앰프 기초 지식 A 에서 Z 까지
작성자: 킹사운드
csmaster@kingsound.co.kr
2006-08-30
조회 4867
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앰프 기초 지식 A to Z 오디오 시스템의 각 기기는 전기를 이용해서 작동하며 음악을 우리들의 귀에 들려준다. 작게는 리모콘을 시작으로 CD플레이어나 MD 데크, 스피커까지 모두 전기를 이용해서 움직이고 있는데, 이 전기를 증폭이라는 형태로 가공 처리하는 것이 앰프다. 앰프는 오디오 시스템의 음 내지는 음악 에너지의 원천이라고 할 수 있다. 그러나 그것만으로는 앰프에 관한 카탈로그나 오디오 전문지를 읽었을 때 전기적인 전문 용어가 잘 이해되지 않는 것이 사실이다. 예를 들어 '어떤 것을 채용하고 있기 때문에 음이 좋아졌다'라고 할때 그것이 어떤 이유에서 그렇게 되었는지는 알기 어렵다. 본 특강에서는 그러한 카탈로그나 기기 리뷰등을 좀더 깊이 있게 이해하기 위해 앰프에 관한 기초적인 용어, 구조를 소개하고자 한다.  앰프의 여러 가지 스타일 앰프는 'amplifier'의 약어. 증폭기라고도 하는 이것은 CD 플레이어로부터 출력되는 미세한 음악 신호를 스피커가 울릴 수 있도록 커다란 신호로 증폭, 확대한다. 따라서 앰프는 신호나 재생의 목적에 따라서 여러 가지 다양한 형태나 방식으로 나뉘어져 있다. 2채널 / 멀티채널 재생 소스에 따라, 즉 무엇을 재생할 것인가에 따라 2채널 스테레오로 된 오디오 전용 앰프와 돌비 디지털까지 즐길 수 있는 멀티채널로 이루어진 AV앰프로 나뉘어진다. 이것은 신호의 계통, 채널의 차이로 구분할 수 있다. 인티그레이티드 / 세퍼레이트 타입 신호를 처리하는 역할에 따라서 우선 CD 플레이어의 작은 입력 신호에서부터 스피커를 울리는 커다란 신호에 이르기까지 그 기능을 종합한 인티그레이티드 타입가 각 기능을 나누누 세퍼레이트 타입으로 구분할 수 있다. 인티그레이티드 앰프는 음량 조정 등의 다양한 조작이나 신호 증폭을 하는 프리앰프부와 그 증폭된 신호를 다시 스피커 구동을 위한 전력 증폭을 하는 파워 앰프부가 하나로 이루어져 있다. 이 형태의 앰프 가운데는 튜너까지 내장되어 있는 리시버라는 것도 있다.  나뉘어진다라는 의미의 세퍼레이트 타입은 프리앰프부와 파워 앰프부를 말 그대로 분리시킨 것을 말한다. 목적은 바로 고성능화. 각각의 신호 처리를 회로 설계나 전원 등의 제작에서부터 일종의 타협 같은 것은 하지 않고 완성 시킨 것이기 때문에 대개 고급기에 사용되는 구성이다. 가격면에서는 고가인데다 프리, 파워 앰프간의 접속 등에 수고가 따르긴 하지만 각각의 앰프를 그 목적이나 기호에 따라 자유롭게 선택할 수 있어 음질을 추구하는 메니어들에게 인기 있다.
디지털 앰프 최근에 주목받고 있는 것이 바로 이 앰프다. 디지털 앰프란 내부에서의 신호 처리를 종래의 아날로그가 아닌 전송 노화가 적은 디지털 방식으로 하는 것을 말한다. CD플레이어 등의 디지털 신호를 직접 받아 고품위로 출력하는 이 앰프 중에는 파워 앰프의 증폭까지 완전히 디지털화한 모델도 있다. 앰프의 디지털화는 고품질과 고효율을 목적으로 하는 기술이라고 할 수 있는데, 이와 관련해서 보면 AV 앰프의 경우는 파워 앰프는 아날로그지만 돌비 디지털이나 DTS 디코더와 D/A 컨버터, 프리앰프부는 디지털 처리되고 있다. 이러한 의미에서 보면 아나로그와 디지털이 한데 섞인 하이브리드 방식이라고 해도 좋을 것이다. 디지털 앰프는 사용하는 증폭 소자에 따라 진공관식과 트랜지스터식으로 분류할 수도 있다. 여기에서도 물론 진공관과 트랜지스터의 하이브리드 타입이 존재한다. 프리 앰프 앰프의 역할은 신호 처리에 있다. 내부에는 어떤 회로와 부분이 있으며 음질이나 음의 재현과는 어떤 관련이 있는가를 알아보자.  1. 프리앰프부와 입력 소스
프리앰프의 프리(pre)에는 '앞'이라는 의미가 있다. 파워 앰프를 구동하는 전압까지 앞서서 증폭을 하는 것에서 나온 말이다. 예를 들어 LP 레코드 재생에 있어서 MM 카트리지가 발생하는 신호의 전압은 mV 단위의 극히 적은 전압이다. 이를 인티그레이티드 앰프 등에 내장된 포노 입력부에서는 포노 이퀄라이저 앰프 회로를 통해 카트리지에서의 신호를 약 100배의 수준으로 증폭하고 있다. 이것 또한 프리앰프의 임무다. 프리앰프의 역할에는 소스의 선택, 음량 조정, 톤 컨트롤이나 라우드니스 등의 조정도 있다. 이와 같은 조작, 조정의 기능이 있기 때문에 프리앰프는 '컨트롤 앰프'라고도 한다. 먼저 프리앰프의 임무 가운데 첫번째는 CD 플레이어 등의 소스 선택에 있다. 각 기기와 연결된 단자를 바꾸는 입력 셀렉터는 보급 모델에 있어서는 반도체 스위치를, 고급형에 있어서는 릴레이를 사용하는 것이 일반적이다. 릴레이는 부품으로는 고가이지만 다른 입력계로부터 완전히 분리시킬 수 있기 때문에 간섭이 일어나지 않고 음질면에서도 유리해 보급형에서도 CD 단자의 끝에 이것을 사용하는 예도 있다. 셀렉터에서 선택된 신호는 이후 테이프 모니터 스위치, 톤컨트롤 회로, 밸런스 컨트롤, 라우드니스 회로, 볼륨 라인 앰프등을 거처 파워 앰프로 건너간다. 이들 회로도 세부적으로 본다면 여러 면에서 음질에 관여하는 부분도 있지만, 이것을 사용했기 때문에 이쪽 음이 좋아졌다라는 등의 결정적인 차이가 일어나는 것은 극히 미미하다고 할 수 있다. 2. 다이렉트 스위치 프리앰프도 앞에서 본 것처럼 여러 가지 회로를 가지고 의외로 복잡한 구성을 이루고 잇다. 일반적으로 회로나 스위치는 각기 자체적으로 적으나마 고유의 디스토션을 가지고 있다. 따라서 통과해야 할 회로가 적을수록 음의 선명도가 높아진다고 말할 수 있다. 고급 프리앰프에서는 이러한 선명도를 높이는 것을 최우선으로 삼아 사용 빈도가 적은 톤컨트롤 회로나 밸런스 컨트롤, 라우드니스를 생략해 버리는 설계를 시도한 모델도 적지 않다. 이러한 방식을 다기능의 인티그레이티드 앰프에 집어 넣은 것이 다이렉트 스위치, 또는 라인 스트레이트라고 불리는 기능이다. 즉, 사용하지 않는 회로나 스위치를 전체 회로에서 뛰어넘는 것이다. 음질 조정 등은 필요하지 않고 선도 높은 음질이 요구되는 경우에 유효한 기능이다. 3. 언밸런스 접속 / 밸런스 접속 스피커를 제외하고 앰프 등의 기기들 사이를 연결하는 출력 단자에는 2빔 동축 구조로 된 RCA 단자를 사용한 언밸런스 타입과 3빔 XLR 단자를 사용한 밸런스 타입의 두 종류가 사용되고 있다. 언밸런스 타입의 접속 케이블은 어스, 실드, -(마이너스)를 겸한 선과 +선으로 구성된 일반적인 방식이고, 밸런스 전송은 어스 겸 실드, +, -의 세 개의 선으로 구성되어 있다. 밸런스 전송에 있어서는 전기적인 구조에 따라 전송 도중에 받는 노이즈를 없애는 특징이 있다. 구조가 복잡해서 고가에 해당되지만, 노이즈의 영향을 받지 않는다는 점 때문에 고급기에 주로 사용되고 있다. 이러한 구조를 증폭 회로 전체에 응용한 것이 밸런스 타입 회로다. 하지만 부품의 수가 언밸런스 회로의 두배에 해당된다는 결점이 있다. 이런 이유에서 심플한 언밸런스 회로를 지향하는 메이커가 있는 것이다. 4. 전류 귀환 앰프 회로 최근에 화제를 모으고 있는 회로 방식 가운데 하나가 전류 귀환이라는 것이 있다. 피드백이라고 불리는 이것은 출력 신호의 일부를 입력부로 되돌림에 따라 특성을 개선시키기 때문에 앰프에 있어 없어서는 안 될 기술로, 앰프 기술의 발전과 함께 이에 따른 여러가지 기법이 개발되고 있다. 전류 귀환도 그 가운데 하나로 비디오 회로에서도 실적을 나타내고 있는데, 고주파 영역에까지 확대되어 안정된 증폭이 가능해지고 있다. 그러나 앰프 회로를 보면 실제로 회로 방식은 설계자의 수만큼 있다고 말해도 지나치지 않을 정도로 달라질 수 있기 때문에 이것이 반드시 음질을 변화시킨다고는 말할 수 없다. 음과 회로 방식의 관계는 좀처럼 가닥을 잡기가 힘들다. 실제로 회로는 프린트 기판 위에 구성되어져 회로 그 자체의 성능은 그 패턴(실제 배선도)의 제작에 따라서도 크게 좌우된다. 게다가 기판 소재에 따라서도 차이가 있다. 베이크 재질, 유리 에폭시 재질, 고급기에 있어서는 주파수 특성에 맞는 테프론 재질도 사용된다. 여기에 패턴 박스의 두께나 동, 은 등의 소재도 음에 영향을 미친다. 이를 보더라도 프리앰프부만으로도 음은 여러 조건이 합해져서 탄생되는 것이다. 따라서 하나의 회로나 기술만으로는 앰프의 음에 대해 말할 수 없다는 것을 알 수 있다. 파워 앰프 1. 푸쉬풀 동작 파워 앰프의 역할은 누으로 볼 수 없는 전기 신호를 스피커의 콘을 움직여 커다란 음으로 울리게 하기 위해서 커다란 전기 신호가 되도록 전력을 증폭시키는 것이다. 즉, 스피커의 자기 회로에 전류를 공급하는 것이 본연의 임무라 할 수 있다. 파워 앰프의 출력단 회로는 출력의 크기에 따라서 규모가 결정되는데, 100W 이상의 출력을 가진 앰프라면 출력단은 +, - 신호를 받는 한 조의 출력 소자로 조달된다. 작은 움직임도 2기통 엔진과 같은 구성이 되는데 이것이 싱글 푸쉬풀이라고 말하는 증폭회로의 기본형이다. 여기에 100W 이상이 되는 대출력 앰프가 되면 2페러렐, 3페러렐 식으로 푸쉬풀 증폭 소자가 늘어난다. 이와 같은 회로는 낮은 임피던스의 스피커에서도 여유롭게 울려주며 저부하 능력도 쉽게 얻을 수 있다. 저부하 능력이라는 것은 낮은 임피던스에서도 반드시 설계 수치의 출력을 얻을 수 있는지 또한 계속해서 작동되는지 아닌지의 능력을 말하는 것이다. 이상적인 파워 앰프라면 예를 들어 8옴 부하시 100W 의 출력을 4옴 에서는 200W, 2옴 에서는 400W, 1옴 에서는 800W로 증대해 출력을 끌어낼 수 있어야 한다. 카탈로그에 나와 있는 파워 앰프부의 스펙을 보면 4옴이나 2옴 이라는 출력 수치가 기재되어 있는데, 이것은 파워 앰프의 모습을 보여 주는 것이라고 할 수 있다. 만일 스피커의 임피던스가 매우 낮다면 파워 앰프에서는 점점 대전류가 흘러 과도한 동작을 하게 된다. 만일 낮은 임피던스의 스피커를 사용하게 된다면 출력 수치 뿐만 아니라 저부하 능력도 체크해봐야 한다. 2. 파워 MOS-FET 앰프의 카탈로그를 보면 출력 단자에 파워 MOS-FET이라는 것을 볼 수 있다. 이는 트랜지스터와 같은 반도체의 일종으로 푸쉬풀로 사용하면 디스토션이 없어지기도 하고 발열 문제에 있어서도 유리하며 회로의 상호 간섭이 적어지는 등 출력 소자로서 많은 장점을 가지고 있다. 반면, 일반적인 소자인 트랜지스터에서도 스피커의 대전류 구동에 유리하다는 특성이 있다. 결국은 앰프 설계자가 소자를 어떤 목적으로 사용하는가에 달려 있기 때문에 파워 MOS-FET만이 반드시 좋다고는 말할 수 없다.  3. 전원부 콘덴서
파워 앰프에서는 출력단뿐 아니라 전원부도 매우 중요하다. 전원부는 스피커에 공급되는 전류의 근원으로 특히 상당한 대전류까지도 막힘 없이 제공할 수 있는 강력함이 요구된다. 전원부의 대용량화라는 것은 이러한 공급 능력을 높이기 위한 목적 이외에는 없다. 본래 전원부는 가정에서 AC 220V를 깨끗한 DC로 전환해 파워 앰프의 에너지원으로 되게 하는 것이 목적이다. 그러나 실제 동작에 있어서는 전원부와 스피커는 직접 연결되는 형태로 되기 때문에 음질을 크게 좌우하는 요인이 된다. 앰프의 음은 전원의 음이라고 해도 지나치지 않는다. 그만큼 전원은 앰프의 심장부에 해당되며, 앰프가 전원의 설계에 있어서 중요한 핵심이 되는 것도 같은 연유다. 전원부의 대용량화, 음질을 겨루는 또 하나로 전원부의 콘덴서가 있다. 전원 콘덴서는 전기를 축적할 수 있는 부분으로 일반적으로 용량을 크게 하면 거대한 에너지 댐과 같이 움직여 전원의 공급 능력을 높일 수 있다. 그러나 전원부에 있어서는 음악 신호의 변화를 따라가지 않으면 안 된다는 것도 요구된다. 이는 반대로 용량이 적을수록 공급 속도가 빨라지는 특성을 보인다. 즉, 전원 콘덴서에는 대용량과 응답 속도라는 상반되는 조건이 필요한 것이다. 이와 같은 조건이나 음질적인 면을 고려해서 콘덴서의 브랜드 등에 집착하기도 한다. 여기에 전해액의 조정 등을 담당하는 것이 있다. 이것이 오디오 전용 콘덴서라는 것이다. 그러나 앰프 설게자는 전원 콘덴서에만 한하지 않고 앰프 파트의 개발을 모든 면에서 행하고 있다. 경우에 따라서는 컴퓨터용이나 의료용 등의 다른 분야에서 도입하기 까지 해 전용 콘덴서 하나만이 음질면에서 가장 유리한 것이라고는 말할 수 없다. 4. 전원부 트랜스 전원 트랜스도 카탈로그에서 크게 부각되고 있는 부분으로, 주로 EI형과 토로이달 타입으로 나뉘어진다. 오래된 EI형은 일반적으로 자기 누수가 많아 효율이 나쁘다고 할 수 있는데, 자기 누수는 음질에 영향을 준다. 이 때문에 전원의 공급량을 대용량으로 하게 되면 케이스까지 포함하여 상당히 크게 된다. 물론 전통적인 그리고 독특한 음을 추구하는 설계자나 오디오 팬도 있기는 하다. 반면에 토로이달 타입은 자기 누수가 적고 효율이 좋은 것이 특징이다. 고효율에 따라 강력한 전원을 콤팩트하게 구축할 수 있으며 회로에 끼치는 자기적 악영향이 적어 음질적으로 장점이 있다. 일반적으로 '토로이달 타입은 음이 좋다'고말하는 것도 이때문이다. 효율이 좋은 전원으로 최근 일부 고급 앰프에 채용되는 펄스 전원이라는 것이 있는데, 기술적으로 주목받고 있다는 것도 알아둘 만하다. 가정용 AC 전원이 가진 50Hz나 60Hz의 주파수를 높은 주파수로 변화해 고효율에서 전원으로 바꾸는 방식인데, CD 플레이어등의 적은 전력에서 주로 사용되고 있다. 이는 발열이 적어 앞으로 기대를 모으는 기술이기도 하다.  5. 독립 전원 보급기에서는 대부분 하나의 전원부에서 전류를 좌우 채널에 공급하지만 고급기에서는 좌우 서로의 신호에 영향을 받지 않으며 안정적인 전류 공급을 하기 위해 좌우 독립적으로 전원부를 지니고 있는 모델이 있다. 또한 앞에서 살펴본 자기 누수의 영향을 줄이기 위해서 전원부를 본체로부터 독립시킨 앰프도 있다. 또 전원부는 하나이지만 서로 내부 회로상에서의 간섭을 줄이기 위해 공급 회로의 계통을 독립시킨 설계도 있다. 6. 전원 케이블 전원 관계에서 의외로 피할 수 없는 것이 전원 케이블이다. 음질에 직결되는 전원부에서의 근원이라고 할 수 있는 이것은 음질을 크게 변화시킨다. 따라서 고급기가 될수록 대체로 굵은 케이블이 된다고 할 수 있는데, 세계 표준인 3P식 탈착 케이블이라면 교환도 손쉽다. 그렇다고 무조건 굵4은 케이블로 전환한다고 해서 음질이 향상된다고는 할 수 없다. 소재나 구조 등이 결합하여 있기 때문에 실제로 들어 보기 전에는 알 수 없는 일이다. 앰프의 본체 고강성 구조 내부 회로만이 아니라 앰프의 구조(컨스트럭션)도 음질에 영향을 주는 포인트라 할 수 있다. 음질에 영향을 주는 포인트라 할 수 있다. 이는 강도, 진동, 전기 이 세 가지 요소를 종합해서 설계된다. 전원 트랜스나 방열기는 상당한 무게를 가지고 있다. 따라서 이들을 지탱할 수 있는 강한 구조체 제작이 안된다면 좋은 음은 기대할 수 없다. 고급 대출력 앰프는 강한 구조체가 요구되어 필연적으로 무거울 수 밖에 없다. '무거울수록 좋은 앰프'로 알려져 있는 것도 이런 연유에서 비롯된 것이다. 하지만 가벼운 앰프가 무거운 앰프를 누르고 멋진 음을 들려주는 경우도 적지 않다. 제진 설계 진동이 회로로 전달되어 음에 영향을 주는것은 익히 잘 알려져 있는 사실이다. 앰프에 있어서도 역시 진동에 관한 대책은 중요한 포인트가 되고 있다. 전원 트랜스나 방열기 등은 동작시 진동을 발생하는 원인으로 바디나 새시의 구조적인 관계 또는 구조체의 소재와의 공명, 공진에서부터 대책이 이루어져야 한다. 한편, 책상과 같은 외부로부터의 진동에는 다리 부분의 인슐레이터 등에 여러 가지 노력이 기울여지고 있다. 따라서 사용자 또한 설치 방법에 주의를 하지 않으면 이와 같은 설계자의 노고는 무용지물이 되고 만다. 세팅이 중요하다는 말은 앰프에 있어서도 빠뜨릴 수 없는 것이다. 전기적인 구조 설계 전기적인 구조 설계는 미세한 신호를 충실하게 증폭하기 위해서 매우 중요한 일이다. 패턴이나 회로상에서의 신호의 흐름, 경로에는 별 무리 없이 짧게 되어 있는가, 각 회로상의 상호 간섭은 일어나지 않고 있는가, 전원부나 외부의 노이즈 영향은 차단시키는가, 스테레오 신호로 바르게 증폭시키는가 등등의 여러 가지 점검에서부터 앰프의 회로 배치나 구조가 고려되고 있다. 고급 모델에서는 각 회로를 완전 실드 박스 구조로 하기도 하고, 좌우 채널을 독립 대칭 구성으로 하는 모노 컨스트럭션으로 하는 등 지향하는 음으로의 도전은 멈충이 없다. 한편 구조체의 소재에 있어서는 얇으면서도 단단한 철판이 일반적이지만 전기적인 성능을 높이기 위해서 전자파에 따른 간섭을 줄이기 위해 동도금을 하는 경우도 있다. 동도금은 진동을 조절한다는 목적까지도 겸하고 있다. 고급기에 있어서는 자기 디스토션이적은 비자성 체인 알루미늄 바디가 사용되는 경우도 있다. 앰프는 그 구조에서부터 부품에 이르기 까지 갖가지 다양한 요소로 이루어져 있다. 이들 요소들이 또한 음에 매우 민감하게 반응하고 있다는 것도 알 수 있었다. 그러나 하나의 기술적인 특징만으로 음의 우열을 가릴 수없는 것 또한 사실이다. 앰프도 그 하나하나가 모두 개성을 지니고 있기 때문이다. [출처 : 오디오파일 2001년 8월호 발췌] |
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