서병익 오디오의 주장에 대한 나의 생각

조회 수: 4133, 2013-01-27 04:21:43(2013-01-26)

12AX7에서 발생하는 짝수파 지그러짐을 제거하지 않고 오히려 증폭해서 '음악성'을 높였다?

이런 주장은 진공관 암프 제작자들이나 특히 싱글암프 제작자들로부터 가끔 듣는 소리다.  그러나 조금 깊이 생각해 보면 이해하기 힘든 주장이기도 하다.

 

암프에서 짝수차이건 홀수차이건 고조파가 발생하는 것은 암프의 비직선성에 기인한다. 암프의 입출력 특성이 완전히 직선적이라면 고조파는 발생하지 않는다. 가령 증폭단의 입출력 특성에 약간의 스퀘어로 비 직선성이 있다면 (즉 입력신호의 자승 성분이 출력에 나타나는 경우) 이것이 제2 고조파를 발생하게 된다. 흔히 진공관 증폭단은 제2 고조파 성분이 많은 것으로 알려져 있다.

 

그런데 흔히 암프는 다단의 증폭단으로 구성되어 있다. 단간 증폭기 만으로 구성된 암프란 특수한 경우를 제외하면 거의 존재하지 않는다. 아무리 간단한 암프라도 2단 혹은 3단의 증폭단으로 구성되기 마련이다. 이 경우 제2 고조파를 발생시키는 증폭단으로 2단 혹은 3단을 이어 붙여 암프를 구성한다면 첫 단에서 제2 고조파만 발생한다 하더라도 2단 혹은 3단의 증폭기를 거치는 동안 제3, 제4 고조파들이 발생하게 된다.

 

어느 암프가 고조파 찌그러짐 (하모닉 디스토션)이 있다는 말은 이 암프가 혼변조 찌그러짐이 있을 가능성이 있다는 말도 된다.  이는 고조파 찌그러짐의 발생 미캐니즘이 혼변조 찌그러짐을 발생시키는 미캐니즘과 같기 때문이다.

 

간단한 고등학교 수준의 수학으로 생각해 보자. 가령 암프의 입력을 X, 출력을 Y라고 한다면 이상적 암프의 특성은 Y = kX가 될 것이다. 여기서 k는 암프의 이득 (증폭도)이다. 그러나 이런 이상적인 암프는 현실에는 없다. 그래서 약간의 자승법칙 비 직선성이 있는 암프를 생각해 보자. 이런 암프에서 출력 Y는 Y = kX + sX**2으로 쓸 수 있을 것이다. 여기서 s는 k에 비해 작은 상수이고 X**2는 X의 제곱을 나타낸다.

 

여기서 입력 X를 Sin(wt)로 치환하여 보면 출력에 원래 신호의 증폭된 형태인 kSin(wt) 뿐 아니라 자승항인 sSin(wt)**2가 나타나게 되는데 삼각함수를 플어보면 이 항은 다름아닌 Sin(2wt)로 나타낼 수 있어 제2 고조파 성분인 것을 알 수 있다. 그래서 자승법칙 비 직선성이 있는 암프는 제2 고조파를 발생시킨다는 것을 알 수 있다.

 

다음 이 암프에 두개의 신호를 동시에 입력 시킨다고 생각해 보자: X = Sin(w1t) + Sin(w2t).  즉 두개의 다른 주파수, w1, w2의 Sine웨이브를 입력시킨 경우이다.  이상적 암프라면 출력 Y는 Y = ksin(w1t) + ksin(w2t) 가 되어 혼변조는 일어나지 않는다.  그러나 자승법칙 비직선성이 있는 암프에 이런 신호를 입력시키면 자승항으로 인해 두 신호 주파수의 합 또는 차의 주파수가 나타나게 된다. (삼각함수를 풀어서 확인해 보시라)  이런 현상은 수퍼헤테로다인 라디오 수신기에는 유리하게 이용하지만 오디오 암프에서는 될 수있는대로 피해야 하는 현상이다.

 

이렇게 생각해 보면 제2고조파 강세의 12AX7 암프는 아마도 약간의 자승법칙 비 직선성을 가지고 있을 가능성이 높다.  이 비직선성을 더욱 강하게 해 준다면 그런 암프는 각종 고조파를 발생시킬 뿐 아니라 혼변조 찌그러짐을 나타낼 가능성이 크다.  이런 암프는 심포니와 같이 여러 악기들이 동시 다발적으로 연주될 때 각 악기의 소리들이 또렷하게 구별되기 보다는 뭉뚱그려져서 시끄러운 소리를 낼 가능성이 크다.

 

이상적 암프는 음악적이건 아니건 그 자체의 소리가 없어야 한다.  즉 무색 투명해야 한다.  암프 자체의 소리가 있다는 것은 암프가 신통치 않다는 증좌다.  본래 진정한 고수는 도를 딱는데 있어서 도를 생각치 않는 사람이다.

이론적으로 맞는 말씀입니다. 그러나 문제는 고조파만 적출해서 의도적으로 증폭시킬 수 있는 진공관은 없다는 점입니다. 고조파를 많이 발생시키는 진공관 이라면 혼변조도 함께 발생시킵니다. 그 발생 미캐니즘이 같기 때문입니다. 그래서 주류 엔지니어들은 모든 종류의 디스토션을 제거 하려는데 전력을 다하는 것입니다.

또 한가지 서병익 오디오의 주장 중에 출력전압이 40V라는 것을 대단히 여기는 것을 볼 수 있는데 이는 별 의미가 없는 주장이라고 생각됩니다. 대부분의 메인 암프들의 필요 입력은 1V에서 2V 내외 입니다. 40V의 출력 전압을 가진 프리 암프를 이런 메인 암프에 연결해서 사용하려면 볼륨을 매우 낮추어서 사용하게 되는데 그러면 시그날 투 노이스 레시오 관점에서 불리합니다. 좋을 것이 하나도 없다는 생각이 듭니다. 

40V 출력이면 피크치로 56V정도가 되는데 그렇다면 300B정도는 그냥 드라이브할 수 있는 정도가 됩니다. 그냥 다이나믹 헤드룸이 충분하다는 관점이라면 나쁠 것은 없겠습니다만 40V라면 지나친 느낌이 듭니다.