아날로그 오디오용 마이크 선로, 스피커선로 그리고 댐핑 팩터

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전선 굵기와 선로 저항

전선의 저항값은 작을수록 유리합니다. 즉 전선에서 전력의 소비가 작아야 신호를 전송하거나 스피커를 구동할 때 유리해집니다. 단위 길이당 선로의 저항은 다음과 같이 선로의 지름이 클 수롤 작아집니다. 그러니 굵은 전선이 선로로서는 유리합니다.

전선은 크게 wire와 케이블(cable)이 있으며 wire는 구리 도체에 외피만 있는 상태, 케이블은 아래 그림과 같이 여러 내용을 포함하는 경우로 구분하면 편리합니다.

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선로의 꼬임

선로는 선로의 상태에 따라 다음의 세 가지 방식이 있습니다.

• 평형 선로 : 두개의 신호 선로가 서로 평형을 유지하면서 사용됩니다. 매우 간단하게 선로 구성이 가능하지만 선로가 평행하면서 발생하는 캐패시터 성분으로 주파수 대역이 좁아지는 단점이 있습니다.
• 꼬임 선로 : 평행 선로를 서로 꼬아서 만듭니다. 그러면 평형선로에서 발생하는 캐패시터 성분이 꼬임의 인덕터 성분과 중화되어 주파수 대역에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 다만 꼬임의 특성을 계속 유지하면서 들어야 하기 때문에 비싸집니다.
• 동축 선로는 신호선을 중심에 외곽에 쉴드(shield)를 배치해서 신로 외부로 신호가 방출되는 것을 방지하면서 장거리 전송이 가능합니다. 주로 디지털 신호와 비디오 신호용 선로와 같이 주파수가 높은 신호용 선로에 사용됩니다.  

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오디오용 케이블

전기 음향 시스템에서는 크게 마이크 케이블, 스피커 케이블, 통신 케이블, 전력 케이블이 사용됩니다. 마이크 케이블은 다음과 같은 특징이 있습니다.

• 잡음 유입 방지
• 누화 방지
• 여러 심선과 실드가 주요 내용
• 케이블의 휨 정도가 좋고 복구 능력이 좋아한다.
• 장거리 전송 (200m 이내)

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실드

마이크 케이블에서 가장 중요한 내용은 실드(shield)입니다. 실드는 횡권, 편조, 랩 실드가 있는습니다.

• 횡권 실드 : 선로의 길이 방향과 같은 방향으로 내부 마이크 선로와 실드 구리선을 배치하는 방법으로, 케이블의 굽힘 등은 좋지만 실드 역할은 매우 약합니다. 사용하지 않는것이 좋습니다.
• 편조 실드 : 내부 마이크 선로를 마치 옷의 섬유조직처럼 감싸서 실드 역할도 높이고, 굽힙 이후에 선로 내부에 모양을 유지하는 능력도 좋아 높은 내구성도 확보해 줍니다. 그러나 편조형 실드 특성으로 많이 굽혀지지 않는 단점과 다소 무겁기도 합니다. 그래도 현장에서 가장 선호하는 방식입니다.
• 랩 실드 : 내부 마이크 선로를 얇은 알미늄으로 랩 처럼 감싸는 방식으로, 가장 전기적인 실드 특성이 좋습니다. 그리고 가늘게 마이크 케이블을 만들 수 있습니다. 그러나 편조 실드 처럼 선호가 굽혀진 이후에 복원 능력이 약하고, 랩이 파손되는 경우가 많이 있어서 장비간에 선로를 연결한 후에 다시 재 결선하지 않는 경우에 매우 유용하게 사용이 가능합니다.   

마이크는 케이블을 다음 같은 평형 신호 방식으로 신호를 전송합니다. 일반적으로 짧은 거리에서는 불평형 신호로도 가능하지만 마이크 선로와 같인 먼 길이 까지 작은 신호를 전송하려면 평형 신호 방식을 사용해야 합니다. 

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스피커 케이블

마이크 케이블의 특징은 실드+꼬임선+평형신호 방식입니다. 반면 스피커 케이블은 전력선로가 가지는 특징을 그대로 이어 받습니다.

그런데 일반 전력선은 주파수가 고정된 교류 신호를 전송하는 것이 목적이지만 스피커 선로를 청취 대역의 음질을 고려해야 하는 부가적이 어려움이 있습니다.

• 파워 앰프이 높은 전력을 전송하기 위해 굵으며, 꼬임선을 사용합니다.
• 마이크 케이블과 다르게 실드를 사용하지 않습니다. 일반 전력선도 그렇습니다.
• 고전력 전송을 위해 단선(solid wire) 보다는 연선(stranded wire)을 사용해서 구리선의 표면적을 늘립니다.
• 무산소동을 주로 사용합니다.  

댐핑 팩터

스피커 선로의 전송 품질을 결정하는 가장 큰 내용은 댐핑 팩터(Damping factor)입니다. 댐핑은 다음과 같이  스탭 신호를 스피커에 입력할 때 얼마나 적합한 출력을 발생하는지 표시해 줍니다. 

댐핑 펙터는 다음과 정의합니다. 즉 스피커와 파워 앰프의 임피던스 비입니다.

권고되는 댐핑 팩터는 다음과 같은데 설계 권고를 따르면 됩니다. 최적 댐핑 값을 사용하면 매우 굵은 선로를 사용해야 합니다.

선로 저항을 고려하면 댐핑 팩터는 다음과 같습니다.

그러므로 댐핑 팩터는 앰프, 스피커, 선로 길이, 선로 굵기와 관련됩니다. 이를 선로길이와 선로 저항 위로 고려하면 다음과 같습니다. 이를 통해 적합한 선로를 구할 수 있습니다.

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앰프 댐핑 팩터의 영향

앰프의 고유 댐핑 팩터도 중요합니다. 큰 댐핑 팩터일수록 좋은 음질을 확보할 수 있습니다. 그런데 아래의 표를 보면 앰프의 댐핑 팩터가 200 이상 이면 스피커 선로에 큰 영향을 주지 않기 때문에 최솟값은 200으로 고려해도 좋습니다.

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