오디오 미신 2편 - 케이블

필자가 25년 이상을 애용하는 종류의 자작 입출력 케이블

오디오에 관한 미신의 정도를 꼽자면 정도와 양에서 케이블에 관한 미신을 당할 수 없다.

케이블은 재료와 구조가 간단하여 누구나 쉽게 만들 수 있어서 다양한 상품이 각각의 특장점을 내세우며 시장에 나와 있다는 점, 그 특장점은 논리를 떠난 미신 수준의 광고 문구로 치장되어 있다는 점, 다른 요소에 비해 가격이 비교적 싸고 감가상각이 적으며 아예 못쓰게 되는 일이 별로 없어서 큰 부담 없이 사용해 본다는 점, 대부분의 오디오 애호가는 이미 몇 가지 케이블을 가지고 있어서 쉽게 교환하고 비교해 볼 수 있다는 점 등에서 매우 다양한 의견이 나올 수 있다.

그러함에도, 일반인의 상식 상 케이블은 전기를 전달하는 단순한 도체에 불과하므로 소리에 차이가 생겼다 할 때 그 이유나 원리 그리고 인과관계를 논리적으로 납득하기 어렵고, 그러한  까닭에 사람마다 제각기 만들어 낸 수많은 미신이 창궐한다.

이제부터 세간에 나돌아 다니는 온갖 미신을 하나하나 들여다 보고 미신의 피해에서 벗어날 궁리를 해보자.

먼저 가장 흔하게 거론되는 RCA 입출력 케이블 관련 미신부터 살펴 보겠다.


1. 케이블에 따라 소리의 차이가 있다? (혹은 없다?)

케이블은 다 알다시피 전기를 전달하는 전선이다. 전선의 속성은 몇가지 각도에서 설명할 수 있는데, 대표적인 것이 직류 저항(앞으로 그냥 저항이라 부름.), 도체 간의 정전용량(캐패시턴스), 리액턴스(코일로서 갖는 유도용량), 공진 임피던스(예 - 50옴, 75옴 ...), 도체간 절연 저항, 정전 잡신호 차폐율 등이다. 리액턴스, 공진 임피던스, 도체간 절연 저항은 사람이 들을 수 있는 16-20,000 헤르츠 범위의 저주파와 일반 가정 오디오의 환경에 있어서는 전혀 차이를 나타내지 못하는 요소이며, 차폐율은 험과 노이즈에 대해서만 영향을 미친다. 따라서, 회로 동작과 소리에 차이를 줄 가능성 있는 요소는 저항과 정전용량 뿐이다.

케이블은 기기와 기기 사이를 연결하여 신호의 통로가 되는데, 이때 앞에서 신호를 보내는 기기를 통칭 구동부라 부르고 뒤에서 신호를 받아 쓰는 기기를 부하라 부른다. 이때 케이블은 구동부와 부하 사이를 이어주므로 회로의 일부가 되며 구동부와 부하의 특성에 따라 케이블의 저항과 정전용량이 필터 회로를 구성하여 신호 전달 특성에 영향을 미친다.

그러면 얼마나 영향을 미칠 수 있는가?

구동부의 내부 저항과 케이블의 저항을 합한 구동 저항이 R이고, 부하로서 작용하는 케이블의 정전용량을 C라고 하면 이 케이블은 R과 C값에 따른 고역 감쇠 필터로 작용한다.

이러한 R과 C값을 가상된 몇가지 조건에 대입하여 감쇠 기준 주파수 (roll-off frequency)를 산출해 본다. 대략 50K-1000K 옴 범위인 부하 측 앰프의 입력은 의미있는 영향을 주지 못하므로 계산의 편의를 위해 무시한다.

정의) 감쇠 기준 주파수 (이후 F라 표시함) = 1/(2 * 3.14 * C * R)
          (감쇠 기준 주파수는 필터를 거친 신호 전압이 1/2이 되는 주파수)

가정) 케이블의 직류 저항 = 1옴, 정전용량 = 200 피코 패럿
          (저항을 동축 케이블의 공진 임피던스인 50옴, 75옴 등과 혼동하지 말 것,)

-47킬로 옴 내부 임피던스의 무빙 마그넷 형 카트리지가 장착된 턴테이블의 출력선으로 쓰이는 경우:

F = 1/(2 * 3,14 * 0.0000000002 * 47001) = 16939 (헤르츠)

-600옴 출력 임피던스인 프리앰프의 출력선으로 쓰이는 경우:

F = 1/(2 * 3.14 * 0.0000000002 * 601) =1324784 (헤르츠)

위의 예를 보면 현실적으로 가정된 RCA 케이블을 쓸 때, 턴테이블의 출력은 케이블을 거치면 가청주파수 범위인 16939 헤르츠에서 이미 절반의 신호량으로 떨어지는데 반해, 내부 임피던스가 낮은(드라이브 능력 또는 구동력이 좋다고도 함.) 프리앰프에 연결해 쓰는 경우는 1324784 헤르츠나 되는 높은 주파수에서 반감되므로 가청주파수 영역에서의 변화는 거의 없다는 것을 알 수 있다.

이러한 사용 예와 더불어 감쇠 기준 주파수를 결정하는 산출 식을 잘 음미하면 다음의 몇 가지를 요약해 낼 수 있다.

- 거의 모든 경우 1옴 이내로서 케이블의 저항은 중요한 요소가 전혀 아니다.
- 케이블의 정전용량이 크거나 구동부의 출력 저항이 높으면 고역 감쇄가 크다.
- 케이블의 정전용량이 작거나 구동부의 출력 저항이 낮으면 고역 감쇄가 작다.

즉, 케이블 자체의 정전용량과 케이블이 접속된 구동부의 출력 저항에 따라 고역이 감쇄될 수 있으며, 그러한 작용으로 소리가 변화될 수 있다는 결론을 얻을 수 있다. 다른 한편으로 출력 저항이 낮은 구동부 출력에 연결한  케이블은 청감상의 차이를 주기 어렵다는 결론도 얻을 수 있다.

상황에 따라 고역의 감쇄는 중후하거나 곱거나 차분한 느낌을 더해 주기도 하지만, 반대로 해상력이 둔해지고 약동감이나 공간감 또는 화사함이 떨어지는 느낌도 줄 수 있다. 따라서 같은 변화라도 주변 기기의 여건과 듣는 사람의 취향에 따라 호불호는 달라질 것이다. 그러나 녹음에서 재생까지 모든 면에서 표준적이고 충실하다면 굳이 케이블에서 고역이 감쇄되도록 조작할 이유는 없을 것이다. 고역 감쇄가 큰 케이블을 썼더니 소리가 더 좋게 느껴지는 현상이 심하다면 어디에선가 고역이 불필요하게 강조되거나 일그러지고 있지 않은지 검토할 필요가 있다.

필자는 고역의 감쇄 현상을 최소화하려고 정전용량이 미터당 50피코 패럿 정도에 불과한 동축선으로 커넥터 케이블을 자작하여 사용한다. 일반 기성품은 보통 100에서 400피코 패럿 정도로 실측되는데, 정전용량은 극판 면적에 비례하고 극간 거리에 반비례하므로 신호선인 심선이 가늘고 심선과 쉴드 망 사이의 절연체가 두꺼운 케이블의 정전용량이 일반적으로 낮다. 실제 정전용량은 LCR 미터에 의한 실측이나 제조 회사의 발표 자료로 알아낼 수 있다.

이렇게 정전용량이 작은 케이블은 출력 임피던스가 높은 MC 카트리지의 승압 트랜스와 프리앰프 사이를 연결할 때 고역과 해상력의 확장에서 뚜렷한 차이를 느낄 수 있으며, 출력 임피던스가 비교적 높은 진공관 프리앰프의 출력단에 연결하는 경우에도 청감상의 차이가 나올 것이다.

턴테이블까지 특별히 작은 정전용량의 케이블로 바꾸는 것은 별로 권하고 싶지 않은데, MM 카트리지는 케이블 정전용량 평균값인 200 피코 패럿 정도로 부하가 걸려야 표준적 결과가 나오도록 설계하기 때문이다. 예컨데 톤암과 턴테이블 메이커로서 유명한 SME의 톤암 케이블을 보면, 카트리지 부하로 작용할 정전용량을 맞추기 위해 RCA 단자 내부에 보정용 캐패시터(콘덴서)를 접속해 놓은 경우가 있다.

2. PCOCC나 OFC로 만든 케이블의 소리가 좋다?

PCOCC : "Pure Copper by Ohno Continuous Casting Process" 일본 치바 기술 연구소 오노 교수의 특허품인 "연속 소성법으로 제련한 단결정 순수 구리"

PCOCC 선재로 케이블을 양산하는 Furutech 사의 주장은 다음과 같다.

"일반 전선에서 전자는 구리 결정과 결정 사이를 넘어서 흐르는데, 이때 전자의 흐름이 결정의 경계에 의해 방해되고 그 과정에서 잡음이 생긴다. 하나의 결정을 늘여서 만든 PCOCC 선은 이러한 문제가 없다."

그렇다면, 그 선이 다른 선에 비해 저항이나 잡음이 적다는 실험 결과나 측정치를 발표해야 할텐데, 메이커를 비롯한 어느 누구도 그러한 자료를 보여주지 못한다. 고작 메이커가 제시하는 자료는 PCOCC의 전기적 성질과는 전혀 상관 없는 결정 크기나 순도 등의 자료만을 제시할 뿐이다.

일반 구리선과 PCOCC 선 사이에 의미있는 저항의 차이는 한마디로 없다. 불순물의 집합인 니크롬 소재의 선을 전자가 통과할 때 잡음이 생겼다는 주장이나 연구 결과 조차도 본 적이 없으니, Furutech 사의 주장은 한마디로 근거 없는 거짓이다.

생각해보시라. 일반 구리선이 수 백 미터나 들어가는 트랜스포머를 써야 하는 진공관 앰프는 잡음 투성이의 쓸모없는 물건이어야 하지 않은가? 전자의 흐름을 고의적으로 방해하는 저항이 최소한 수 십 개 이상 쓰이는 모든 앰프는 다 잡음 투성이여야 할 것 아닌가?

만약 PCOCC 선을 써서 소리가 달라졌다면 그것은 PCOCC 때문이 아니라 그 선의 구조가 다르고 저항과 정전용량이 다른 까닭이다.

PCOCC 자체는 어떠한 변화의 원인도 될 수 없다.

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OFC : "Oxygen-free Copper"의 약자. 산화 구리나 산소의 함량이 아주 적도록 정련된 구리.

OFC는 보통 구리에 비해 열 전도율이 우수하여 쓰이기 시작했으나 현재에 와서는 반도체 생산이나 실험실에서 미세한 산소의 확산이나 용출이 문제가 될 수 있는 경우, 즉 구리의 순수한 화학적 순도가 요구되는 경우에 주로 쓰인다.

PCOCC 선재의 경우와 마찬가지로 순도가 높은 구리는 전기 전도율과 잡음 성능에서 더욱 우수하다고 광고된다. 그러나 일반 전선용 구리와 비교한 전기 전도율의 차이는 어떠한 경우에도 0.0001 퍼센트 이내로 측정되는데, 이미 계산을 하여 살펴본 바와 같이 그 정도의 차이는 전혀 의미가 없다. 잡음에 관한 실험과 측정 상의 데이터 역시 어디에서도 찾아볼 수 없으니, PCOCC 선의 경우의 미신과 똑같은 각본이다. 오디오에서 OFC 자체가 가져올 수 있는 차이란 있을 수 없다.

오디오에 관한 한, PCOCC나 OFC에 관한 설은 과학적 근거가 없는 미신인 동시에, 오디오 애호자의 심리를 노린 새빨간 거짓의 장삿속이다.


3.무조건 굵은 케이블이 좋다?

앞에서 살펴본 바와 같이 굵거나 가늘다는 것 자체가 중요한 것이 아니다. 오히려 필요 이상으로 굵은 선이나 커다란 RCA 플러그는 기기의 접속 단자에 과다한 스트레스를 주어 단자 접속 부위가 쉽게 벌어지거나 손상되도록 한다. 오디오 수리점을 운영하는 필자의 경험으로 볼 때 이러한 종류의 손상은 상당히 자주 발생한다.


4. 은 선 계통은 소리가 화사하다?

은은 구리보다 가격이 비싸다. 따라서 실드까지 순 은인 경우는 없으며 심선만 은 또는 은 도금한 구리이다. 소재의 가격이 높으므로 은 소재의 심선은 대개 가늘게 쓰는데, 그러한 까닭에 보통 실드 선보다 정전 용량이 작다. 정전 용량이 작으니 고역 감쇄가 적고 상대적으로 화사하게 느껴질 수 있다. 은 선의 소리가 대체로 화사한 이유는 은 소재이라서가 아니라 심선의 굵기가 가늘기 때문이다.


5. 전원 케이블은 굵은 것으로 업그레이드 해야 한다?

가정용 전원 주파수인 60헤르프에서 보편적으로 사용되는 18게이지 전원 케이블이 갖는 저항은 100m 당 4.27옴으이다. 전원 케이블의 길이가 2m라면 왕복 4m인 셈이고 따라서 케이블의 총 저항은 0.17옴이다. 200볼트의 전압을 쓰는 경우 앰프가 조용히 있다가 100W의 전력을 소리로 바꾸게 된다면,  조용할 때와 100W의 전력이 소리로 바뀌어 나오는 경우 케이블에 의한 전압 강하는 "(100W/200V)*0.17옴=0.085V"의 계산으로 0.085 볼트이며 총 전압에 대해서는 "0.085/200"으로서 0.0425%이다. 앰프와 앰프 내부 전원 공급 장치의 설계를 볼 때 0.0425%의 전원 전압 차이로 생길 수 있는 음량이나 음질의 차이는 절대 있을 수 없다.

가느다란 선이 굵은 선보다 인덕턴스가 더 커서 잡음이 더욱 침입하기 쉬운 것은 사실이지만 앰프용 전원 케이블의 범위인 "18-14게이지"와 앰프 내부의 전원 필터의 최소 성능을 보더라도, 선의 굵기가 낼 수 있는 차이는 있을 수 없다.

한편, 오래되거나 품질이 나쁜 플러그와 콘센트 간의 접촉 저항은 크게는 5옴까지도 나가는 경우를 보았다. 앞의 경우와 같은 논리에 5옴을 대입하면 컨센트-플러그 사이에 10옴, 그리고 케이블과 앰프의 커넥터 사이에 10옴으로서 총 20옴의 접촉 저항이 있는 최악의 경우를 가정할 수 있다. 이 경우 전압 강하는 10볼트가 되고 전압 강하율은 5%가 되어서 케이블이 줄 수 있는 최대 영향인 0.0425%와 비교하면 약 118배나 된다.

케이블을 굵게 하는 것 보다는 플러그나 콘센트의 품질이나 접촉점의 상태를 잘 관리하는 데 실제적 효과가 있다. 즉 녹슬거나 재질이 조악한 플러그와 콘센트를 교환한다든가, 접촉 부위의 산화막을 고운 샌드페이퍼나 쇠 솜 또는 연마재 등으로 갈아낸다든가, 때로 오염된 표면을 알콜 등으로 세척한다든가, 닦아낸 접촉 부위에 산화 방지 오일을 도포한다든가 하는 것이 훨씬 효과를 볼 수 있는 일이다.

대부분의 주택은 인입선에서 시작하여 실제로 사용하는 콘센트로 오기까지 전선이 여러 개의 콘센트나 접속 단자를 통하게 된다. 이때 모든 접속점은 단단히 나사로 조이는 것이 최선인데, 실제로는 시공의 편의를 위해 "간이 접속구"에 눌러서 접속하는 경우가 더욱 흔하다. 선을 벗기고 누르는 것만으로 간단히 접속되는 이 "간이 접속구"는 노화에 따라 접촉 저항이 높아지는 경우가 흔한데, 전등이나 전열기를 작동하면 앰프 파일럿 램프의 불빛이 흐려진다든가 앰프가 연결된 콘센트에 함께 접속된 스텐드가 껌벅인다든가 하는 현상이 생기며, 또는 앰프에서 갑자기 큰 소리가 나올 때 다른 전등이 어두워진다거나 하여 알 수 있다. 이러한 경우는 인입선에서 부터 주변의 모든 콘센트나 접속구에 이르는 접속 상태를 확인하고 단단히 조여야 한다.

접촉 저항이 최소이고 안정적이어야 한다는 것은 전원 뿐아니라 입출력 및 스피커 연결을 포함한 모든 단자나 접속구에 적용되는바, 좋은 품질의 단자나 접속구를 사용할 뿐아니라. 불필요하게 여러 단자를 경유해서 복잡하게 연결하는 것을 피하고, 접촉 점 점검과 세척 및 조이기를 잊지 말고 해주어야 한다.