케이블 이해하기
케이블은 오디오 기기간을 연결하는 선재를 말합니다. 케이블에 의한 오디오의 음질변화는 분명한 사실이지만, 무엇 때문에 음질이 변하는 것인지는 정확하게 밝혀진게 없습니다. 예전에만 하더라도 고품위 케이블에 대한 정립이 되어 있지 않았으나, 무산소 동선인 OFC가 개발되면서 케이블의 발전이 비약적으로 이루어 졌습니다. 그러나 케이블은 시스템에 따른 상대성이 강해 무조건 고가의 제품이 최고의 소리를 내주지는 않습니다. 경우에 따라서는 몇 만원 대의 케이블이 수십 만원의 제품보다 사용 시스템에는 좋을 수도 있습니다. 그러나 분명한 사실은 케이블이 음질에 영향을 끼치며, 특히 고급 케이블을 사용한 경우는 업그레이드 때 특별한 음질 향상을 꾀할 수 있다는 것입니다. 케이블의 음질 선재 자체의 재질 및 물성에 의해서도 영향을 받지만, 피복의 재질, 선재의 배열 및 단말 처리에 다른 인덕턴스, 정전용량, 표피효과뿐만 아니라 오디오간의 임피던스에 의해서도 영향을 받습니다. 그러므로 케이블을 선택할 때 가격 선재의 재질및 물리적 특성에 너무 연연하지 말고 자신의 시스템에 적합한지 검토하는 지혜가 필요합니다.
RCA 케이블의 구조와 특징
케이블의 특성은 전기나 신호가 흐른다는 공통적인 목적을 갖고 있기 때문에 그 용도에 따라 특성 또한 크게 변함이 없지만 자동차에 사용되는 케이블의 경우는 그 고유의 특성을 고려하지 않을 수 없습니다. 방해요소가 많은 차량용은 중심도체를 절연체로 싸고, 그 위에 편조 등의 실드 겸 외부도체를 감고 다시 그 위에 바깥쪽의 절연체인 시스로 감싸는 이중구조를 가진 동축형이 대부분이며 실드를 2중 또는 3중으로 해 노이즈의 차단효과를 높이는 것도 있습니다.
중심도체 스피커 케이블과 마찬가지로 OFC, PCOCC, HiOFC, 6N 등 거대결정화한 것과 고순도의 동이 많이 사용되고 있으며 이들 다른 성질의 도체를 조합시킨 하이브리드 도체를 채용하기도 합니다.
절연체 중심도체에 직접닪는 절연체는 전기적 특성이 좋은 발포 폴리에틸렌이 주로 사용되는데 그 이유로는 발포 소재를 사용함으로써 중심도체와 외부도체 사이의 정전용량을 억제해 주파수 특성을 안정시킴과 동시에 선을 가늘게 만드는 것이 가능하기 때문입니다. 그러나 절연체는 중심도체가 벗어나지 않도록 고정하고 진동을 억제하는 성능 또한 요구되는데 발포제를 사용할 경우에는 중심도체의 홀드성이 떨어지고 진동에 약한 약점을 갖게 됩니다. 그래서 이 부분에 여러 가지 기술이나 노하우가 투입되고 있으며 오디오 테크니션사의 경우 '레오스토마'절연체를 개발하여 제품화하고 있습니다. 또한 절연체는 재질에 따라서 온도가 높아지면 도체에 유해한 가스를 발생시킵니다. PVC등의 염화비닐 소재는 그 가스에 의해 도체 표면을 검게 산화시키는 경우가 많아 고온부로 끌고 다니는 것은 안좋으며, 레오스토마의 경우 가스량이 적어 괜찮지만 그것과 닮은 에라스토마계의 소재를 사용한 경우는 도체 표면뿐만 아니라 내부까지 침식하는 가스를 내는 성질이 있다는 것을 알아야 합니다. 단순히 절연체라는 이름에서 전기를 통하지 않게 하는 물질이면 아무거나 괜찮다고 생각하는 것은 잘못된 생각입니다.
실드
실드는 동선의 편조 선과 알루미늄 또는 동박에 의한 더블 실드가 대부분이며 안쪽에 전도성 PCV(폴리염화 비닐)를 감은 3중 실드는 외부로부터의 노이즈와 진동 등에서 발생하는 정전 노이즈에 대응합니다.
시스(피막재) 가장 바깥쪽의 시스도 단순히 피복이라고 생각하기 쉬우나 이것도 재생음에 영향을 미칩니다. 특히 도체에 전류가 흐르면 그 주위에 자기장이 생기고 그에 따라 전류의 통과를 방해하려고 하는 와전류가 생기는데 이를 해소하여 외래 노이즈의 영향도 차단하는 역할을 합니다. 이와 같은 경우 특수한 티탄 분말을 시스에 혼합하여 사용하는데 이렇게 하면 반도체 효과를 가져와 와전류를 해소하고 외래 노이즈의 영향도 배제할 수 있습니다. 또한 티탄은 열에도 강하기 때문에 내열성 향상에도 도움이 됩니다.
유연성 얇고 유연성이 풍부한 것은 자동차용 케이블의 중요한 조건입니다. 무조건 굵은 케이블일수록 좋다고 할 수 있겠지만 장착의 편리함도 요구되기 때문입니다. 심선의 경우 도어의 개폐를 비롯해 여러 가지 어려운 조건이 있는 좁은 장소에서의 장착이 필요한 카오디오용에서는 굵기가 가는 심선을 여러 가닥 합친 구조로 되어있습니다. 또한 자동차용은 함부로 두껍게 하거나 폭을 넓혀서는 안 됩니다. 왜냐하면 왕복 2선간의 거리는 신호의 감쇄량을 좌우하는 요소의 하나인 정전용량과 밀접한 관계가 있어 거리를 고려해야 하고 절연체도 내열성을 높이면 단단해지기 때문에 유연성을 잃지 않는 두께로 사용하지 않으면 안 됩니다. 그래서 어느 정도의 두터운 전도체를 사용해 충분한 전류공급 능력을 확보하면서 케이블의 구조와 심선의 소재등이 음에 미치는 영향과 장착의 용이성 및 가격까지 고려해 설계되고 있습니다.
내열성 홈용과의 차이점 중의 하나가 내열성입니다. 홈용의 케이블은 주택의 실내라고 하는 환경이기 때문에 50도 이하에서 사용하는 것을 전제로 설계되는데 반해 자동차용은 그보다는 아주 높은 80도이상까지 올라가는 온도특성을 확보해 제조하지 않으면 안됩니다. 왜냐하면 파워케이블의 경우 엔진룸을 통과해야만 하기 때문이고 마찬가지로 스피커 케이블의 경우도 급격한 각도로 꺽임,찌그러질 것 같은 눌림과 같은 것 이외에 열과 물에 의한 변형등을 고려해야 하기 때문입니다. 그래서 굳이 자동차의 환경을 생각해서 설계된 좋은 케이블을 사용하는 것입니다.
선재의 종류
동은 전도율이 높고 저렴하여 전도체로 가장 많이 사용됩니다.
1. 터프 피치동(TPC:Tough Pitch Copper) :
일반 동선을 말하며 작성을 위해 산소를 불어 넣어 동을 녹인 다음 급격하게 냉각시켜 제조하는 방식으로 대량생산에 적합한 공정입니다. 이방식은 금속이나 유황 그리고 산소 산화물인 이산화 동이 첨가되었으며, 산소 함유량이 3,000~4,000 PPM, 순도는 99.9% 3N 동입니다. 그러나 특수 용도의 순도 99.99%인 4N의 일반 동선도 생산되고 있습니다.
2. 무산소동(OFC:Oxygen Free Copper) :
고순도 동선 개발의 시발점이 된 선재이며 불순물 중 주로 산소의 양을 적게 한 것으로 스피커 케이블에 한하지 않고 오디오에는 광범위하게 사용되고 있습니다. 음질 경향은 탁한 음이 제거되고 음의 순도가 높아져 명료도가 향상됩니다. 동을 녹여 냉각시킬 때 산소를 불어넣는 기존의 TPC 방식이 아니라 산소에 의해 발생되는 이산화동이라는 동 불순물을 제거하기 위해 산소 함유량을 10PPM이하, 기타 불순물도 99.99%까지 줄인 4N 제품입니다. 전도율은 TPC보다는 0.5~2%정도 높으며 가격도 그다지 높지 않고 가격 대 성능비가 좋기 때문에 오디오 케이블 전도체의 표준으로 되어 있습니다.
또한 OFC는 강도면에서도 우수하기 때문에 자동차의 라디에이터, TV의 피터선, 케이블의 단말처리로 사용되는 압착단자로도 사용됩니다. OFC의 순도를 더욱 높인 것이 6N, 7N, 8N 등의 이른바 고순도 동입니다. 6N의 순도는 99.999999%(9가 6개)를 나타내는데 이처럼 고순도가 되면 이미 측정기의 순도를 초월하고 산소와 수소등의 가스 불순물을 얼마나 추출하는가로 순도를 결정합니다. 이외에 하이클래스 OFC라고 하는 소재도 있으며 이것은 구조상 이유 때문에 전자의 흐름이 부드럽게 되고 신호전달력도 향상됩니다. 개량형 OFC라고도 합니다.
3. 거대 선형 무산소 동선(LC-OFC:Linear Crystal Oxygen Free Copper) :
금속 결정의 경계면에 음질을 왜곡하는 어떤 무엇이 있을 것이라는 이론에 근거하여 개발된 동선입니다. 한쪽으로만 흐르는 전도체의 성능 향상을 위한 방법으로 순도보다는 동의 결정을 크게 하여 전기의 흐름을 나쁘게 하는 결정의 벽(결정 입계)을 적게 한 동선입니다. OFC를 아르곤 가스 중에 약 900도의 고온상태에서 열처리, 결정을 크게 성장시켜 이것을 전선으로 가공합니다. 동은 녹은 상태에서 급냉시키면 미세한 결정 구조를 가지는데 결정이 많으면 신호 전달에 장애가 된다는 이론에 근거하여 OFC 동선의 결정 구조를 크게 하기 위해 동을 서서히 냉각시켜 결정을 크게 한 다음 결정 구조를 강제적으로 선형으로 길게 늘린 것
입니다. 이 방식은 결정 구조를 선형으로 늘리는 과정에서 기계적인 스트레스가 발생되고, 가공시 열이 발생하기 때문에 결정 구조에 영향을 주므로 음질 열화의 원인이 되기도 합니다. 1m마다의 결정수는 대략 20개, OFC의 경우는 5만개, TPC의 경우는 15만개이므로 극적으로 결정수가 적어짐을 알 수 있습니다.
4. 단방향 무산소 동선(PCOCC:Pure Crystal Ohno Continuous Casting) :
PCOCC는 LC-OFC가 결정체를 강제적으로 늘리는 과정에서 동선에 열과 물리적 스트레스가 발생되어 음질에 악 영향을 준다는 이론에 근거하여 개발되었고, LC-OFC에 비해 서서히 냉각시킴으로서 선재를 하나의 결정체로 만든 것입니다. 일본의 오디오 테크니카사가 처음으로 케이블의 상품화를 진척시킨 소재로 통상 동선을 만들때는 용해시킨 동을 냉각하면서 주조하지만 PCOCC는 주조기를 덥혀 동을 종방향으로 성정시키면서 주조하는 것입니다. 그 때문에 종래법의 동은 바깥쪽에서 내부로 향해 응고해가기 때문에 중심 부근에 불순물과 가스가 깊고 넓게 축적되는 원인이 되기도 합니다. 결정입계도 많습니다. PCOCC는 바깥쪽부터 따뜻해지기 때문에 내부로부터 굳어져 신호의 전송방향을 옆으로 꺾는 것 같은 입계는 불가능합니다. PCOCC의 1m마다의 결정수는 겨우 1~2개, 짧은 케이블로는 끝에서 끝까지 1개의 결정이라고 하는 것도 있습니다. 하지만 주조시의 결정속도가 결정되기 때문에 대량생산이 곤란하고 가격은 훨씬 비쌉니다.
5. 재열처리 동선 :
동일한 동이라는 도체의 결정 구조, 열처리 방법, 순도에 따라 물성이 크게 변합니다. 동은 순도가 높을수록 부드러운 물성을 갖게 되며 케이블에서 강도는 전기적을 주목받는 요인은 아니지만 음질과 연관이 있습니다. 일반적으로 단단한 동선은 딱딱한 소리가 나며 반대로 연성의 도체에서는 부드러운 소리가 납니다. 강도가 높은 도체로는 LC-OFC, PCOCC가 대표적인데, 이들은 단결정 구조가 변화되는 것을 막기 위해 열처리 과정을 거치지 않습니다. 그러나 열처리 과정을 거치지 않은 동선은 선재과정에서 발생되는 기계적 압박, 즉 스트레스를 받기 때문에 결정구조에 영향을 끼치게 됩니다. 이 때문에 기계적 스트레스를 줄이기 위해 행하는 약간의 열처리를 한 것이 뮤 도체이며 더욱 강한 열처리를 행하는 것이 멜톤 도체입니다. 이것은 기존의 LC-OFC나 PCOCC와는 다른 구조의 재결정화가 이루어져 다른 도체가 된 것입니다.
6. 은선 (Silver) :
은은 동보다 우수한 전기적 특성을 지니고 있으며 특히 전기저항이 적다는 것인데, 이것은 오디오 케이블에 있어 분명 유리한 점입니다. 특히 은은 구리에 비해 산화된 상태에서 장점을 지닙니다. 즉 동은 산화가 쉬워 산화된 동은 반도체와 같은 피막을 형성하는데 반하여, 산화 은은 화학적으로 안정되어 있어 도체로서의 역할을 충분히 수행할 수 있다는 점입니다. 일반적으로 은 도체는 정보량은 많지만 고음역이 강하고 독특한 광채를 발해 개성이 너무 강하다는 이미지가 있으나 동선과 마찬가지로 계속적인 고순도화 열처리 기법으로 많은 개선이 이루어지고 있습니다. 따라서 오디오 전용선으로 개발된 최근의 은 코팅 OFC 선재는 일반통신용 은선과는 달리 정보량은 많으면서도 부드러운 음을 내줍니다.
7. 알루미늄 선 :
알루미늄은 은과 마찬가지로 매우 개성이 강하 도체입니다. 알루미늄은 동보다 전기저항이 다소 높으나, 고음역에서는 특유의 색깔로 매우 개성있는 소리를 내줍니다. 따라서 은 또는 구리와 혼합된 알루미늄 선재는 독특하고 품격있는 음을 내주기도 합니다.
동선의 재질에 따른 음질경향
OFC를 기준으로 하면 하이클래스 OFC는 보다 자연스럽고 매끄러운 사운드를 재생하고, 순도를 높인 6N이나 7N등의 소재는 정보량이 증가해 미세한 부분까지 단숨에 음을 향상시키며, PCOCC는 고역이 늘어나고 저역이 들어나는 음을 만듭니다. 이러한 각 소재가 가진 음질 경향을 살리기 위해 채용되는 것이 하이브리드 도체 구조이며 도체 내에서 저역은 중심 부근을 흐르고 주파수가 높아짐에 따라 외주에 가까운 부분을 흐르는 성질(표피효과)을 이용 거기에 맞춰 중심에는 저역용 전도체를 두고 주변에는 고역용 전도체를 배치라는 방식입니다. 예를 들면 중심 전도체에 PCOCC를 채용해 억제된 저역으로 바깥쪽 전도체에 하이클래
스 OFC를 씌워 부드러운 중고역을 브랜드해 밸런스 좋은 사운드를 추구합니다.
소재의 사용법도 제조회사에 따라 다양한 형태로 나타납니다.
동선의 꼬는 방법에 따른 음질경향
단선 또는 꼬인선, 심선 굵기의 정도, 평행선 또는 동축선인가에 따라 음질이 많이 달라지게 됩니다. 그러나 선재 구조는 양면성이 있어 복잡할수록 진동에 약하며, 꼬인선은 단선에 비해 순발력이 있는 강력한 음을 내주지만 섬세함이 부족하고 음장감이 협소합니다. 이 같은 경향은 선재가 스트레스의 많고 적음에 따른 반발력의 차이에 의한 것입니다. 그리고 하나의 전도체는 여러 가닥의 선을 꼬아서 가늘게 정리하고 깨끗이 처리한 후 절연체로 감싸게 됩니다. 중심선의 꼬는 방향과 외주용의 꼬는 방향은 반대로 되어 있으며 이 두 개의 전도체를 어떻게 배선하는가도 음을 결정하는 중요한 요소입니다. 두 개의 전도체를 평행으로 배열한 평행 2심의 플래트형, 이를 두 개 꼰 트위스트형, 네 개를 꼰 스타카드형이 있습니다. 이중 가장 인기 있는 것이 플래트형으로 밝고 개방적인 음색경향을 갖고 프론트의 메인 시스템에 적용됩니다. 초박형이므로 장착도 용이합니다. 또한 전도체 사이의 거리는 고역성분의 전달능력을 좌우하는 정전용량(pf로 표시하며 작을수록 고역이 증가합니다)과 밀접한 관계가 있고 케이블 제작시에는 중요한 튜닝 항목입니다. 두 개의 전도체를 꼰 트위스트형은 단면이 부드러워지기 때문에 외부의 노이즈로부터 강한 특징을 나타내고 저역의 양감이 증가하는 특성 때문에 우퍼와 서브우퍼에 가장 적합합니다. 아울러 자동차용 스피커는 임피던스가 낮기 때문에 케이블의 도체저항이 크고 작음에 따라 재생음에 상당히 큰 영향을 미치므로 반드시 트위터용은 고역성분을 손실없이 전달가능한 OFC이상의 고급 케이블을 선택해야 합니다.
Cable의 인덕턴스(Inductance)와 정전용량(Capacitance)
교류저항 : 선재에 교류신호를 흘리면 교류자계가 발생하여 이것이 교류에 대한 저항으로 작용합니다. 특히 주파수가 높아 질수록 저항은 커지는데 이것을 1m당 교류에 대한 저항치로 표시하며 인덕턴스(기호는 Z, 단위는 Ohm)라고 합니다.
케이블의 경우에 피복 선재를 코일과 같이 원형으로 묶거나 피복 선재를 +, - 로 분리시키면 인덕턴스가 증가합니다. 그리고 피복 선재를 +, - 로 분리한 다음 밧줄처럼 꼬면 인덕턴스는 작아집니다. 인덕턴스가 증가할 경우 고역의 감쇄가 커져 음이 깨지므로 음의 순도는 떨어지고, 이 수치가 작으면 고역특성이 좋고 투명감있는 신축적인 음이 됩니다. 그러나 이는 고주파 영역에서의 문제이며, 일반 오디오 케이블의 경우에는 그 영향력이 미미합니다.
직류저항 : 도체를 가진 직류에 대한 저항성분으로 도체저항으로 관여합니다. 이것도 1m당 직류에 대한 저항치로 표시합니다(기호는 DCR, 단위는 Ohm). 이 수치가 작으면 저역의 에너지 밀도가 향상, 저역의 양감이 풍부한 사운드가 되며, 큰 경우에는 저역특성이 약화, 레인지 폭이 가늘어진 음이 됩니다.
정전용량 : 중심과 외부도체의 사이에 발생하는 콘덴서 성분으로 1m당의 용량 (기호는 C, 단위는 pF)입니다. +, - 의 선은 콘덴서로도 작용하는데 정전용량은 리본 피더선과 같이 대칭으로 +, - 를 분리시키면 작아지고 꼬면 최대로 됩니다. 이 수치가 작으면 고역특성이 좋아져 높게 올라가도 맑게 울리는 음이 되며 반대로 수치가 크면 감쇄가 커져 고역이 잘 나오지 않아 부드럽지 않은 음이 됩니다. 그러나 이 경우도 고주파 영역에서 심각한 영향을 끼치나 가청 대역에서의 영향은 적습니다. 일반적으로 케이블을 꼬면 인덕턴스는 작아지나 정전용량이 증가하여 대역이 협소해지고 혼탁해질 수도 있습니다.
Cable의 표피 효과
고주파는 도체 표면으로 흐르고 내부로는 흐르지 않는 특성이 있습니다. 따라서 표피 효과를 살리기 위해서 서로 굵기가 다른 선재로 구성된 연선을 사용하거나 효과를 증가시키기 위해서 연선의 각 선재를 절연시키는 방법을 사용한 선을 리츠선이라고 합니다. 리츠 이론 이란 신호가 표피를 타고 흐르므로 각 선재를 절연시켜 신호를 통과시킨 후 최종단자에서 모으면 음의 대역이 확장되고 분리도가 증가한다는 이론인데, 이는 고주파 영역과는 달리 음성싱호인 가청 대역에서는 그 효과가 적은 편입니다. 리츠선은 제조 단가가 비싸고 커넥터 단말처리가 어렵다는 단점도 있습니다.
Cable의 피복과 음질
케이블의 피복으로는 비닐, 테프론, 아크릴, 고무, 나무선 등 여러 가지 절연체가 사용되고 있으며, 이것에 의해 음질이 영향을 받습니다. 교류가 흐를 경우 절연 피복에 의해 유전 손실이 일어나며 피복의 강도, 탄력, 부드러움에 의해서도 음질이 변합니다. 일반적으로 케이블에 교류를 흘리면 미세하게 진동하는데, 피복은 진동을 빠르게 흡수하는 부드러움 뿐 아니라 피복의 중량도 진동을 억제하는 힘이 됩니다. 다라서 기계적인 에이징 즉 세게 두드리고 손으로 비빈 다음 사용하거나 수축 튜브로 강하게 밀착하는 것이 음질에 좋을 수도 있습니다. 이처럼 케이블의 피복, 즉 절연체의 재질은 선재 못지 않게 많은 영향을 미칩니다. 좋은 절연체의 사용은 음의 초점을 명확히 하고 산만하지 않게 합니다.
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