앰 프 이 야 기

게시물 번호   52 작 성 일   2002-02-10 조 회   3271
글 쓴 이   운영자  

파워앰프(1)

 
[강좌] 파워앰프(1) 
2002 년 2 월 09 일, 15:28:17  박우진
 
5  파워앰프

개요

파워앰프는 스피커 앞 신호 경로의 마지막 구성 기기일 뿐 아니라 하이파이 시스템의 견인차입니다. 파워앰프는 프리앰프의 로-레벨(low-level) 신호를 받아서 스피커를 구동할 수 있는 강력한 신호로 전환합니다. 파워앰프에는 프리앰프의 신호를 받아들이기 위한 라인레벨(line-level) 입력 단자와 스피커 케이블 접속을 위한 단자도 있습니다.

파워앰프는 $300짜리 솔리드-스테이트 스테레오 유닛에서부터 $30,000이나 하는 진공관 모노블럭에 이르기까지 그 범위가 다양합니다. 따라서 파워앰프를 선택하는 일은 일단 관심 제품의 범위를 좁히는 일부터 시작합니다. 만일 여러분이 필요한 사양을 확정하고 예산을 설정한다면, 다양한 제품의 범위가 금새 몇 가지 제품만으로 줄어들 것입니다. 

파워앰프는 크기, 중량, 그리고 사용방법 면에서 다른 구성 기기와는 많이 다릅니다. 고급 파워앰프는 대개 크고 무겁습니다. 게다가 파워앰프는 여러분들이 만지고 조절할 필요가 없는 구성 기기입니다. 그래서 기기 선반 내에 두기보다는 흔히 스피커 근처의 바닥에 두게 됩니다. 

다음은 파워앰프와 관련된 몇 가지 용어에 대한 정의입니다.

스테레오 파워앰프(Stereo Power Amplifier): 좌우 2개의 오디오 채널을 한 새시에 내장한 파워앰프입니다.
모노블럭 파워앰프(Monoblock Power Amplifier): 새시에 하나의 오디오 채널만을 갖고 있는 파워앰프입니다. 스테레오 재생에는 두 개의 모노 블록이 필요합니다.
멀티채널 파워앰프(Multichannel Power Amplifier): 홈 시어터 시스템에서 사용하기 위해 일반적으로 5개의 채널을 가진 앰프입니다.
와트(Watt): 전기적 파워의 단위로 파워는 일을 할 수 있는 능력입니다. 이 경우에는 스피커의 진동판을 움직일 수 있는 앰프의 능력입니다.
파워 출력(Power Output): 앰프가 스피커에 전달할 수 있는 파워의 최대 양으로, 와트로 측정합니다.
부하(Load): 파워앰프에서 말하는 부하는 파워앰프가 구동해야 하는 스피커입니다.
진공관 파워앰프(Tubed): 진공관 파워앰프는 오디오 신호를 증폭하는데 진공관을 사용합니다.
솔리드-스테이트(Solid-State): 솔리드-스테이트 파워앰프는 오디오 신호 증폭에 트랜지스터를 사용합니다.
싱글-엔디드 앰프(Single-Ended Amplifier): 출력소자(진공관 또는 트랜지스터)가 전체의 음악적 파형을 증폭하는 방식으로 작동하는 앰프입니다. A급 증폭이라고도 합니다.('푸시-풀'과 비교하십시오.)
푸시-풀(Push-Pull): 출력 소자(진공관 또는 트랜지스터)가 한 쪽 소자가 파형의 양의 절반을 증폭할 때 다른 쪽 소자가 파형의 나머지 절반을 증폭함으로써 스피커를 통과하는 전류를 교대로 '밀고(push)' '당기는(pull)' 앰프입니다.('싱글-엔디드'와 비교하십시오.)
하이브리드(Hybrid): 진공관과 솔리드 스테이트 소자를 조합한 파워앰프입니다. 입력과 드라이브 스테이지는 보통 진공관이며, 출력스테이지에서는 주로 솔리드-스테이트입니다. 
브리징(Bridging): 스테레오 파워 앰프를 모노블럭의 파워앰프로 전환하는 것입니다. 어떤 파워앰프는 후면 패널에 브리징 스위치를 갖고 있다. 또한 모노로 '스트래핑(strapping)'한다고도 말합니다.
바이앰핑(Bi-amping): 스피커의 중역과 고역 유닛을 하나의 앰프로 구동하고 우퍼를 두 번째 앰프로 구동하는 것입니다.
디지털 파워앰프(Digital Power Amplifier): 아날로그보다는 디지털로 오디오 신호를 받는 앰프입니다. 진정한 디지털 앰프는 디지털 영역에서 신호를 증폭하고, 그것을 같은 스테이지에서 아날로그로 전환합니다.
 

파워앰프 선택 방법

여러분 시스템의 다른 구성 기기와 달리 파워앰프는 전기적 성능에서 제품마다 매우 차이가 큽니다. 결과적으로 파워앰프를 선택할 때에는 음악적 호환성뿐만 아니라 전기적 호환성에 대한 세심한 매칭이 필요합니다. CD 플레이어나 디지털 프로세서는 어떤 경우에라도 작동(음악적으로는 이상적이지 않을 수 있지만)할 수 있는 반면에, 파워앰프는 기술적인 측면에서 특정한 스피커를 제대로 구동하지 못할 수도 있습니다. 이번 장에서는 이러한 기술적인 요소들을 논할 것입니다.

파워앰프의 비용이 흔히 출력 파워에 비례하기 때문에 여러분의 필요에 맞는 올바른 파워 등급을 선택하기 위해서는 이번 장의 '얼마나 많은 파워가 필요한가' 부분을 읽으십시오. 예산이 많거나 적거나에 관계없이 파워앰프는 전체 시스템 예산의 대략 20에서 25%를 차지해야 합니다.

스테레오 유닛(stereo unit)또는 모노블럭 페어(mono block pair) 중에 어느 것을 구입해야하는가는 여러분의 예산에 달려 있습니다. 모노블럭 앰프의 가격은 일반적으로 $2,500이상입니다. 그렇지만 이 가격대에서는 스테레오 유닛이 더 의미 있을지 모릅니다.

하나의 새시, 파워 코드, 그리고 포장이라면 제조 회사가 더 많은 제조비용을 더 나은 부품과 성능에 투입할 수 있습니다. 필자는 여러분들의 파워앰프 예산이 약 $4,000보다 아래인 경우에는 모노블럭 앰프를 피하도록 권장합니다. 이 수치에 대해서는 예외가 있을 수 있지만, 그럼에도 불구하고 대략적인 가이드라인을 제공해 줍니다. 예를 들면 $6,000이 넘는 뛰어난 스테레오 파워앰프도 많이 있습니다. 고급 파워 앰프에서 매우 인기 있는 가격 대는 $800에서 $2,000이며 $2,000 모델들은 때때로 최고로 비싼 앰프에 근접하는 음악적 성능을 제공합니다.

모노블럭은 몇 가지 이유 때문에 일반적으로는 싱글 스테레오 유닛보다 더 우수한 성능을 나타냅니다. 우선 두 앰프 채널이 다른 새시로 분리되어 있기 때문에 채널 사이의 간섭이 생길 기회가 없습니다. 그 결과 일반적으로 스테레오 유닛보다 더 나은 사운드 스테이징 성능을 갖게 됩니다. 둘째로 모노 블록은 파워 트랜스포머까지 완전히 별도의 전원부를 갖고 있습니다. 좌우 채널의 증폭회로는 전류 공급을 공유할 필요가 없습니다. 따라서 모노블럭은 모든 다른 요소들이 동일해도 더 많은 순간 전류를 제공하는 능력을 갖게 됩니다. 마지막으로 대부분의 제조 회사들은 흔히 자신들의 최고의 제품을 비용에 관계없이 제작한 모노블럭으로 설정합니다. 만일 여러분들이 최고의 성능을 원하고 그것을 살만한 여유가 된다면 모노블럭이 갈 길입니다.



인티그레이티드 앰프

모노블럭과는 규모면에서 다른 끝의 제품이 인티그레이티드 앰프(integrated amplifier)로 프리앰프와 파워앰프가 동일한 섀시에 조합되어있습니다. 인티앰프의 파워 출력이 분리형 파워앰프보다는 훨씬 적지만 값이 훨씬 저렴하므로 적당한 수준의 시스템에서는 이상적입니다. 인티앰프는 $300~2,500 정도의 가격이 됩니다.

하이엔드 인티앰프는 최근 수년간 급속히 변화해왔으며 드디어 인기를 끌기 시작했습니다. 선도적인 하이엔드 제조 회사들은 인티앰프가 많은 음악 애호가에게 의미 있는 제품이라는 사실을 깨닫게 되었습니다. 인티앰프의 가격과 편의성은 경쟁력이 있는 것입니다. 인티 앰프는 적은 공간을 차지하고 연결하기 쉬우며, 시스템의 케이블의 숫자를 줄여주고, 심지어 분리형 제품의 성능을 제공할 수도 있습니다. 이제 하이엔드 제조 회사들은 인티앰프를 진지하게 취급하고 있습니다. 이들은 최고 기술과 진지한 설계 노력을 인티앰프에 투입하고 있습니다.

그 결과 여러 제조회사들은 $2,000 ~2,500 가격 대에서 대략 150Wpc(watt per channel: 채널 당 와트)를 내주는 인티앰프의 판매 붐을 즐기고 있습니다. 좀 전에는 '하이엔드 스테레오 리시버(high-end stereo receiver)'란 용어는 모순이었습니다. 그러나 오늘날에는 분리형 컴포넌트에 기울이는 노력으로 설계되고 제작된 리시버가 하이엔드의 음악적 성능을 제공하지 못할 이유가 없습니다.

새로운 인티앰프들은 이전 디자인의 한계 가운데 하나인 파워앰프나 프리앰프 부분만을 업그레이드 할 수 없다는 약점을 극복했습니다 오늘날의 인티앰프들에는 더 강력한 분리형 앰프에 접속하기 위한 프리아웃 단자가 달려 있습니다. 또 만일 프리앰프 부분을 업그레이드하기 원한다면, 파워앰프 입력 단자도 갖춰져 있습니다.

인티앰프를 선택할 때에는, 제 5장('프리앰프'의 조언과 이번 장의 나머지 부분에 나온 가이드라인을 조합하십시오. 만일 여러분의 앰프 구입 예산이 $3,000 이하이면, 분리형보다는 신 기종의 하이엔드 인티앰프를 진지하게 고려해야 될 것입니다.



얼마나 많은 파워가 필요한가?

파워앰프나 인티앰프를 구입할 때 답해야할 첫 번째 질문은, 얼마나 많은 출력을 필요로 하는가에 대한 것입니다. 파워 출력은 지정된 스피커 임피던스에서 와트로 측정되며 매우 작은 인티앰프의 약 20Wpc에서 1,000Wpc까지 다양합니다. 대부분의 하이엔드 파워앰프 출력은 80~250Wpc 사이가 됩니다. 이번 장의 뒷부분에 설명하는 싱글-엔디드 3극관 앰프는 일반적으로 3~20Wpc 출력을 내줍니다. 여러분들의 스피커, 감상 취향, 공간, 예산에 적절한 앰프 출력 범위를 선택하는 일은 반드시 필요합니다. 앰프의 출력이 필요한 것보다 적다면, 시스템을 최고의 성능으로 들을 수 없을 것입니다. 억제되고, 피곤하며, 다이내믹스가 부족하고, 음악이 클라이맥스에서 긴장감을 갖게 됩니다. 올바른 앰프 파워를 선택하는 일은 매우 중요합니다.   

필요한 파워의 양은 스피커의 감도, 스피커 임피던스, 공간의 크기, 음향 그리고 여러분이 얼마나 큰 소리로 재생하는 것을 좋아하는가에 따라 크게 변화합니다. 스피커의 감도는 적절한 파워 출력을 선택하는데 가장 결정적인 요소입니다. 스피커 감도는 어떤 파워 입력으로 구동할 때 스피커가 발생시키는 음압 레벨(Sound-Pressure Level, SPL)의 높이로 규정합니다. 일반적인 감도 규격은 '88dB SPL, 1W/1m'등으로 표시될 것입니다.

이것은 스피커가 1m 거리에서 측정했을 때 1W의 파워 입력으로 88dB을  발생시킨다는 사실을 의미합니다. 88dB이면 적절한 감상 음량이지만 파워와 감상 레벨과의 관계를 더 자세히 살펴본다면, 음악을 재생할 때 출력이 훨씬 더 많이 필요하다는 사실을 알 수 있습니다.

음압 레벨에서 3dB이 증가할 때마다 앰프 출력 파워의 2배를 요구합니다. 1W에서 88dB의 감도를 가진 스피커는 2W에서 91dB, 4W에서 94dB, 8W에서 97dB의 음압을 내줍니다. 이 스피커가 109dB의 음악적 피크 레벨을 내주려면 128W의 출력 파워를 가진 앰프가 필요하게 될 것입니다.

이제 첫 번째 스피커보다 단지 3dB가 예민한 1W/1m에서 91dB로 측정되는 스피커를 생각해보겠습니다. 109dB SPL의 동일한 음량을 만들어 내는데 단지 절반의 앰프 파워(64W)만 필요하다는 사실을 금방 알 수 있습니다.

앰프 파워 출력과 스피커의 감도 사이의 관계는 거의 50년 전에 있었던 특수한 시연회에서 입증된 바 있습니다. 1948년에 스피커의 선구자 폴 클립시(Paul Klipsch)는 심포닉 오케스트라와 그의 클립시 혼(Klipschhorn) 스피커를 사용하여 실연과 재생음의 비교 시연을 보여주었습니다. 그의 앰프 출력은 5W였습니다. 클립시혼은 매우 민감한 스피커여서(놀랍게도 105dB SPL, 1W/1m)여서 매우 적은 앰프 파워로도 아주 높은 음량을 내어 줍니다. 클립시는 그의 스피커가 풀 오케스트라의 음량과 대역에 얼마나 근접할 수 있는지를 보여주려고 이런 시연을 시도했던 것입니다.

스피커와 감도 관계의 다른 사례는 제 자신이 참석했던 한 스피커 시연회입니다. 시연회 동안 음악이 매우 조용해서 거의 소리를 들을 수 없었습니다. 그럼에도 불구하고 300W급 파워 앰프의 출력 미터가 거의 최대 수치에 고정되어 있는 것을 보고 크게 놀랐습니다. 이 스피커는 앰프 출력 파워의 매우 일부만을 소리로 전환해 주었던 것입니다.

이런 스피커 감도의 중요성은 3Wpc 출력의 싱글-엔디드 3극관 앰프에서도 살펴볼 수 있습니다. 이 앰프들은 감도가 높은 스피커를 통해서 적당한 크기의 감상 음량을 발생시킬 수 있습니다. 음압 레벨과 앰프 출력 사이의 다양한 예들은 스피커 감도가 앰프 출력 필요량에 큰 영향을 준다는 사실을 잘 보여주고 있습니다. 스피커 감도에서 2dB 정도의 아주 작은 차이라도 여러분의 앰프 출력 요구량이 크게 변화합니다.