Tannoy 스피커 Active Crossover Network 제작 실패기 (I)

조회 수: 743, 2015-03-05 11:30:10(2015-03-04)

 

드디어 탄노이를 구입하다.

소시적에  친구집에서  Tannoy 스피커를 들어 본 적이 있다.  정확한 모델 남버는 기억에 없지만 탄노이의 유명한 15인치 모니터 골드 시리즈의 하나로 기억한다.  그 때 들어 보았던 현악기 소리가 너무도 유려하여 지금도 기억에 생생하다.  그 때 그 친구 왈 탄노이는 소리를 통 속에서 만든다는 평을 듣는다고 하였다.  이 말은 스피커 캐비니트가 스피커의 음색을 변경시켜 소리가 좋게 들리게 한다는 말인데 아마도 캐비니트가 혼 로딩 스타일이었던 모양이다.

이런 연유로 나는 오랫동안 탄노이 15인치 모니터 골드 스피커에 관심을 가지고 있었다.  좀 더 쉬운말로 하자면 눈독을 드리고 있었던 거다.  몇해 전 내가 LA로 이사한 후 꼭 한번 15인치 탄노이를 구입할 기회가 있었다.  우리 집에서 1시간 이내의 거리에 이 스피커 한쌍을 처분하려는 사람이 있었던 것이다.  그러나 그때는 아쉽게도 구입에는 실패하고 말았다.  우리집 장부책을 꼭 쥐고 있는 마누라의반대도 심했지만 이 40년도 더 묵은  고물 스피커의 상태가 그리 좋지 않았던 점이 나를 쉽게 단념하도록 하였던 것 같다.

그러던 차에 몇달 전 드디어 몇십년간 눈독을 들이던 탄노이를 구입할 기회를 맞게되었다.  우리집에서 20분 거리에 있는 이베이 전문 거간 꾼이 탄노이 한 쌍을 판다는 광고를 낸 것이다.  한달음에 달려가서 물건의 상태를 살펴보았다.  이 스피커들은 대개 70년대 이전에 생산된 것들이기 때문에 상태가좋은 것을 만나기가 그리 쉽지 않다.  특히 우퍼의 콘 서라운드에 사용한 (foam)재질이 약하여 15년 정도를 사용하면 교환해주어야 할 정도로 열화한다고 알려져 있다.

가서 살펴보니 상태가 상당히 좋은 편이다.  적어도 겉보기에 우퍼 콘이나  콘 서라운드도 흠잡을 데없이 좋은 상태다.  캐비네트는 원 회사 제품은 아니고 전 주인이 자작한 것이지만 제법 꼼꼼히 만든것으로 보였다.  이 거간 꾼은 이 고물을 가지고 $2,500을 호가하는데 내 문제는 이 자금을 어떻게 조달하느냐이다.  집에 들을 만한 스파커가 없는 것도 아니니 자금은 고사하고 이 덩치 큰 고물을 거실에 들여놓는 것만으로도 마누라의 눈치를 살펴야 할 판이다.

뿐만 아니라 나의 소리에 대한 집착을 만족시켜 주는 이외로는 별 쓸모없는 물건에 $2,500의 거금을낭비하겠다는 나의 의도가 지나칠 정도로 알뜰한 마누라에게 먹혀들 여지가 없다.  결국 생각 끝에 거간 꾼과 물물교환 딜을 하기로 하였다.  내가 소장하고 있던 마크 레빈슨 Class A 100W 솔리드 스테이트 암프 1대, JBL L-100 스피커 페어, 턴 테이블 3대, 암펙스 녹음기 1대를 주기로 하고 탄노이 HPD385A스피커 한 쌍과 맞교환 하기로 한 것이다.  좀 생각해 보면 상당히 손해보는 교환을 한 것이지만 다른한편으로는 내게 필요없는 물건을 주고 필요한 물건을 바꾼 셈이니 별 후회는 하지 않기로 마음을 굳혔다.   또 따지고 보면 내 물건들도 적어도 20년 이상 묵은 고물들이니 하는 생각으로 자위했지만 내가 이 거간꾼과 물물교환을 한지 하루만에 이 거간꾼이 이베에에 내 놓은 광고가 흥미로웠다:  이 거간꾼이 내게로 부터 가져간 물건에 대해 호가한 금액은 전체가 $5,000정도가 되었다.  두배 장사를 하려는 모양이다.

실망스러운 음질

확실한 것은 아니나 탄노이 스타일의 동축 스피커는 탄노이가 원조가 아닌가 한다.  탄노이의 고용인중 한 사람이 동축스피커 특허 보유자다.  탄노이의 동축 스피커는 우퍼와 트위터를 한 마그네틱 스트락춰에 만들어 넣었다.  그리고 우퍼의 콘이 트위터의 후론트 혼의 역할을 겸한다.  따라서 스피거를전면에서 보면 우퍼 밖에는 보이지 않는다.  트위터는 우퍼의 다스트 커버안에 숨겨져 있다.  알텍이나 엘렉트로보이스등 미국 회사들에서도 동축스피커를 제조했지만  모두 트위터 후론트 로딩 혼이전면에 나와있다.  아마도 특허 침해를 피하기 위한 조치 같다.  근래 영국 KEF사에서도 동축 스피커를만들었는데 아마도 특허기간이 만료되어 가능하지 않았나 하는 생각이 든다.

탄노이의 동축 스피커 모니터 씨리즈는 여러가지가 있다.  모니터 레드, 모니터 불루, 모니터 골드 등이 있고 내가 구입한 것은 HPD 385A 모델로 소위 HPD 씨리즈에 속해 있는 모델이다.  이 모델은 다른모니터 골드 씨리즈에 비해 후기 제픔으로 우퍼 콘 뒷면에 갈비뼈 모양으로 보강을 한 것이 특징이다.  원래 모니터 골드는 30W정도가 최대 허용입력인데 비해 HPD 씨리즈는 최대 허용 입력이85W로증가되었다.  그런데 오디오 마니아들 간에는 원래 의 모니터 골드가 더 인기가 좋은 것 같다.

한편 탄노이는 이 15인치 HPD385A유닛을 여러 가지 크기의 통에 넣어 다른 모델로 출시하였는데 가장 큰 캐비네트 모델이  Arden이고 그 다음 사이즈가 Berkeley 모델이다.  내가 구입한 것은 원래Berkeley모델이었던 모양이데  전 주인이 Arden 모델 크기의 통으로 교환해 놓은 것 같다.  스피커 단자판에 Berkeley로 적혀있다.  그러나 스피커 유닛은 동일하니까 문제될 것은 없다.   참고로 비교적근래에 출시된  탄노이 웨스트민스터 같은 제픔은 3만불을 호가하고 최대 입력도 500W이니까 스피커 유닛 자체도 새로이 개발된 유닛일 것이다.  물론 캐비니트도 혼 로딩 캐비니트로 크기도 상당히더 크다.  이 스피커는 사양서 대로라면 저역이 18Hz내려 간다고 하니까 20Hz 내지 25Hz까지 내려가는HPD385A에 비해 약 5Hz내지 7 Hz정도 더 낮은 주파수 까지 내려간다.  그런데 이정도의 성능 향상을위해 12배 이상의 돈을 쓰는 것이 타당할까?

하여튼 나는 요 며칠동안 나에게는 새 장난감인 이 고물 탄노이를 감상하였다.  나는 여러종류의 암프들을 사용해서 이 스피커를 구동하여 보았다. 맥킨토시 275, 자작의 300B싱글, 845 PP암프, 그리고 21LR8 PP 등등.

Mac 275나 300B싱글을 사용했을 때 저역은 그런대로 내가 평소 사용하던 마틴로간에 비해 더 확장된느낌을 받았지만 중고역은 소리가 약간 거칠다는 인상이 들었다.  이는 음원에 따라 그 느낌이 상당히차이가 나는데 중고역의 음질이 거칠다는 느낌을 같게 된 것은 특히 섬세한 소리가 특징인 엘렉트로스타틱 스피커에 익숙해진 나의 청취 성향 탓인지도 모르겠다.  이것이 나만의 느낌일까하는 의심이들어 인터넷을 뒤져보니 역시 비슷한 평을 하는 사람들이 보인다.  무엇인가 2%부족하다는 느낌이다.  

내가 소시적 친구집에서 들었던 그 소리가 아닌것이다.  자작한 845 PP로 암프를 교환하고 들어보니 소리가 조금 좋아졌다는 느낌이 든다.  탄노이 15인치는 암프가 상당한 전류를 흘릴 수 있는 능력이 요구된다고 한다.  즉 암프의 내부저항이 비교적 낮은 것이 요구된다는 말이다.  댐핑의 문제인데그렇다면 맥275는 큰 문제가 없어야 한다.  내가 만든 845 pp는 무궤환 암프라서 내부저항이 그리 작지는 않다.  하여튼 내 느낌 상 845 PP를 들었을 때가 조금은 나아보인다.  그러나 이는 움원에 따라서도 차이가 나고 단순히 순간적인 느낌이기 때문에 확실한 것은 아니다.  

하지만 한가지 좋은 점은 이 탄노이 스피커의 움질이 매우 오픈 사운드라는 점이다.  오픈 사운드라는말을 나는 음질에 칼러가 거의 없다는 말과 동의어로 사용한다.  기술적으로 말하면 주파수 특성이 비교적 평평하다고나 할까?  나는 그 이유가 저역특성이 비교적 확장되어 있다는 점에서 찾고 싶다.  전에 듣던 JBL L-100만 하더라도 상당히 개방적인 음질이었는데 탄노이가 그 점에서 좀 더 개선된 느낌을 받았다.  흔히 엘렉트로 스타틱 스피커가 이 점에서는 우수하다는 생각이 든다.  

25년전 내가 엘렉트로 스타틱 스피커를 구입할 당시 2배나 더 비싼 콘 스피커와 비교해 본 적이 있다.  그 때 보니 이 두배나 더 비싼 스피커는 차라리 굴속에서 나는 듯한 칼러가 끼어 있다는 느낌을 받았다.  안경에 비유하자면 색안경을 끼고 풍경을 보는 격이다.  캐비네트를 혼 스타일로 바꾸면 주파수 특성에 변화가 올수도 있을 것이다.  흔히 혼 로딩은 음질에 칼라를 입힌다.  결과적으로 귀에는 좋게 들릴 수도 있지만원리적으로는 좋은 것이 아닌 것 같다. 

2015.03.05 11:13

Active Crossover Network 을 시도하다
앞에서 혼 로딩에 대한 나의 언급을 오해할 분들이 있을 것 같아 한마디 덧붙인다. 나는 다만 혼은 잘 설계해서 만들어야 음질에 색깔이 끼는 것을 방지할 수 있다는 사실을 말하려 한 것 뿐이다. 이점 오해 없으시기를 바라겠다.

하여튼 이 새 장난감이 약간 불만스러운 것이 사실이다. 그래서 생각해 낸 것이 스피커의 크로스오버를 액티브 크로스오버로 바꾸고 바이 암핑을 해 보면 어떨까 하는 것이었다. 인터넷을 뒤져보니 바이 암핑으로 좋은 결과를 얻었다는 사람들도 보인다.

액티브 크로스오버를 채용하여 바이 암핑을 할 때에는 저역과 고역을 별도의 암프로 드라이브 하는 만큼 저역, 고역의 발란스를 맞추어 줘야하는 번거로움이 있다. 물론 암프도 챤넬당 두대가 필요하다는 것은 말할 필요도 없다. 이런 단점이 있지만 상당한 장점도 있다.

바이 암핑을 하면 우선 스피커 자체의 패시브 코로스오버 회로가 필요하지 않게 된다. 따라서 고역이건 저역이건 암프와 스피커가 직결된다. 암프의 입장에서 보았을 때 덜 복잡한 스피커 로드를 보게 된다. 패시브 코로스오버 회로의 경우에는 암프의 입장에서 보이는 것은 크로스오버 회로와 스피커를 결합한 것이 보이기 때문에 로드의 임피던스 특성이 더 복잡할 것이다.

진공관 암프의 경우 암프의 부하가 순수한 저항 성분이 아닌 경우에는 출력관의 로드라인이 직선이 아닌 타원이 될 수가 있고 이로 인해 디스토션이 증가할 수 있다. 암프의 부하는 전기적인 임피던스 특성이 단순한 것이 좋지만 부하로서의 스피커는 저항 성분만이 있는 것이 아니라 리액티브 로드이기 때문에 암프의 동작이 저항 부하를 달고 응답특성을 측정했을 때 와는 다르게 된다. 특히 부궤환이 많이 걸려 있는 암프들의 경우, 대부분의 제조회사 제품들이 여기에 포함될 것으로 보이는데, 부궤환 회로가 스피커로부터 발생되는 역기전력이 암프의 입력으로 전달되는 통로를 마련해 주게 된다.

탄노이 스피커의 액티브코로스오버 회로를 설계한 John Ridley는 특히 저역에서 패스브 코로스오버 회로에 필수적으로 들어가는 인닥터의 악영향에 대해 언급하고 있다. 이런 회로에 들어가는 인닥터는 직류저항을 줄이기 위해 철심을 사용하거나 아니면 공심을 사용하여 만든다. 철심을 사용하는 경우에는 디스토션이 증가할 것이고 공심을 사용하면 상당한 직류저항이 삽입될 것이다. 이 문제에 관한 John Ridley의 자세한 설명은 아래 웹 사이트를 참조바란다.

내가 만들어 본 액티브 크로스오버 회로도 오래전에 John Ridley가 설계해 놓은 회로를 채용하였다. 탄노이 원래의 크로스오버 회로에서는 크로스오버 주파수가 1KHz이고 여기에 3KHz의 노치휠터가 첨가되어 있다. 이는 탄노이 스피커에 채용된 트위터의 공진점에서 발생하는 과잉 응답특성을 보정해 주기 위한 것이다. John Ridley가 설계한 회로는 원래의 크로스오버 회로의 응답특성을 비교적 정확히 구현해 내고 있다. 아래 그 회로를 복사해서 올려 놓았다. 자세한 내용은 여기서 찾아 보시라:

http://www.hilberink.nl/codehans/tannoy86.htm

John Ridley는 사용할 OP암프에 여러 모델들을 추천하고 있는데 내가 선택해서 구입한 모델은 AD8065다. 챤넬 당 모두 6개의 OP암프가 사용되었다. 첫번째 OP 암프는 버퍼용이고 두번째, 세번째 OP 암프는 각각 하이패스 필터와 로우패스 필터이다. 네번째 OP암프는 고역 용 노치필터이다. 여기에 고역, 저역 출력에 각각 버퍼 암프를 첨가하였다. 버퍼 암프를 넣은 것은 입, 출력에서 음량조절을 할 경우 주파수 특성에 영향을 주지 않기 위해서다.

사진은 완성된 액티브 코로스오버 회로다. 전원회로는 12V CT 전원트랜스를 사용한 평범한 회로로 샤시의 하부에 부착하였다. 여기서 +- 6V를 공급한다.

조립과 배선을 끝내고 고역 및 저역휠터를 점검하였다. 시그널 제네레이터를 입력에 연결하고 고역 및 저역휠터의 출력을 스코프로 관찰하면서 감쇄특성을 측정하여 정상적인 동작을 확인하였다. John Ridley가 제시한 크로스오버 특성과 대략적으로 일치한다. 전체적으로 크로스 오버 회로의 이득은 저역에서는 1보다 약간 크고 고역에서는 1보다 약간 작다. 이것은 의도한 대로이다.

먼저 한 챤넬만을 연결하여 실제 음악을 들어 보았다. Mc 275 암프의 한 챤넬은 저역, 다른 챤넬을 고역을 담당하도록 하였다. 이렇게 하면 저, 고역의 발란스가 실제 SPL을 측정하지 않아도 대략 맞을 것이란 계산이다. 그런데 문제는 고, 저역의 발란스가 아니었다. 음질이 문제였다.

무슨 이유인지는 모르지만 저역, 고역 모두 음질이 마음에 들지 않았다. 마치 트랜지스터 시대 초기의 트랜지스터 암프 소리가 난다. 몇 십년 전, 아들녀석이 가지고 있던 싸구려 기타 암프가 트랜지스터 제품이었는데 내가 만든 이 액티브 크로스오버 회로 음질과 비슷하다. 5분 이상을 듣기가 어려울 정도로 짜증 나는 음질이다. 빈 깡통을 두드리는 소리 같기도 하고… 무엇이 잘 못 되었을까? 몇번 재 시도를 해 보았지만 결과가 달라지지는 않았다. 인터넷을 뒤져 보니 나와 비슷한 경험담을 읽을 수 있었다. 거기서는 싸구려 OP암프에 그 원인을 돌리고 있다. 그런데 내가 사용한 OP암프들은 싸구려가 아니다.

여러가지 원인은 생각해 볼 수 있지만 해답은 찾지 못하였다. 공급전압이 너무 낮은 것인가 혹은 휠터 회로에 사용한 세라믹 캪이 문제가 되었나? 아니면 내가 사용한 OP암프가 혹시 가짜는 아닐까? 왜냐하면 나는 이것들을 중국으로부터 구입하였기 때문이다. 계란 까지도 가짜를 생산하는 나라이니 별 의심이 다 들게 된다. 사실은 내가 AD8065를 중국에서 사게된 이유는 간단하다. 이 췹은 싸휘스 마운팅 췹 밖에는 없어서 더 큰 팩케징에 마운트된 것을 사려했기 때문이다. 내가 주문했던 췹은 AD8065가 아니라 AD8066이었다. 동일한 췹인데 AD8066은 두개의 AD8065 OP암프가 한 패케쥐에 들어 있는 것이다. 중국에서 AD8066라고 해서 샀는데 실제로는 AD8065 2개를 한 틀에 마운트해서 파는 것이었다. 반 사기적인 수법이라고도 볼 수는 있겠는데 기능상으로 차이가 없어 문제를 삼지는 않았다. 하여튼 약간의 음질 향상을 위해 액티브 크로스 오버/바이암핑으로 전환해 보려던 나의 시도는 일단 여기서 접게 되었다.

스피커를 원상복귀 해 놓고 마지막으로지금 까지 시도해 보지 않은 다른 암프를 걸어 보았다. 자작한 13GB5 3극관 결합을 4개 파라로 한 싱글 암프인데 의외로 들을 만한 음질을 들을 수 있었다. 음량을 약간 높여 들으니 상당히 들을만 하다. 내가 추측하기에 이런 결과를 얻게 된 이유는 탄노이 스피커가 드라이브하기가 까다로운 스파커가 아닌가 하는 것이다. 그래서 암프를 탄다는 생각이 든다. 

13GB5 X4, 3결 싱글 암프는 무궤환 암프이고 싱글 암프 치고는 출력임피던스가 작은 편이다. 정확히 기억이 나지는 않지만 0.5옴에서 1옴 사이가 아닌가한다. 탄노이 크로스오버 회로에는 철심 인닥터 이외에도 오토 트랜스가 포함되어 있다. 사용된 소자들도 그리 고급이 아니다. 이런 이유로 아마도 암프의 입장에서 본 스피커의 입력임피던스 특성이 비교적 복잡할 것 같다. 지금 상태로 100% 만족은 아니지만 참고 들을 만한 음질은 실현되었다고 보인다. 아마도 스피커의 입장에서 본 암프의 출력임피던스 특성이 13GB5 싱글 암프의 경우 비교적 단순한 특성을 보이고 있는지도 모르겠다. 

Mc275와 같은 고급 암프도 상당한 부궤환이 걸려 있어 스피커의 입장에서 본 암프의 출력임피던스가 더 복잡할 수도 있겠다. 여기에 1,000여불 이상을 호가하는 스피커 케이블을 사용할 경우 스피커의 입장에서 본 암프의 출력 임피던스는 더욱 복잡해 질 수 있다. 그렇다면 음질을 향상시키기 보다는 저해시킬 가능성이 더 크다고 보인다.

향후에는 이 스피커의 트위터 쪽을 제거하고 대신 엘렉트로 스타틱 파넬로 대체해 보는 실험을 해 볼까 한다. 실제로 그렇게 사용하는 사례를 읽은 적이 있다. 이를 위해 진공관으로 액티브 크로스오버 회로를 만들어 볼까 생각중이다. (끝)