬 게임이 되는 것… 개념을 알겠니?
5-3 그림을 보면 5-2 불평형과 동일한 신호에 더해서, 아래쪽에 신호가 하나 더 추가된 것이 보일것이다. 0V를 의미하는 x축은 그라운드라고 설명했고 그 위의 것은 Hot(+)라고 했지? 그런데 이번에는 x축 아래에 Hot과 대칭한 모양 (이것을 역위상이라고 한다)인 또 다른 신호가 하나 보인다. 이것이 Cold(-)라고 불리는 신호이다.
본래 음원에서 생성된 음향신호는 hot만 존재한다. 그러나 앞서서 불평형 접속때는 (즉 hot 만으로는)장거리 전송 시에 그 신호품질을 보장할 수 없다고 얘기했었다. 그럼 어떻게 장거리 전송 때도 신호의 품질을 보장할 수 있을까? 하고 궁리하다가 나온 또 하나의 전송 방법이다. 백지장도 맞들면 낫고, 1:1 싸움보다는 2:1싸움이 더 유리하다는 지극히 간단한 개념이다.
기기의 출력단에서 2개의 전송신호를 만들어 준다. 하나는 Hot신호이고 나머지 하나는, Hot신호를 위상 반전(즉, 역위상인 신호)시킨 신호인 Cold신호이다. 이 두 신호는 정확히 서로 역위상이다. 서로 반대란 얘기다. 이 신호가 케이블을 타고 전송되는 과정에서 만약 노이즈가 낀다고 생각을 해보자. 그럼 Hot과 Cold에 동일하게 노이즈가 영향을 끼치겠지? 파형의 예를 들어보자면 노이즈가 들어왔을 때 Hot과 Cold 모두 동일하게 위로 튀거나 아래로 튀거나 하게 될 것이란 말이다.
그런데, 애초에 신호는 두 신호가 역상으로 만들어졌다. 그럼 이 두 선의 신호를 비교해서 서로 역상인 것은 정상이고, 동위상인 신호는 뭔가 문제가 있는 것이라고 알 수 있다. 동상(위상이 같은 신호)을 버려버리면 원래의 신호를 가만 놔두고도 전송과정에 생긴 노이즈만 없애버릴 수 있겠지? 이것을 위상캔슬(Phase Cancel)이라고 한다. 때문에 불평형 접속보다 훨씬 먼 거리로 신호의 전송이 가능한 것이다. 앞서 불평형 신호를 설명하면서 임피던스 이야기도 했었다. 여기서도 같은 이유로 정확한 설명은 넘어가고, ‘로우 임피던스(Low Impedance)’(통상 600Ω이하)인 신호를 평형 신호라고 추가적으로 알아두고 넘어가도록 하자. 정리하자면, 평형신호란, 선이 세 가닥을 사용하고, 로우임피던스인 것을 말한다.
유선 전송로(케이블과 커넥터)
자~! 위에서 평형과 불평형에 대해 알아봤다. 좀 감이 잡히는가? 안잡힌다면 몇 번이고 다시 읽어봐라.. 꽤나 중요한 얘기다.. (사실 중요도에 비해 설명이 별로 안 좋다는 생각이 든다만… 어쩌겠는가…) 이제 이 신호들을 전송하는 케이블과, 케이블의 말단을 구성하는 각종 커넥터들에 대해서 알아보자 마지막으로 한번 더 짚고 넘어가자. 불평형은 2가닥, 평형은 3가닥 이다.
케이블
음향에서 사용되는 케이블은 단 두 종류이다. 하나는 마이크 케이블, 나머지 하나는 스피커 케이블. 스피커 케이블은 제일 마지막 출력 부분에 가서 알아볼 것이므로, 여기서는 마이크 케이블만을 알아보도록 한다. 사실 마이크 케이블을 제외하고도 다른 케이블들도 있긴 하다. 레코딩 파트에서는 광케이블도 사용되고 있으며, SR현장에 컴퓨터가 도입됨에 따라 RSC232나 Ethernet케이블들도 사용되고 있다. 하지만 그 기본적인 구조는 마이크 케이블과 동일하다. 그 밖에 모든 케이블들도 마이크 케이블에 대한 지식이 있다면 이해할 수 있는 내용들 이므로, 여기서는 마이크 케이블에 대해서만 다루기로 하겠다.
- 외피
케이블의 제일 밖을 싸고 있는 것이 케이블 외피이다. 보통 유연한 고무로 되어있다. 내부로 습기등이 침투하지 못하도록 막아주는 케이블의 물리적인 방어막이다. - 쉴드
쉴드는 심선으로 침투하는 노이즈들을 막아주는 부분이다. 일반 전선으로 심선을따라 옆으로 감아놓은 옆감기케이블, 구리선을 그물처럼 만들어 심선을 감싸는 편조케이블, 금속호일을 사용해 심선을 완전히 감싼 호일등의 형태가 있다. - 내부 완충재
딱히 지칭하는 말이 없어서 임의로 붙인 명칭이다. 쉴드 내부로 들어가 보면 종이나 실 같은 것들이 케이블과 함께 있는데 이것은 내부의 심선을 보호하기 위한 재료들이다. 또한, 케이블을 당기거나 하는 상황에 함께 힘을 받아주며 케이블의 강도를 높이는 역할을 해 준다. 제품에 따라 없는 것도 있고 있는 것도 있다. (그리고 이게 있으면 땜질할때 참으로 귀.찮.다.) - 심선
실제 신호가 전송되는 부분이다. 불평형 케이블은 한가닥, 평형은 두 가닥 또는 그 이상으로 구성된다. 이 심선의 재질이나 구성에 따라 케이블의 가격이 급상승하게 된다. 뭐, 한마디로 비싼 건 좋은 재료를 쓰고, 싼건 나쁜 재료를 쓰고.. 보통 심선의 색 중 밝고 화려한 것을 Hot으로, 어둡고 차분한(?)것을 Cold로 사용한다.
앞서 이 케이블만 알면 음향현장의 케이블은 거반 다 알 수 있다고 했다. 음향현장에서 찾아볼 수 있는 케이블은, 전기선과 스피커선을 제외하면 대부분 이 케이블을 가지고 만든다. 마이크선은 물론이고, 인서트 케이블, 장비 간 연결, 기타선, 스네이크(다채널 음향신호를 전송하기 위한 케이블. 내부에 얇은 마이크 선이 수~수십가닥 들어있다.)에 이르기 까지!
커넥터
케이블은 한종류지만 그 끝에 뭘 붙이느냐에 따라 그 케이블의 용도가 결정이 된다. 그만큼 음향세계의 커넥터들은 무궁무진하게 많다. 대표적인 것들만 알아보자
캐논(CANON / XLR)커넥터
XLR커넥터는 캐논(Canon)커넥터라고도 더 많이 알려져 있다. 업무용 기기의 표준 커넥터라고도 할 수 있다. 매우 많은 장점을 지닌 커넥터이다. 마이크 연결뿐만 아니라 기기간의 연결에도 많이 사용된다. 커넥터의 핀 부분을 잘 살펴보면 1, 2, 3이란 숫자가 적혀있는데 1에는 그라운드, 2에는 핫, 3에는 콜드를 연결해 주면 된다. 간혹 유럽계열의 구형장비들에 보면 2번을 콜드로, 3번을 핫으로 쓰는 장비들이 있지만 초보들인 우리가 그런 장비를 만져볼 기회는 거의 없으므로 2번 핫, 3번 콜드로 외워두면 된다.
TS/TRS 폰 플러그(Phone Plug)
TS/TRS 커넥터는 1/4″ 라고도 불리며, 미군의 제식코드명을 따라 55짹 이라고도 불린다. 수동 전화교환기에서 사용되었기 때문에 Phone플러그라고도 한다. 이 커넥터는 아마 보지 않은 사람이 없을 것이다. 캐논이 나오기 전까지 거의 표준으로 사용된 커넥터이며, 현대에도 캐논없는 음향장비는 있어도 이 폰플러그가 없는 음향장비는 찾아보기 힘들다. 불평형과 평형에 따라 TS, TRS로 나뉘는데, 제일 끝의 뾰족한 부분부터 Tip, 그다음 부분이 Ring, 마지막 부분이 Sleeve로 구성된다. 불평형의 경우에는 Ring이 없고 Tip과 Sleeve 두 가지만 존재한다. 또한 스테레오 해드폰과 같이 스테레오 연결용으로 사용할 경우에는 Ring이 Right(오른쪽)이 되며, 기기의 인서트용 케이블로 사용될 경우 Ring이 Return(받음)으로 사용된다. 스피커 커넥터로도 사용되는 아주 광범위한 범위에서 사용되는 케이블이다.
참고로 일반 워크맨이나 MP3에 꼽아 듣는 TRS 커넥터(헤드폰이나 이어폰)는 그 구경이 3.5mm이고, Sony사의 비디오 카메라에 사용되는 Lync단자는 2.5mm TRS를 사용한다. Tip에 핫, Ring에 콜드, Sleeve에 쉴드를 연결해 주면 되며, 평형 케이블을 이용해 불평형 연결을 할 경우, Tip에 핫, Sleeve에 쉴드와 콜드를 함께 연결해 주면 된다.
RCA 커넥터
RCA는 미국의 음향장비 회사 이름이다. 이 회사에서 만든 커넥터로, 역시 한 번쯤은 어디선가 본 커넥터 일 것이다. 이 녀석이 가장 많이 사용되는 곳은 다름 아닌 TV이다. TV나 셋탑박스 뒷면에 보면 ‘외부입력’이라 해서 단자들이 있는 것을 본 적이 있을 것이다. 여기에 사용되는 커넥터가 바로 RCA 커넥터 되겠다. 사진에서 보는 것처럼 오로지 두 개의 단자만을 가지고 있어 불평형 전용이며, 영상전송에 필수인 동축케이블과 유사한 형태를 지니고 있어 음향보다는 영상 분야에서 매우 빈번하게 사용되는 커넥터 이긴 한데, SR 현장에서도 상당히 많이 사용되는 커넥터이다. 프로장비에서도 RCA단자는 하나쯤 다 가지고 있으며, 특히 MP3등을 연결해서 출력해야 할 경우 아주 요긴하게 써먹을 수 있다.
무선 전송로
무선전송로라 하면 대부분 무선마이크를 의미하는 말이다. 그러나 무선마이크의 경우에도 완전한 무선은 아니다. 송신기와 수신기가 무선이기는 하지만 수신기에서부터는 다시 유선으로 연결되어 있기 때문이다. 그리고, 요즘 들어서는 무선 인이어 모니터(즉, 출연자가 자신의 소리를 듣기 위해 사용하는 이어폰이 무선으로 연결)나, 장비 간 연결에도 무선이 사용되고 있다. 여기서는 음향에 있어 무선시스템을 사용하는데 주의할 점을 몇 가지 짚고 넘어가려고 한다.
무선 시스템과 배터리
일단.. 빳데리!! 무선시스템은 대부분 전지를 사용한다. (아니, 할 수밖에 없다. 무선 시스템을 쓰는 가장 큰 이유 중에 하나가 선을 안 쓰려하는 건데.. 전기선을 치렁치렁할 순 없잖나) 보통 9V 또는 1.5V를 사용하는데, 공연의 시작 때에는 이 전지를 무조건 새 전지로 갈고 나서 시작하는 것이 좋다. 그리고 전지 역시 비싼 것 (광고는 절대 아니나, 필자는 개인적으로 듀라셀을 애용한다)을 사용하는 것이 신상에 좋다. 업무용 시스템은 은근 전기를 많이 먹는다. 지하보도 입구나, 지하철에서 파는 1만원에 100개들이 빳데리.. 이런 거 사면 대부분 사용한 지 얼마 안되어 헤롱거리는 장비들을 보게 될 것이다. 아니.. 헤롱거리기만 하면 다행이다. 몇몇 싸구려 전지는 안에서 터지거나 누액이 일어난다!!.. ㅜㅜ 무선송신기(마이크)나 무선수신기(모니터)의 전압이 약해질 경우 송출되는 전파 역시 당연히 약해지고, 수신기의 경우 오작동을 일으킬 가능성이 커진다. 이것은 무선 시스템의 잡음과 혼선을 초래할 수 있다.
사용 범위
무선시스템은 사용하는 사람의 행동의 제약이 적기 때문에 자유로운 행동을 보장한다. 이것은 사용자에게는 장점이지만 엔지니어에게는 치명적인 단점이기도 하다. 흥분한 사용자가 청중 쪽으로 뛰어든다거나, 마이크를 들고 마구 박수를 쳐 댄다던가 하는 일들이 발생하기 쉽다. (본 필자는, 들고 있던 마이크를 객석에 던지는 짓거리도 겪은 적이 있다.. ) 다시 말해 하울링 포인트로 아무것도 모른 채 뛰어드는 경우가 빈번하다는 말이다. 더욱이, 업무용 무선시스템라고 할지라도 송출력 자체는 그다지 크지 않기 때문에, 기둥 뒤로 들어가거나 해서 송-수신기간 가시거리(Line of Sight : 두 지점 사이에 아무런 장애물 없이 가상의 직선을 그을 수 있는 경로)선상에서 벗어나는 장소 (이런 곳을 전파음영구역/Dead Point라고 한다.)로 들어간다면 수신되는 신호의 품질이 크게 떨어지게 된다. 사전에 사용자와 위치에 대한 얘기를 충분히 한 다음에 사용해야 한다.
혼선
전파 자체에 대한 주의사항도 있다. 공연의 규모가 커지게 되면 스텝들의 원활한 의사소통을 위해 무전기를 지급하는 경우가 있다. 이때 무전기의 주파수를 미리 확인하여 무전기의 주파수와 겹치지 않도록 미리 시스템의 주파수를 조절해야 한다. 그리고 무전기와 마이크의 주파수대역이 겹치지 않는다 해도, 무전기의 출력이 마이크 대역에 간섭을 일으키는 경우가 왕왕 생긴다. 만약 무선 시스템의 주파수가 고정방식이라면 무전기 사용을 통제하는 처방도 필요하다. 한창 공연이 진행 되는 중에, 한창 긴장이 고조되어 모두가 침을 꼴깍 삼키며 숨죽이고 있는 그 순간에, 갑자기 스피커에서...
뿌바바바박~! (무전기 사이드 톤) 다음 씬 준비요!!
그 뒤의 모습은 이 글을 읽는 사람 누구나 쉽게 상상할 수 있을 것이다. 게다가, 이 것은 유선에도 동일하게 발생할 수 있다. 음향엔지니어는 가급적 콘솔위치에서는 무전기 송신을 하지 않는 게 좋다. 무전기의 출력이 마이크선을 타고 들어가 잡음으로 들리는 경우가 왕왕 발생한다. 거기에 더해, 야외 공연일 경우에는 별에 별 무선 신호가 섞여 있는 상황이 있다. 이럴 때는 못해도 최소 2~3시간 정도는 미리 마이크 수신기를 켠 상태에서 사용하는 주파수에 혼선이 없는가 확인하고, 주파수를 바꿀 수 있다면 바꾸고 본 공연에 들어가야 한다.
이것으로 전송로에 대한 대략의 설명이 끝났다… 이번장은 시간이 꽤 많이 흘렀다… 개인적인 사정도 있고 뭐 여차저차해서 많이 늦어진 것 사과하는 말을 전한다. 이번장은 길게 쓴다고 하긴 했어도 보강해야 할 부분이 매우 많이 눈에 띈다… 사실 이번회는 두 번 썼다… 맘에 안 들어서… 그런데 이것도 별로 맘에 들지는 않는다… 이 글을 쓰는 필자 역시 초보니까 그런가 보다 하고 너그러운 마음으로 넘어가 주길 바란다. 다음장부터는 엔지니어의 흥망성쇠를 좌우하는 ‘가공’ 단계에 대해서 알아보고자 한다. 그 첫 시간으로 엔지니어의 무기요 음향시스템의 심장인 믹싱콘솔에 대해 알아볼 것이다. 다들 기운 내서 가자!!
최초발행 : 2005.04.06 17:31:58 / 수정 : 2014. 02. 11