스피커 케이블은 파워앰프의 출력을 스피커로 전달하는 전력용 케이블이다. 평행선과 연선의 구조, 피복과 도체 재질, 극성과 위상의 관계를 살펴보고 스피콘, 와이어 터미널, TS 폰 플러그와 바나나 플러그의 특징을 알아본다. 케이블의 길이와 배치, 소신호선과의 직각 교차, 청결 유지, 눌림과 과열을 피하는 현장 관리 원칙도 함께 설명한다.
앞선 14강과 15강에서는 파워앰프의 구조와 사용법, 그리고 파워앰프를 운용하는 데 필요한 전기 지식과 주요 스펙을 살펴보았다. 이제 파워앰프에서 만들어 낸 출력을 스피커까지 전달할 차례다.
05강에서 말한 것처럼 음향 시스템에서 사용하는 케이블은 소신호용 마이크 케이블과 이번 회차에서 다룰 스피커 케이블로 나눌 수 있다.
마이크 레벨과 라인 레벨 신호는 음향 기기 간의 전송에 주로 사용되는 비교적 약한 신호이다. 이를 소신호(Small Signal)라고 한다. 한마디로 케이블을 맨손으로 잡는다고 해서 신체에 별 문제가 생기지는 않는 정도의 신호다. (그렇다고 해서 막 만져도 된다는 소리는 아니다.)
반면, 스피커 케이블이 다루는 신호는 스피커의 진동판을 직접 움직일 수 있을 만큼 큰 전압과 전류가 실린 전력의 범주에 속한다. 따라서 피복이 벗겨진 도체나 커넥터 접점을 맨손으로 건드리거나 두 선을 단락시키기라도 하면, 병원에 실려 가거나 뜻하지 않은 불꽃놀이를 보게 될 수도 있다.
스피커 케이블의 구성
파워앰프가 스피커로 보내는 신호는 스피커를 구동하기 위한 전력이다. 즉, 전력을 전달한다는 관점에서 스피커선과 일반적인 가전제품의 전기선은 별다를 게 없다.
평행선(Parallel Wire)
우리가 주변에서 흔히 보는 전기선이란 물건은 전기 기기 동작에 필요한 전력을 전달하는 전선이다. 이러한 전선은 쉴드(Shield) 없이 절연체로 감싸진 두 개의 도체(심선)가 평행한 형태로 배열되어 있으며, 이 구조 때문에 평행선(Parallel Wire)이라고 부른다.
용도에 따라 도체의 가닥 수나 절연체의 색상·재질은 다를 수 있지만, 기본적인 형태는 동일하다. 스피커 케이블도 이와 같은 평행선을 기반으로 하며, 케이블의 용도는 양 끝단에 어떤 커넥터를 달았느냐에 따라 결정된다. 같은 평행선이라도 전기 플러그가 달리면 전원 케이블, 스피커 단자가 달리면 스피커 케이블이 되는 것이다.
스피커 케이블의 특징
평행선과 구조는 동일하지만, 개중에도 특히 스피커를 연결하는 데 적합하도록 만든 케이블들을 보통 스피커 케이블이라 부른다. 전기선과 구조는 같지만, 반복적인 사용 환경과 음향적 요구에 대응하기 위한 몇 가지 작은 차이를 가진다.
- 전선의 피복
스피커용 전선은 피복을 투명한 재질로 만드는 경우가 많다. 보통 탄성이 좋은 PVC를 사용하며, 투명한 피복 안으로 도체가 그대로 보이는 형태가 스피커 케이블의 전형적인 외관이다. 물론 일반 전기선처럼 불투명한 피복을 사용한 제품도 있다.
투명 피복 스피커선 - 도체의 구성
스피커선은 대부분 연선으로 만들어진다. 연선이란 하나의 굵은 도체를 사용하는 대신, 여러 가닥의 가느다란 도체를 하나로 모아 만든 전선을 말한다. 스피커선은 풀고 감기를 반복하는 일이 많기 때문에 쉽게 구부러지는 연선이 사용하기에 편하다. 만약 단선으로 만들면 선이 뻣뻣해 다루기 어렵고, 굽히고 펴기를 반복하는 과정에서 끊어질 수도 있다.
- 도체의 재질
스피커선을 찾다 보면 자주 볼 수 있는 표현이 있다. 바로 OFHC(무산소동)를 사용했다는 표현이다. 무산소동은 구리에 포함된 산소를 줄인 재료로, 일반 동보다 전기전도성과 내구성이 좋다고 한다. 꼭 스피커선이 아니더라도 고급 케이블에서 자주 사용하는 재료이다.
스피커선의 극성 구분(Polarity)
스피커선으로 판매되는 케이블들을 잘 살펴보면 두 선을 구분할 수 있도록 특별한 표시가 되어 있다. 파워앰프와 스피커의 +단자와 -단자를 서로 맞춰 연결하기 위한 표시이다. 어떤 케이블은 피복의 색으로, 어떤 케이블은 피복에 새긴 글자나 선으로, 또 어떤 케이블은 도체의 색으로 두 선을 구분한다. 일반적으로 어둡거나 무채색인 선을 -극으로, 밝거나 유채색인 선을 +극으로 사용한다. 본 필자가 그림에 일반적으로 사용하는 극성의 방향을 함께 표시해 두었으니 참고하기 바란다.
위 그림의 오른쪽 아래를 보면 다른 선들과 다르게 도체가 4가닥인 선이 있다. 이 케이블은 Canare 사의 4S6 스피커 케이블로, 심선을 두 가닥씩 묶어 +극과 -극으로 사용하는 스타쿼드(Star-Quad) 방식으로 사용하거나, 한 스피커에 저음과 고음을 분리해서 전달하는 바이앰프(Bi-Amp) 방식으로 사용할 수 있는 케이블이다.
파워앰프의 출력은 교류라 했고, 교류에는 극성이 없을 텐데 갑자기 웬 +극, -극 얘기인가 싶은 독자 제위 계실 것이다. 실제로 스피커선의 극성을 반대로 연결해도 소리는 잘만 나온다. 그럼에도 스피커선의 극성을 구분해야 하는 이유는 위상(Phase) 때문이다.
만약 스피커가 두 개 이상 있고, 극성을 서로 반대로 연결했다면 소리가 매우 답답해진다. 스피커가 서로 반대되는 위상의 소리를 출력하면서 서로의 소리를 잡아먹기 때문인데, 이게 바로 노이즈 캔슬링의 원리다. 때문에 파워앰프와 스피커의 극성을 바르게 연결해 주어야 한다.
스피커의 커넥터(Speaker Connectors)
이제, 이 케이블에 파워앰프와 스피커를 연결할 수 있는 커넥터를 달아주면, 우리가 비로소 스피커선이라 부를 수 있는 물건이 만들어진다. 스피커용으로 사용되는 커넥터들은 다음과 같은 것들이 있다.
스피콘(SpeakOn)
뉴트릭(Neutrik)이라는 회사에서 만든 커넥터로, 현재는 파워앰프와 스피커를 연결하는 사실상의 표준처럼 사용되고 있다. 여러 가지 장점을 가진 커넥터로, 일단 도체 접점부가 외부로 노출되지 않아 취급하기에 수월하다.
스피콘은 2극·4극·8극 제품이 있으며, 바이앰프(Bi-Amp: 다음 장에서 설명한다)와 같은 다심 연결에도 사용할 수 있다. 플러그를 삽입하고 돌려주면 걸쇠에 걸리는 구조라 쉽게 빠지지 않도록 되어 있다. 흔히 사용되는 NL2/4 규격의 스피콘 커넥터는 약 30 A(약 1500 W 수준), 좀 더 굵은 NL8 규격의 경우 약 40 A(약 2000 W 수준)의 전류까지 버틸 수 있다. 한마디로 요놈을 쓰면, 스피커선 굵기 말고는 딱히 걱정을 하지 않아도 된다는 소리.
와이어 터미널(Wire Terminal)
뭔가 거창하게 써 두긴 했으나, 그냥 전선을 직접 물려 고정하는 단자대이다. 전선의 피복을 벗긴 다음, 내부의 금속 접점과 볼트 또는 나사 사이에 도체를 끼워 조여 사용하는 형태이다. 구조가 크면 그만큼 큰 전류를 다룰 수 있고, 일단 단단히 물려 놓으면 웬만해서는 잘 풀리지 않는다는 장점이 있다. 따라서 한 번 체결하면 웬만해서는 다시 풀 일이 없는 고정식 시스템에 많이 사용한다.
하지만 접점이 외부로 노출되어 있어 실수로 단락(쇼트)되기 쉽고, 설치하거나 해체하기도 불편하다. 나사를 돌리다가 드라이버로 쇼트를 내는 일도 부지기수다. 무엇보다, 나사 풀다가 떨어뜨리면 나도 모르게 입에서 욕지거리가 나오게 된다.
1/4인치 TS 폰 플러그(Phone Plug)
악기와 장비를 연결할 때 흔히 사용하는 1/4인치 폰 플러그이다. (음향의 세계에서 이 플러그는 정말 여기저기서 찾아볼 수 있다.) 스피커 연결용으로는 구형 장비에서 많이 찾아볼 수 있으며, Tip 부분을 +극으로, Sleeve 부분을 -극으로 사용한다.
폰 플러그는 접점이 외부로 노출되어 있고, 금속으로 된 플러그 몸체가 Sleeve와 연결되어 있는 경우도 많다. 따라서 앰프가 동작하는 동안에는 접점을 맨손으로 만지거나 플러그를 삽입·분리하지 않는 게 신상에 좋다. 플러그를 삽입하거나 뽑는 과정에서 Tip과 Sleeve가 순간적으로 맞닿아 앰프 출력이 단락될 수도 있다. 또한 플러그와 케이블 삽입구의 크기가 제한되어 있어 굵은 스피커선을 연결하기 어렵기 때문에 대전력용으로는 적합하지 않다.
실제로, 폰 플러그를 사용해 스피커를 연결해서 쓰다 보면, 발열로 인해 녹아 있는 모습을 심심치 않게 볼 수 있다. 이런 상황을 방지하기 위해 폰 플러그를 스피커 연결에 사용할 경우에는 반드시 소신호용 폰 플러그 대신 스피커용 폰 플러그를 사용해야 한다.
바나나 플러그(Banana Plug)
와이어 터미널의 고급 버전(?)이라 생각하면 되겠다. 스피커선 끝에 바나나 플러그를 달고, 파워앰프나 스피커의 바인딩 포스트(Binding Post)에 꽂아 사용한다. 전선을 직접 물릴 필요가 없어 설치와 해체가 간편하다는 장점이 있다.
다만 플러그를 꽂아 고정하는 구조라 쉽게 빠지는 경우가 있으며, 빠진 플러그의 도체가 다른 단자나 금속에 닿으면 단락될 수 있다. 도체 부분도 외부로 노출되어 있으므로 취급에 주의해야 한다.
스피커선의 관리와 배치
지금까지 15회에 걸친 음향 강좌 중에서 관리와 배치(포설) 부분을 따로 얘기한 적은 없었다. 스피커선은 그만큼 관리와 배치에 신경을 써야 한다는 얘기다. 다음의 몇 가지 원칙을 잘 기억하고 있으면 스피커선 때문에 고생할 일은 거의 없을 것이다.
사용 중인 케이블을 단단히 감아 두지 말 것
전자 부품 중에 코일(Coil)이라고 하는 놈이 있다. 도체를 동그랗게 감아 만든 부품으로, 교류에서 전류의 변화를 방해하는 저항 성분으로 작용한다. 그리고 저항에 전류가 흐르면 열이 발생한다. 이 원리를 이용해 만드는 게 바로 전기 히터 되시겠다.
코일이라는 놈은 도체를 동그랗게 말아서 만든다. 만드는 방법이 매우 간단하기 때문에 우리도 아래 그림처럼 매우 손쉽게 이 코일이라는 놈을 만들 수 있다.
긴 선을 정리한답시고 전선을 동글동글 말아 두면, 보기에는 참 예쁘고 깔끔해 보인다. 허나, 교류 전력용 케이블은 절대로 이렇게 동글동글 예쁘게 정리해서 사용하면 안 된다. 특히, 위의 사진처럼 케이블 타이 등으로 딴딴하게 묶어 놓기까지 했다면? 축하한다. 수제 코일의 성능 강화에 성공했다!
케이블로 만들어진 코일은 교류 전력인 파워앰프의 출력에 저항 성분으로 작용하면서 신호에 영향을 줄 수 있다. 여기에 전선 자체의 저항에서 발생한 열이 겹겹이 둘러싸인 케이블 때문에 빠져나가지 못하면서 전선의 온도도 점차 상승한다. 이렇게 온도가 올라가면 도체의 저항과 신호 손실이 더욱 커지고, 심한 경우 전선 피복이 변형되거나 서로 눌어붙어 결국 단락(쇼트)을 일으킬 수 있다.
이것은 스피커 케이블뿐만 아니라 모든 전력 케이블에 해당하는 사항이다. 위 사진 오른쪽의 돌돌이라 부르는 릴 케이블 사용 설명서에 괜히 귀찮게 케이블 다 풀어놓고 쓰라고 적어 둔 게 아니다. 케이블이 감긴 상태에서는 열이 제대로 빠져나가지 못하기 때문이다.
스피커 케이블은 필요한 만큼의 길이로 사용하는 것이 좋으며, 그러기 어렵다면 남는 부분을 넓고 느슨하게 펼쳐 정리한다. 케이블 타이를 사용할 때에도 지나치게 강하게 조이지 않아야 한다. 오랫동안 꽉 묶어 둔 케이블은 피복이 눌리거나 손상될 수 있으며, 이런 케이블을 움직이거나 해체하는 순간 불꽃을 보는 경우도 심심치 않게 발생한다.
소신호선과는 직각 교차
스피커선(전력선)에는 큰 전류가 흐르기 때문에 주변에 강한 전자기장이 만들어진다. 이 전자기장은 가까이 지나가는 마이크선과 같은 소신호선에 유도되어 노이즈를 발생시킬 수 있다. 이걸 막으라고 쉴드(Shield)가 있는 거긴 하지만, 간섭이 지나치게 강하면 결국 소신호는 잡아먹히게 된다.
이를 피하기 위해, 스피커선(또는 전력선)은 마이크선과 같은 소신호선과 떨어뜨려 주어야 한다. 신호가 잡아먹히거나, 노이즈가 유입되는 것을 최소화하기 위해서다. 나란히 붙어서 평행으로 가는 것은 가급적 피하고, 서로 교차해야 할 경우에는 X 모양으로 직각 교차시켜 주어 간섭을 최소화하도록 한다.
청결하게 유지하라
장비의 청결 유지는 모든 장비에 필요한 것이나, 스피커 커넥터 부분의 청결 유지는 안전과 성능에 직접적인 영향을 준다. 접점 부분에 녹이 슬어 있거나, 먼지 등이 쌓여 있는 경우, 운이 좋으면 접촉 불량이요, 재수 없으면 불꽃놀이를 보게 된다. 케이블의 외피를 비롯해 커넥터 부분은 오염되지 않도록 한 번씩 청소해 주고, 가능하다면 접점 부활제 등을 이용해 접촉 저항을 줄여 줘 손실을 방지하도록 하자. 인터넷에서 싼 것은 만 원도 안 한다.
길이는 짧게
스피커선의 길이를 짧게 유지해야 하는 가장 큰 이유는, 선이 길어질수록 전선의 저항도 커지고 그만큼 스피커로 전달되는 전력이 줄어들기 때문이다. 따라서 스피커와 파워앰프 사이의 케이블은 가능한 한 짧게 유지해야 한다. 물론 현장에서 사용할 때마다 정확한 길이에 맞춰 스피커선을 잘라 댈 수는 없겠지만, 불필요하게 긴 케이블을 사용하는 것은 피해야 한다. 고정식 시스템이라면 필요한 만큼의 여장(여유 길이)만 남겨 두도록 한다.
밟히거나 눌리지 않도록
의외로 많은 현장에서 스피커선이 사람의 발에 밟히거나 무엇인가에 눌리는 위치에 있는 경우가 있다. 케이블이 반복해서 밟히거나 눌리면 내부 도체가 손상되어 해당 부분의 저항이 증가하거나, 피복이 손상되어 단락(쇼트)이 발생할 수 있다.
전력 케이블에서의 저항 증가는 전력 전달을 방해하는 것을 넘어, 손상된 부분에 열을 발생시킨다. 열이 발생한다는 것은? 119에 전화할 가능성이 올라간다는 얘기다.
케이블에 걸려 넘어지면서 다치는 경우도 종종 발생한다. 사람도 다치고, 케이블이 당겨지면서 장비도 다친다. 재수 없으면 장비가 쓰러진다. 더 재수 없으면 쓰러지는 장비에 사람이 깔린다. 따라서 케이블은 가급적 사람이 지나가지 않는 경로로 포설하고, 통로를 지나야 한다면 직접적인 압력을 받지 않도록 케이블 덮개를 사용한다. 그마저도 어렵다면 최소한 청테이프 등으로 단단히 고정해 두어야 한다. (그리고 사용이 끝난 청테이프는 최대한 빨리 떼어내 주는 게 정신건강에 좋다.)
16강 마무리
이제 드디어 전기 음향 시스템을 구성하는 마지막 요소, 스피커에 대한 이야기를 할 차례가 되었다. 두 챕터에 걸쳐 스피커에 대한 이야기를 하고자 한다. 다음 시간에는 스피커에 대한 첫 강좌로, 스피커의 원리와 여러 가지 스피커의 종류에 대해 알아보도록 하겠다.
FAQ
- 일반 전기선을 스피커선으로 사용해도 되는가?
- 그렇다. 일반 전기선과 스피커선은 두 가닥의 도체로 전력을 전달한다는 기본 구조가 같다. 적절한 커넥터를 달면 스피커선으로 사용할 수 있다. 다만, 전선의 허용 전류와 허용 전압이 파워앰프의 출력을 감당할 수 있어야 한다. 또한 스타쿼드처럼 여러 가닥의 도체를 정해진 방식으로 묶어 사용하는 구조까지 일반 전기선으로 대신할 수 있는 것은 아니다.
- 무산소동 스피커 케이블과 일반 케이블의 차이는 무엇인가?
- 무산소동(OFHC)은 산소 함량을 낮춘 구리로, 일반적인 구리보다 전기전도성과 내구성 면에서 조금 유리할 수 있다. 또한 더 나은 주파수 응답 특성을 가진다는 주장도 있다. 다만 같은 굵기와 길이의 정상적인 구리 케이블이라면 그 차이는 크지 않다. 실제 전력 손실에는 무산소동 여부보다 도체의 굵기와 케이블의 길이가 더 큰 영향을 준다.
- 스피커선의 굵기는 어떻게 결정하는가?
- 스피커의 정격 출력과 임피던스를 이용해 I = √(P ÷ Z) 공식으로 전류를 구할 수 있다. AWG 규격표 등을 이용해 계산된 전류보다 허용 전류가 큰 전선을 선택하면 안전하다. 같은 전류라도 케이블이 길어지면 저항이 증가하므로, 긴 케이블에는 더 굵은 전선을 사용하는 것이 좋다.
- 스피커선에는 왜 쉴드가 없는가?
- 스피커선이 전달하는 신호는 마이크나 라인 레벨 신호보다 훨씬 크기 때문에 외부 노이즈의 영향을 상대적으로 적게 받는다. 또한 가까이 붙어 있는 +선과 -선에 서로 반대 방향의 전류가 흘러 주변 자기장이 상당 부분 상쇄된다. 이 때문에 스피커선에는 일반적으로 쉴드가 필요하지 않으며, 쉴드를 추가하면 케이블의 굵기와 비용, 정전용량만 늘어날 수 있다.
- 파워콘과 스피콘은 혼용할 수 있는가?
- 혼용하지 않아야 한다. 파워콘(powerCON)은 전원 연결용 커넥터이고, 스피콘(speakON)은 파워앰프와 스피커를 연결하는 커넥터이다. 외형과 용도는 비슷하지만 색상과 걸쇠 및 삽입부의 구조가 달라 서로 맞물리지 않도록 설계되어 있다. 임의로 가공하거나 용도를 바꾸어 사용해서도 안 된다.
- 스피커선의 극성을 반대로 연결하면 어떻게 되는가?
- 스피커 한 대만 연결했다면 극성을 반대로 연결해도 소리는 나온다. 하지만 여러 대의 스피커 중 일부만 극성이 반대로 연결되면 서로의 소리가 상쇄되어 저음이 줄어들고 소리가 답답하게 들릴 수 있다. 따라서 파워앰프와 모든 스피커의 +단자와 -단자를 같은 방향으로 연결해야 한다.
- 스피커 케이블을 감아 둔 상태로 사용해도 되는가?
- 큰 전류가 흐르는 케이블을 작고 단단하게 감아 두는 것은 피해야 한다. 전선에서 발생한 열이 빠져나가기 어려워지고 피복의 온도가 올라갈 수 있기 때문이다. 사용 중 남는 케이블은 가능한 한 넓고 느슨하게 펼쳐 정리한다.
- 스피커 케이블은 얼마나 짧게 사용해야 하는가?
- 모든 현장에 적용할 수 있는 정해진 길이는 없다. 다만 케이블이 길어질수록 전선의 저항과 전압 강하가 증가하므로, 장비 배치에 필요한 범위 안에서 가능한 한 짧게 사용하는 것이 좋다. 긴 거리를 연결해야 한다면 길이에 맞춰 더 굵은 케이블을 선택한다.
- 스피콘과 1/4인치 TS 폰 플러그 중 무엇을 사용해야 하는가?
- 두 단자를 모두 사용할 수 있는 장비와 상황일 경우 스피콘을 우선 사용해야 한다. 스피콘은 접점이 외부로 노출되지 않고 잠금 장치가 있어 쉽게 빠지지 않으며, 스피커의 큰 전류를 전달하도록 설계되어 있다. 구형 장비 때문에 TS 폰 플러그를 사용해야 한다면 반드시 스피커용 제품을 사용해야 한다.
- 스피커선과 마이크선이 교차할 때에는 어떻게 배치해야 하는가?
- 스피커선과 마이크선은 가능한 한 서로 떨어뜨리고, 긴 구간을 나란히 지나가지 않도록 한다. 두 선이 반드시 교차해야 한다면 직각으로 교차시키는 것이 좋다. 이렇게 하면 두 케이블이 가까이 놓이는 구간이 짧아져 소신호선에 유입되는 간섭을 줄일 수 있다.
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