파워앰프의 구조와 사용법 – 초보의 초보 음향 공개강좌 ⑭

A : 먼지필터

이 부분은 외부의 차가운 공기가 앰프 내부로 들어가는 공기 흡입구이다. 파워앰프는 음향시스템을 구성하는 요소 중 전기를 가장 많이 먹는 장비다. 전기를 많이 먹는다는 얘기는 열이 많이 발생한다는 얘기로, 파워앰프들은 내부 회로를 냉각하기 위해 팬을 장착하고 있다.

환경에 따라 다르지만, 1년 정도 쓰면 필터에 먼지가 꽉 들어찬 모습을 볼 수 있다. 귀찮다고 생각하지 말고, 정기적으로 청소해 털어주자. 필터 관리만 제대로 해도 파워앰프의 수명과 성능을 오래 유지할 수 있다.

앰프에서 발생하는 열은 생각보다 매우 뜨겁다. 앰프가 동작하는 동안 이 구멍을 막으면, 앰프가 얼마 지나지 않아 뻗어 버리는 경험을 하게 될 것이다. 규모가 큰 공연장 같은 경우 별도의 파워앰프 공간을 만들어 놓고 전용 에어컨을 틀어두기도 한다.

B : 레벨 놉(볼륨)

앰프의 출력 크기를 조절하는 볼륨이다. 이 앰프는 2채널 입력을 가진 스테레오 앰프이다. 왼쪽 놉은 CH1 (보통 LEFT), 오른쪽 놉은 CH2 (보통 RIGHT)의 증폭 정도를 조절한다. MA-3600의 볼륨은 부드럽게 연속적으로 돌아가지 않고, 돌릴 때 칸칸이 걸리며 ‘드르륵~!‘ 하고 걸리며 돌아간다.

C : SIGNAL / IOC

해당 채널의 출력 레벨에 비례해서 녹색 LED가 점등된다. 녹색 불이 어두우면 신호가 작다는 소리이고, 녹색 불이 밝으면 신호가 크다는 의미이다. 앞서 믹싱콘솔에서 입력신호의 유무를 나타내는 ‘SIG’와 같은 역할이다.

IOC(Input-Output Comparator, 입출력 비교기)라는 표시도 되어 있는데, IOC는 크라운 파워앰프의 고유 기능 중 하나이다. 입력신호와 출력신호를 비교하여, 출력신호가 찌그러지거나 하면 LED가 짧게 깜빡이며 경고를 보내준다. 또한, 입력신호가 너무 커서 짤릴 경우(Clip)에도 LED가 길게 깜빡이며 사용자에게 경고해 준다. 타사 파워앰프에도 비슷한 역할을 하는 LED들이 존재한다. 물론 달고 있는 이름은 좀 더 직관적일 것이다.

D : ODEP(Output Device Emulation Protection)

ODEP(Output Device Emulation Protection)역시 크라운의 고유 기능으로, 문제가 생겨서 동작이 정지했을 때 주황색 LED가 켜지게 된다. 다른 제조사의 앰프들도 동일한 역할을 하는 LED가 존재한다. 일반적으로 파워앰프에게 있어 문제가 되는 중요한 상황들은 다음과 같다.

• 과열 (Overheat)
• 저전압 (Low Volt) 또는 과전압 (Over volt)
• 단락(short : 스피커 선의 쇼트) 또는 무부하(No load : 스피커 선의 단선)

E/F : 동작 LED와 스위치

크라운에는 ENABLE 이라 표시되어 있지만, 파워앰프의 전원 스위치라고 생각하면 된다. 아마도 파워앰프에서 가장 많이 건드리게 될 스위치일 것이다. 스위치를 누르면 빨간 LED가 들어온다.

여기서 한 가지 꼭! 반드시! 기억해야 할 사항이 있다. 음향시스템에는 많은 장비들이 연결되어 있다. 이 장비들을 켜고 끌 때에는 꼭 지켜야 할 순서가 있다.

“켤 때는 입력부터, 끌 때는 출력부터”
같은 의미로,
“켤 때는 마이크부터, 끌 때는 스피커부터”

키보드와 파워앰프가 1:1로 연결되어 있는 아주 간단한 시스템을 생각해보자. 앰프가 켜져 있는 상태에서 키보드의 전원을 켜거나, 케이블을 연결하거나 하면 무슨 일이 생길까? 키보드가 켜지는 순간의 돌입전류 또는, 케이블을 연결하는 순간의 스파크 등으로 인해 의도하지 않은 아주 큰 레벨의 신호가 생성되고, 이것이 키보드와 연결된 파워앰프의 입력신호로 전달되게 된다.

앞에서 파워앰프는 신호를 수만 배 증폭시키는 장비라고 했다. 결국, 원하지 않는 신호가 파워앰프를 통해 수만 배 증폭되어 출력 된다는 얘기다. 앰프를 끄지 않고 악기 등을 끄고 켜거나 연결하면 발생하는 ‘펑~!’ 소리의 정체가 바로 이것이다. 이 소리는 순간적인 펄스(Pulse)이며, 그 레벨이 매우 크다. 그렇기 때문에 그 신호를 입력 받는 장비에 부담을 주고, 스피커가 문자 그대로 ‘터져 나가게’ 만든다.

반면, 파워앰프를 제일 마지막에 켠다면? 이미 앞의 장비들이 전원이 켜져서 돌입 전류가 발생하거나, 불필요한 신호가 발생할 일이 없다. 이런 이유로 전원을 켜고 끌 때 순서를 지켜야 하는 것이다. 이 순서는, 음향 엔지니어라면 누구나 당연히 몸에 베어있어야 한다.

G : Power Cord

파워앰프에 전원을 공급하는 전원 케이블이다. 출력이 그리 크지 않은 경우에는 커넥터 타입으로 되어 있기도 하지만, 이 앰프의 경우 출력이 크고 소모하는 전류가 커서, 커넥터 없이 굵은 선이 바로 나와 있으며, 선의 끝에 원하는 형태의 콘센트를 직접 달아주거나 분전반(두꺼비집)에 직접 연결하도록 되어 있다.

파워앰프는 음향장비 중에서 가장 전기를 많이 잡아먹는 놈이라 말한 바 있다. 파워앰프의 출력은 보통 와트(Watt, [W])로 표시되는데, 스피커에 전력을 얼마나 공급해 줄 수 있나 표시하는 단위이다. 그리고 보통 파워앰프의 모델명에 적힌 숫자는 이 앰프의 정격 출력을 의미한다.

우리가 보고 있는 MA-3600 파워앰프는 약 3600W의 출력을 낼 수 있는 앰프이다. (물론, 연결 구성과 신호 특성에 따라 출력의 크기는 달라진다.) 그리고 그 힘은, 이 전원 케이블을 통해 공급받는 전원에서 나오는데, 우리나라의 상용 전압인 220V를 기준으로, 3600W의 전력을 만들기 위해서는 최소한 17A 이상의 전류가 필요하다.

$$P=V\times I$$ $$3600W=220V\times 16.36A$$

다시 한 번 강조하지만, 이 숫자는 최소한의 전류이다. 최소라 한 이유는 세상에 100% 효율을 내는 장비는 없으며, 저 공식은 직류(Direct Current)세계의 공식이기 때문이다. 정확한 교류 전류를 구하기 위해서는 cosθ가 붙어야 한다. 하지만 현장에서는 하나하나 따져가며 계산하지는 않는다. 이렇게 DC를 기준으로 계산한 값을 기준으로 뒷 자리 숫자를 적당히 올려서 근사치를 사용한다. 그리고 ‘무리하지 않는 선에서‘ 장비를 사용한다.

아무튼 위의 계산에 따르면, 이 파워코드를 통해 최소한 220V 17A 이상의 전류가 흐를 수 있다는 소리이다. 17A는 상당한 대전류이다. 일반 콘센트에 꽂으면 차단기 떨어지기 딱 좋고, 멀티탭 같은 거 쓰면 과전류로 119에 전화할 일이 생긴다는 소리다. 파워앰프 매뉴얼에 나와 있는 소모전류 부분을 꼭 읽어 보고, 충분한 전원 공급이 이루어질 수 있도록 해야 한다.

H : 운영모드 선택 스위치 : STEREO, BRIDGE, PARALLEL BRIDGE

일반적으로 파워앰프는 스테레오(Stereo) 모드로 사용된다. CH1로 입력 받은 신호를 CH1 증폭기를 거쳐 CH1 출력으로 내 보내고, CH2로 입력 받은 신호는 CH2 증폭기를 거쳐 CH2 출력으로 내 보내는 상태이다. 보통 CH1은 LEFT 신호를, CH2는 RIGHT 신호를 물려서 사용하게 된다. 이럴 경우, 앰프에서 LEFT 1800W, RIGHT 1800W, 합계 3600W의 출력을 뽑아낼 수 있다.

헌데, 몇몇 사람들이 이런 생각을 했다.

‘출력이 좀 딸리는데, 두 증폭기를 하나로 합쳐서 써 버리면 안 되나?’

사실, 정확히 두배가 되지는 않는다. MA-3600의 경우 브리지 모드로 동작하면 3500W정도의 출력이 나온다. 그리고, 일반적인 환경에서는 브리지 모드로 운영할 일이 없을 것이다. 그래서 자세히 설명하지는 않으려 하나, 한가지는 꼭 기억해 두기 바란다. 브리지 모드와 스테레오 모드는 출력단자의 스피커 결선 방법이 다르다. 만약 의도하지 않게 스위치가 브리지 모드로 돌아가 있다면? 그 뒤는 무슨 일이 일어날지 장담하지 못한다.

이 설정은, 출력을 뻥튀기 시키는 용도라고 했다. 재수 없으면 스피커든 앰프든 한 번에 날아가 버린다. 최초 설치할 때, 그리고 앰프에 전원을 넣을 때, 한 번 정도는 확인해 보고 전원을 집어넣도록 하자.

I : 회로 차단기

과전류가 흐를 경우 전원을 차단하는 회로 차단기이다. CH1용과 CH2용으로 나뉘어져 있으며, 평상시에는 안으로 들어가 있다가 차단 동작이 이루어지면 ‘탁’하는 소리와 함께 밖으로 튀어나온다. 문제 원인을 파악하고, 다시 꾸욱 하고 눌러주면 원래대로 복구할 수 있다.

J : 기준 레벨 선택 스위치

일단 이 부분은 크라운에서 제공하는 앰프 관리 시스템인 PIP모듈이 들어가는 자리이다. 별로 쓸 일은 없을 것이다. 이 판넬을 열고 모듈을 뽑아 내면, 모듈을 꼽는 부분 아래에 스위치가 하나 숨겨져 있다. 이 스위치가 입력되는 신호의 기준을 선택하는 스위치 되겠다.

연결된 시스템의 기준 신호 크기에 따라 이 스위치를 선택하면 된다. 음향에서는 레벨을 나타내기 위해 사용하는 여러 단위가 있는데, 만든 제조사와 장비의 종류에 따라 그 사용하는 단위가 다를 수 있다. 이에 대해서 이야기하자면 챕터를 따로 빼내어 설명해야 한다. 초보인 우리들은 각 단위가 대략 다음과 같은 관계를 가진다 정도만 알고 있으면 충분하다.

그럼, 도대체 뭘 선택해야 하느냐? 우리가 믹싱콘솔에 대한 이야기를 하면서 예로 들었던 Mackie 24-4의 경우, 오퍼레이팅 레벨(기준 레벨)이 0dBu이다. 어떻게 알 수 있는고 하니, 매뉴얼을 보면 되고, 레벨 미터 아래에 보면 작은 글자로 기준 레벨이 얼마라고 적혀 있다.

믹싱 콘솔뿐만 아니라, 다른 종류의 장비들도, 대부분 자신의 기준 레벨이 얼마인지 적혀 있다. 파워앰프와 연결되는 장비의 레벨 기준에 맞춰서 골라주면 되겠다. Mackie 24-4의 경우 0.77V를 선택해 주면 된다. (그리고 대부분 0dBu 장비일 경우가 많다)

기준레벨을 잘못 선택한다 하더라도 당장에 무슨 문제가 생기지는 않는다. 다만, 파워 앰프의 성능을 다 활용하지 못하거나, 과도한 게인으로 인해 음이 찌그러지거나 하는 문제들이 생길 것이다. 기준 레벨의 통일은 시스템 전반에 걸쳐 정확히 조정되어야 하는 사항이지만 사실 현장에서 쉽게 간과되는 사항이기도 하고, 이로 인해 문제가 생기더라도 엔지니어의 능력으로 어느정도 대응할 수 있는 문제들이긴 하다.

K / M : 신호 입력

XLR 또는 1/4인치 TS/TRS 를 통해 입력신호를 받을 수 있다. 더 이상의 설명이 필요 할까?

L : 그라운드 리프트 (Ground Lift : 접지 차단) 스위치

이 스위치는 파워앰프의 노이즈를 없애기 위한 스위치이다. 정확히 말하면, Ground Loop(그라운드 루프 : 접지 회귀) 현상으로 인한 노이즈를 없애기 위한 용도로 사용된다.

5회에서 커넥터와 케이블에 관한 이야기를 하면서 그라운드(쉴드)에 대한 이야기를 한 바 있다. 케이블의 신호선을 외부 잡음으로부터 지키기 위해 존재하는 이 쉴드는 연결된 장비의 ‘접지’부분에 연결된다. 즉, 오디오 믹서의 접지와 파워앰프의 접지가 오디오 케이블을 통해 연결된다는 얘기다. 그리고 이를 통해, 시스템에 연결된 모든 음향장비는 하나의 공통된 신호 기준인 0V를 공유하게 된다.

문제는 시스템의 규모가 커지거나 여러 가지 이유로 인해, 장비 간의 신호 기준이 통일되지 못하는 경우가 종종 발생한다는 것이다. 이런 경우, 높은 전압에서 낮은 전압으로 흐르는 전류의 흐름이 쉴드를 통해 흐르게 되고, 이 전류는 험(Hum)이나 버즈(Buzz) 같은 잡음의 형태로 음향 시스템에 영향을 주게 된다.

버즈와 험은 모두 전원으로 부터 발생하는 노이즈로, 험은 교류 전원의 60Hz 주파수가 시스템을 타고 들어가는 것을 말한다. ‘험~’하는 소리처럼 들리다 해서 험 노이즈라 불린다. 버즈의 경우는 전원 주파수의 배음이 시스템을 타고 들어가는 것을 말한다. 꿀벌이나 모기가 날아다니는 듯한 소리가 들린다 해서 버즈라 불린다.

이 현상을 막기 위해서는 두 장비 간에 연결된 케이블에서 접지 부분을 잘라 내어, 두 지점 사이에 전류가 흐르지 않도록 해 주어야 한다. 하지만, 매번 전선을 잘라내고 붙이고 하기에는 번거로운 노릇이다. 이 역할을 해 주는 스위치가 바로 이 그라운드 리프트 스위치이다. 이 스위치를 통해 물리적으로 쉴드선을 잘랐다 붙였다할 수 있게 된다.

사용하는 방법은, 그냥 파워앰프에서 이상한 노이즈가 있을 경우, 스위치를 반대로 돌려보면 된다. 돌려봐서 노이즈가 사라졌다면 그라운드 노이즈를 잡은 것이고, 아닐 경우, 다른 곳에서 원인을 찾아야 한다.

N : 스피커 출력

이곳으로 파워 앰프의 출력이 나온다. 이 단자와 스피커를 연결해 주면 우리가 만들어낸 신호가 드디어 스피커를 통해 공간에 울려 퍼지게 될 것이다.

이 단자는 대전력의 신호가 출력되는 단자이다. 때문에 취급함에 있어 220V 전기 콘센트와 동일하다고 생각하며 다루어야 하는 부분이다. 앰프의 동작 모드에 따라 정확하게 선이 연결되어야 하며, 절대로 +극(보통 붉은 단자)과 -극(보통 흑색 단자)이 쇼트나는 일이 없도록 주의해야 한다. 다시 한번 말하지만, 파워앰프의 출력 단자는 220V 전기 콘센트와 동일하다고 생각해야 한다.