스피커와 파워앰프의 올바른 매칭

<테크니컬노트>스피커와 파워앰프의 올바른 매칭

스피커 허용입력에 비해 지나치게 낮은 출력의 앰프는 오히려 위험합니다.

권장하는 앰프의 출력보다 적은 양의 앰프를 사용하는 소비자로부터 고음역 컴포넌트가 타버렸다는 얘기를 종종 듣게 됩니다. 적은 출력으로도 큰 소리를 낼 수 있고 내구성이 강해 큰 출력를 잘 견디는 것으로 알려진 JBL 스피커가 일반적인 앰프로 그렇게 타버렸다는 것에 대해 소비자들이 납득하기 어려운 것 또한 이해하고 있습니다. 앰프를 오버 드라이브 시키지 않는 한 JBL에서 정의한 내용은 맞습니다. 이러한 부분을 잘 이해하기 위해서는 음악의 전반적인 특성 및 앰프의 출력, 그리고 Distortion에 대한 관계를 이해하는 것이 필요합니다.

음악의 전반적인 특징
모든 음정의 에너지가 같은 것은 아닙니다. 중고역대 음정에 비해서 저역의 음정에는 상당히 많은 에너지가 있습니다. 우리가 그래프로 비교해 보았을 때 고음역대의 에너지분포가 중저역대의 에너지에 비해서 10-20dB정도 낮은 것을 알 수 있습니다. 그러므로 일반적으로 -10dB피크로 설정되어 있는 고음드라이버라고 할지라도 중저음대역이 감당하는 파워에 비해서 단지 10분의 1정도의 출력만 필요합니다.
이러한 음악에너지의 자연적인 Distortion이 JBL 제품의 강점입니다. 예를 들면100watt스피커 시스템에서는 10watt정도의 고음 유니트가 필요하게 됩니다. JBL은 고음 유니트의 100%의 안정성을 위해서 20watt까지 감당할 수 있도록 디자인되어 있으며 음악적인 에너지 분포도 잘 견딜 수 있습니다.

앰프 파워의 특성
앰프의 출력부 스팩은 항상 정확한 것은 아닙니다. 앰프의 볼륨이 최대인 상태이거나 앰프입력부에 충분한 입력이 들어올 때에만 명시되어 있는 출력을 낼 수 있도록 되어 있습니다. 앰프의 출력은 THD의 기준에 의해서 명시됩니다. 앰프는 이렇게 명시된 출력보다 더 높은 출력을 낼 수 있지만 그렇게 높이게 되면 THD가 같이 높아지는 현상이 생깁니다. 예를 들어 THD 0.5% 이하의 10watt (20-20000Hz, 8오옴)의 앰프로 명시된 경우 실제로 20watt로 오버 드라이브를 시킬 수 있고, 20watt의 앰프라면 40wat까지, 35watt 앰프일 경우엔 70watt까지, 50watt앰프인 경우 100watt까지 오버 드라이브 시킬 수 있는 것입니다. 이렇게 오버 드라이브 시킨 경우 생기는 Distortion은 고음역 대역에서 생성되게 되며 쉽게 알아듣게 됩니다.

Here's The Killer : Distortion은 고음역 드라이버에 영향을 주게 됩니다.이렇게 오버 드라이브시켜 추가적인 출력은 얻은 앰프는 Harmonic Distortion이 가득하게 되어, 이러한 Distortion은 고음역 드라이버에 치명적이게 됩니다. Harmonic이라는 것은 원음의 배수로 고음역 대역에 머무는 것으로 아무리 베이스 기타 소리처럼 저음역 대역에서 Distortion이 생긴다 할지라도 그 원음의 Harmonic으로 고음역 드라이버를 손상시키게 됩니다.

스코프로 본다면 이렇습니다.
오실로스코프에 Harmonic과 오버톤이 없는 싸인 웨이브(Sine wave)시험 톤을 측정했을 때, 위아래 부분이 부드럽게 돌아간 파형을 형성하게 됩니다. 여기에 평균출력은 피크출력 지점의 3/4지점 정도가 됩니다. 앰프를 오버 드라이브시킬 경우, 앰프는 Clip현상이 일어나게 되고 파형의 상부와 하부부분이 한계점에서 평평하게 되어 사각파형(Square wave)으로 변화하게 되어 결국은 평균출력이 피크출력에 가까워지게 됩니다.

이런 상황이 벌어졌을 때 2배 가까운 출력이 고음 드라이버에 전달되게 되고 이러한 비정상적인 출력상황을 감당하기가 어려워 집니다. 반면에 이보다 출력이 높은 앰프인 경우 Clipping 현상없이 원하는 출력을 보내주게 되어 정상적인 파형의 소리에너지를 스피커에 보내주게 됩니다. 따라서 고음 드라이버를 손상하게 되는 일은 드물게 됩니다.

그렇다면 사용자가 어떻게 해야 할까요?
먼저 여기엔 절대 법칙이란 없다는 것을 알려드립니다. 스피커에 무리를 주는 한계치를 넘었다는 것을 알려주는 앰프는 아주 드뭅니다. 또한 볼륨조정 위치도 아무런 의미가 없습니다. 설령 중간 위치에 있다 하더라도 50% 미만으로 나오기도 하고 넘어서 나오기도 하기 때문입니다. 우린 정확한 것을 원하지만 현실적으로 정확한 것은 없습니다.
그러나 몇 가지 지침을 만들 수 있습니다.

1. 당신이 필요한 앰프 출력보다 조금 더 파워가 있는 모델을 구매하라.
기억해야 할 것은, 스피커는 순간 피크의 소리를 내기 위해서 평균파워보다 10배의 출력이 필요하다는 것입니다. 만약 앰프의 출력이 충분하다면 순간적으로 나오는 그런 소리가 깨끗하고 명확하게 표현될 것이고 앰프가 충분치 않다면 그 소리는 뭉개지고 탁한 소리가 될 것입니다. 앰프의 디자인된 출력보다 과하게 출력을 내기 시작하면 고음에Distortion이 많이 섞인 위험한 출력을 만들어내게 됩니다.

2. 앰프에서 Clip을 만들지 마라.
Clip현상은 시스템에 너무 과도한 입력레벨이 들어오게 될 때 생기는 현상으로 만약에 Clip현상이 생기게 될 때에는 전체 볼륨레벨을 줄이던지 아니면 Distortion이 생기지 않도록 충분한 출력을 가지고 있는 고출력 앰프로 바꾸어 주는 것이 좋습니다.

3. 앰프가 구동되고 있는 상태에서 연결을 하거나 끊거나 하지 마라.
앰프가 구동되고 있는 상태에서 앰프 입력단이나 프리 앰프단에 플러그를 꼽거나 빼거나 하면 순간적으로 아주 큰소리의 버즈(Buzz)노이즈를 만들어 내게 됩니다. 종종 이러한 버즈 노이즈가 큰 출력으로 만들어져 스피커의 보이스코일을 순간적으로 고장나게 됩니다.

4. 미연에 사고를 예방하도록 연습하라.
Tape Lifter가 없는 테이프 플레이인 경우에는 빠른 앞뒤 감기를 할 경우 사각파형(Square Wave)을 만들어 내어 고음 유니트를 손상시키게 될 수 있습니다. 이런 경우 단순하게 볼륨을 줄인 상태로 작동을 하면 됩니다. 또한 레코드 판의 바늘을 움직일 때에도 볼륨을 줄여야 합니다. 순간적으로 바늘을 떨어뜨려 생긴 노이즈로 스피커를 고장낼 수 있기 때문입니다. 저음이 많은 음악에서는 손쉽게 앰프를 오버 드라이브시킬 수 있기 때문에 너무 볼륨을 높여서는 안됩니다. 기억하세요! 3dB소리를 올리는 것은 사람의 귀로는 조금 인식될 정도겠지만 앰프에서는 2배의 출력을 내어야 합니다. 거기다 대부분의 EQ에서는 15dB까지 소리를 올릴 수 있도록 되어있습니다.

JBL의 라우드 스피커 시스템은 효율적입니다. 아주 적은 앰프 출력에서도 적당한 크기의 방에서 적정수준의 출력을 만들어 줄 것입니다. 하지만 적은 앰프로 원하는 출력을 내기 위해서 과도하게 출력을 높여서 사용하고 있다면 Distortion을 피하도록 출력이 충분한 고출력 앰프를 사용하기를 권해 드립니다.
어떠한 경우라도 사용할 최대 출력치보다 더한 출력이 나올 수 있는 앰프를 선택해야 합니다. 이러한 여분의 출력은 앰프의 한계치를 넘지 않도록 도와줍니다. 이렇게 한다면 Distortion이 없는 깨끗한 소리를 만들고 또한 반영구적인 스피커의 수명을 보장합니다

출처/sovicozine