오디오 케이블을 이해하기 위한 글

오디오 케이블에 대하여

 

 

많은 사람들이 의구심을 가지는 부분일것이다.

오디오 케이블이라는게 고급품과 저급품이 도대체 다른게 뭘까 라고.

 

썰을 풀기전에 짚고 넘어가야 하는것은

'전력' 을 공급하는것과

'데이터' 를 전송하는것은 근본적으로 다른 행위라는것이다.

특히 오디오 데이터를 전송하는 행위는 위상이 교차하는 교류전류 흐름에서

미세한 주파수의 파장과 파형의 변화가 데이터에 변형 즉 노이즈를 발생시키게 된다는것이다.

 

그냥 전력을 공급하는 행위는 케이블이 단순히 그 전력을 버티기만 하면 된다.

고급케이블이나 막선이나 차이가 없다.

허용 전력이 그 케이블에 흐르는 전력을 버틸 수준이기만 하면 된다.

허지만 오디오 신호를 전송하기 위해서는 아주 미세한 주파수의 변화에도 신경을 곤두세워 주어야 신호를 손실없이 전달하는것이 가능하다.

왜냐면 데이터를 전송한다는것이 바로 교류전류의 주파수와 파형의 미세한 변화를 전달하는것이기 때문이다.

그 미세한 주파수와 파형의 변화와 전류의 강약의 변화를 스피커 또는 헤드폰이 소리로 바꾸어주는것이기 때문이다.

 

이러한 주파수와 파형 그리고 전류의 강약의 변화에 영향을 주는 요인으로 꼽을 수 있는것은 크게 다음의 네가지다.

 

 

첫번째 케이블로 전류가 흐를때 케이블 주위에 형성 되는 자기장의 변화가 바로 옆 케이블에 흐르는 전류에 영향을 미치는것이다.

 

오디오 케이블이 꼭 두가닥 이상의 짝수 케이블로 꽈배기처럼 꼬아져 있는 이유가 바로 이거다.

(음극과 양극으로 나뉘어져 있어야 하니 당연히 짝수다.)

두가닥을 꼬아놓은것을 트위스트 페어라고 하고

네가닥을 꼬아놓은것을 스타쿼드 또는 성형쿼드라고 한다. 8심의 경우는 용어를 모르겠다.

 

어떤 인터넷 블로그에 이러한 제반지식이 없는이가

그냥 트위스트 페어나 8심이나 임피던스 차이는 소숫점으로 8자리 정도밖에 차이가 없는데
그게 다 무슨 소용이냐고 푸념하는글을 본적이 있다.

 

그건 잘못된 과학지식이다.

케이블을 이루는 심이 많아지고 그것이 일정한 규칙성으로 꼬아져 있는경우

또 각각의 심에 별도의 피막처리를 해주는경우

케이블과 케이블이 맞닿아 전류가 흐를때 케이블 주위에 필연적으로 발생하는 자기장의 변화가

옆 케이블에 흐르는 전류의 주파수와 강약 변화에 미치는 영향이 최소화 된다.

 

즉 데이터가 소실되는 양이 적어진다는것이다.

따라서 최고가의 커스텀 케이블이 대부분 8심이고

또 각 케이블 회사별로 이러한 자기장의 간섭을 최소화 시킬 수 있는 그들 나름의 기술을 보유하고 있는것이다.

 

 

두번째 요인은 재질의 순도 이다.

 

단순히 전력을 공급하는 경우에는 막선이나 무산소동이나 전력 손실에 미치는 영향이 미미하다.

하지만 데이터를 전송할 때는 아주 작은 미세한 불순물 하나가 전류의 흐름을 방해하고

전자가 그 불순물을 피해서 우회하여 이동해야하는 현상이 발생한다.

즉 주파수와 파형에 변화를 준다는것이다.

이는 곧 노이즈의 증가를 말함이다.

 

막선과 무산소동은 속된말로 아스트랄한 차이를 준다.

저가의 오디오와 리시버를 가지고는 체감하기 힘들고 스피커나 오디오나 둘다 성능이 좋아야 이러한 변화가 체감이 된다.

일반 스마트폰을 차량의 기본 카 오디오에 aux 케이블로 연결하는정도로는 체감하기가 조금 힘들다.

어느정도 체감이 되기는 하지만 ...

 

무산소동 또는 무산소은 케이블이라는것에 대해서 조금 더 썰을 풀자면

재질의 순도를 % 단위로 표기하는것이다.

3n 이면 99.9% 순도를 가리킨다.

4n 은 99.99%, 5n 은 99.999%, 6n 은 99.9999%다.

그 이상의 등급이 있는지는 필자도 모르겠다

6n 등급정도 되면 통상적으로 케이블 길이 1.2m 에서 15만원 정도가 통상적인 거래 가격이다.

 

이러한 순도 차이가 무슨 차이가 있느냐

순도가 소숫점으로 한자리 증가하면 데이터 전송능력이 10배가 증가한다.

적어도 이론상으로는그렇다.

노이즈가 10배만큼 감소한다고 보면 정확하다.

신호대비잡음비 그러니까 SNR 이라는게 오디오 신호 량에 대비한 노이즈의 양에 대한 비율이기 때문에

케이블 재질의 순도가 소숫점으로 한자리 증가하면 결과적으로 불순물에 의한 노이즈가 10배만큼 감소하므로

결과적으로 SNR 이 10배만큼 증가하는 효과를 불러오는것이다.

이는 명백하게 청감상에 차이를 불러일으킬만큼의 차이다.

 

 

세번째 중요한점은 케이블의 피막이다.

 

교류전류의 임피던스(직류전류에서는 저항이라고 하는 그것)에는 리액턴스 라고하는 반사파 성분이 포함된다.

교류전류는 사인파 형태로 위상이 변화하면서 전류의 흐름이 시간의 흐름에 따라서 백터량의 각도값이 변화한다.

쉽게 말해서 X 축 진행방향으로 사인파가 곡선을 그리면서 흘러갈때 곡선의 꼭지점의 각도가 변한다는것이다.

한마디로 전류의 흐름의 방향이 시간의 흐름에 따라서 계속 변화하고 있다는 말이다.

 

이렇게 전류의 흐름이 방향을 변화할때

케이블 재질에 섞인 불순물이나 원자 핵등에 의해서 전류의 흐름에 대한 반사파가 생겨난다.

이러한 반사파를 리액턴스 성분이라고 하는데

앞서 이야기한 옆케이블의 전류 흐름 변화에 따른 자기장 변화에 의한 간섭도 크게보면 리액턴스다.

 

왜 이런 골치아픈 이야기를 하느냐면

케이블의 피막이 비로 이 리액턴스 성분에 중요한 위치를 차지하기 때문이다.

전류의 흐름이 계속 그 방향이 변하기 때문에 교류전류에서는

전류의 흐름이 반드시 어느순간 피막의 방향을 향하게 되고

이때 피막에 쉴드 처리가 되어 있느냐 그렇지 않느냐

피막의 종류는 무엇이냐에 따라서 리액턴스 성분이 증가할 수도 있고 감소할수도 있다.

 

리액턴스는 곧 노이즈다.

우리가 오디오에서 보내주는 오디오 신호 즉 전류의 주파수외 파형 강약의 변화와 상관없는

별도의 주파수이고 이것은 청감상에 노이즈라는 형태로 나타나게 된다.

결국 얼마나 고급의 피막처리로 이러한 리액턴스 성분을 감소시킬 수 있는가 하는것 역시

고급 케이블을 고를때 중요한 선택의 기준이 되시겠다.

 

방송사 같은 곳에서는 케이블에 피막을 씌우기 전에 아예 두꺼운 금속판으로 쉴드를 치고 피막을 입히는 경우도 있다.

 

 

마지막으로(필자가 알고 있는 한도 내에서) 중요한것은

케이블의 선재가 처음 만들어질때 내부의 분자 구조가 얼마나 규칙적인가 하는 불순물과 분자구조의 배열의 균일함의 정도이다.

 

전류의 흐름을 방해하는 모든 요인들이 규칙적으로 배열되어있을때와 그렇지 않을 때

명백히 발생하는 노이즈의 양에 차이가 발생한다.

 

요즘 대두되는 극저온처리 케이블이 바로 이것에 주목한 케이블이다.

금속이 영하 156도 이하로 극저온 상태가 되면 전기적 저항값이 0 가 되는 '초전도 상태' 가 된다.

이상태에서는 아날로그 데이터를 전혀 손실없이 전송하는것이 가능하다.

문제는 선재의 온도가 극저온 상태를 벗어나면 초전도체로서의 성질도 잃어버린다는 것이다.

하지만 누가 처음 발견한것인지는 모르겠지만

이러한 극저온 상태의 금속이 일정한 속도로 서서히 해동의 과정을 거치면

금속 내부의 원자구조 배열과 불순물의 배열이 매우 규칙적으로 변한다는 사실을 밝혀냈다.

 

무슨말이냐 전자의 이동을 방해할 모든 성분들이 보다 더 규칙적으로 재배열된다는것이다.

당연히 불규칙적인 기존의 상태보다 노이즈가 대폭 감소한다.

 

실제로 필자가 비슷한 가격대의 두가지 케이블로 실험해본결과 극저온 처리 케이블이 노이즈가 획기적으로 감소한다는것을 체감했다.

보다 더 정확한 비교를 하려면 아예 같은 회사 제품으로 실험을 해보아야 겠지만 애석하게도 라인업이 다르면 이또한 의미가 없기에 실험은 여기까지만 했다.

 

아무튼 본론으로 돌아와서

이상의 내용들은 아날로그데이터전송과 관련된 이야기다.

우리가 흔히 이야기하는 USB 케이블을 이용한 디지털 데이터 전송은

다행스럽게도 위에 열거한 문제점으로부터 해방되어져 있다.

0 과 1만 전송하면 되기 때문이다.

무슨말이냐

회로가 노이즈를 인식하지 못한다는 말이다.

 

 

마지막으로 무선전송 네트워크에 대해서 썰을 좀 풀자면

무선 데이터전송은 위에 열거한 문제점으로부터 해방된 전송방식이다.

다만 전송할 수 있는 데이터의 비트전송률에 한계가 있다. 요즘 블루투스는 1000kbps 급 정도 되는데

그정도면 무손실음원을 노이즈없이 전송할 수 있는 수준이다.

물론 와이파이네트워크를 이용하면 현존하는 그 어떤 고음질 음원이라도 데이터 손실없이 전송할 수 있다.

이를테면 소니사의 SRS-X99 같은경우 와이파이네트워크를 활용하기도 한다.

 

문제는 무선네트워크시스템에서는

오디오는 단지 데이터만 전송할 뿐

전송된 데이터를 소리신호로 변환하고 또 앰프로 증폭시키고 그것을 스피커로 재생하는 모든 과정을
오디오가 아닌 스피커 또는 헤드폰이나 이어폰이 자체적으로 수행해야 한다는 문제점이 있다.

즉 오디오는 음원파일 이상의 의미를 가지기 힘들고

스피커가 곧 오디오가 된다.

물론 기본적인 오디오의 성능과 사운드 튜닝이 결과물(음질) 에 영향을 끼치기는 하지만 미세한 차이다.

 

좋은 스피커는 높은 전류 그러니까 전압과 출력을 필요로 한다.

같은 양의 전류를 가지고도 진동판을 보다 더 미세하게 움직일 수 있어야 하기 때문이다.

 

1의 전류를 받아서 1 만큼 진동판를 움직이는 스피커보다.

1의 전류를 가지고 0.1 이라는 진동판의 움직임을 만들 수 있는 스피커가 더 좋은 스피커라는것이다.

후자가 같은 볼륨 크기에서 보다 더 많은 소리신호를 집적 시킬 수 있기 때문이다.

 

하지만 블루투스 헤드폰이나 이어폰은 이러한 좋은 드라이버유닛을 적용시키기가 어렵다.

자체적으로 배터리를 동작해서 출력을 감당해야하기 때문이다.

게다가 보통 대다수의 블루투스 유닛들은 전송받은 데이터를 소리신호로 바꾸어주는 오디오 회로에 절대 투자를 않한다.

때문에 블루투스 헤드폰이나 이어폰은 유선 이어폰이나 헤드폰에 비해서 압도적으로 노이즈가 많다.

 

하지만 스피커라면 이야기가 틀리다.

전력이야 220V 콘센트에 연결하면 그만이고 덩치와 가격이 있으니 그만큼 오디오 회로에 투자할 여유도 많기 때문이다.

필자가 꼽는 최고의 블루투스 스피커는 앞서 이야기한 SRS-X99 다.

적어도 필자가 들어본 중에는 그렇다.

단순히 스피커가 아닌 오디오라는 기준으로 놓고봐도 최상급 유닛이다.

 

 

앞서 이야기한 디지털 데이터를 케이블로 전송할때

회로가 노이즈를 인식하지 못하는점에서 착안한 재미있는 헤드폰이 MDR-1ADAC 다

전용케이블로 직접 오디오에서 디지털 데이터를 헤드폰으로 전송하고

헤드폰에 내장된 DAC 와 앰프로 소리를 재생하는것이다.

단점은 배터리가 오래 못간다는점.

이게 블루투스랑 다른점이 뭐냐?

데이터의 전송가능한 비트전송률(단위시간당 전송되는 데이터의 양)에 제한이 적다.

보다 더 많은 양질의 데이터를 전송할 수 있다.

또한 이녀석도 기본적인 오디오의 성능에 분명히 영향을 받는다.

 

 

아무튼간에

다시 본론으로 돌아와서

그럼 스피커는 디지털 데이터를 재생하지 못하는가?

그렇다.

반드시 아날로그 신호를 전송해 주어야 드라이버의 마그네틱과 코일이 동작을 할 수 있다.

만약 어느 누군가가 디지털 데이터를 재생할 수 있는 스피커를 만든다고 해도 그 스피커에서 재생되는 음향은 절대로 부드러울 수가 없다.

 

DAC 라는것은 그러니까 디지털 데이터라는것은 음파의 파장을

일정한 파형의 방향과 파장의 방향으로 데이터를 끊어서 채취한 기록이다.

이것을 부드러운 음파의 아날로그 파장으로 '복원' 하는것이 DAC 다.

만약 이 복원과정을 거치지 않는다면 기계음처럼 딱딱 끊어지는 소리로만 재생될것이다.

 

결국 고성능 오디오와 스피커를 제대로 활용하려면 케이블에 투자를 할 수 밖에 없는것이 현실이다.

 

만약 오디오나 스피커 둘중의 하나가 성능이 별로이거나 둘다 별로라면 구태여 케이블을 고급으로 구매할 필요가 없다.

애초에 전송되는 데이터에 노이즈 투성이일테니까.

 

또 오디오가 별로인데 좋은 리시버 써봐야 역시 헛거다.

오디오에서 이미 노이즈가 잔뜩 출력 되는데 리시버가 무슨수로 양질의 음질을 출력한단 말인가.

(어느정도 성능 차이야 있겠지만 개발의 편자다.)

게다가 오디오가 발휘할 수 있는 전력의 출력의 문제도 있다.

또 오디오는 좋은데 리시버가 별로라면 역시 좋은 궁합이 못된다.

오디오에서 보내주는 신호를 100% 재생 할 수 없기 때문이다.

 

결국 좋은 음질을 듣기 위해서는 오디오와 케이블과 리시버가 셋다 모두 좋아야 하는것이다.

 

 

결론적으로 케이블사에서 이야기하는 말들이

무슨선은 저음이 좋다느니 무슨선은 고음이 좋다느니 무슨선은 보컬사운드가 좋다느니 하는 말들이

전부다 그에 합당한 과학적 근거를 가지는 이야기들이라는 이야기다.