가정용 음향시스템에 사용되는 케이블에 관한 소고.

안녕하세요, nalsse입니다.

간만에 돌아왔습니다.

오늘은 가정용 음향시스템의 케이블에 관한 썰을 풀어봅니다. 2월 초에 써두었던 글을 이제야 올립니다.

꽤 길어질 예정이니 먼저 결론부터.

1. 동일한 시스템 구성에서, 서로 다른 케이블 사용시 소리는 물리적으로 완벽하게 동일하지 않습니다. 소리 차이가 존재합니다.

2. 서로 다른 케이블 사용으로 인한 소리 차이를 인간이 인지할 수 있는지 여부는 별개의 문제.

 장비가 요구하는 스펙에 맞는, 제대로 만들어진 케이블을 용도에 맞게 제대로 세팅하여 사용하는 경우, 일반적으로는 케이블간 소리 차이를 인지하기는 매우 어렵습니다. 몇십년간 꽤 많은 블라인드 테스트가 있었지만, 제대로된 실험설계 하에서의(공신력있는) 유의미한 테스트 결과 중 통계적으로 "세팅 문제가 없는 경우에 케이블간 소리 차이"를 구분할 수 있다는 결과가 나온 것은 없습니다. 실험설계가 잘못되었거나, 연결 방법/케이블 스펙 등과 관련된 문제로 케이블이 아날로그EQ로 동작하거나 혹은 왜율증가(ex 앰프의 발진/불안정한 동작유도)를 불러오는 등의 이유로 소리가 변하는 경우들이 존재했습니다. 케이블 탈착시 장비들의 위치가 틀어져서 소리가 달라지는 경우도 있었네요.

여튼, 이유를 불문하고, 인지 가능한 정도로 소리변화가 있는 경우가 존재하기 때문에 "케이블 매칭"이라는 것은 실존합니다. 마냥 미신처럼 취급하기는 어렵다는 이야기.

3. 가정용 음향시스템에 사용되는 케이블은 파워/인터/스피커케이블, 각종 디지털 연결 케이블 등이 있는데, 각 케이블들의 용도에 따른 요구스펙이 모두 다릅니다. 연구자분들의 관심도가 낮아서 이어폰/헤드폰 케이블에 대해서 논의된 건은 거의 없습니다만, 이어폰/헤드폰 케이블의 경우에도 별도의 카테고리로 나누어서 취급하는 것이 필요하다고 생각합니다. 이 경우에는 전력선이자 신호선으로 동작한다는 측면에서는 스피커 케이블에 가깝고, 소출력을 사용하며 전파노이즈에 취약하다는 측면에서는 인터케이블에 가깝고, 케이블 특성상 매우 가는 수백가닥의 연심을 사용하는 경우 사이즈 문제로 단자측에서 완벽한 가공이 어려워진다는 점은 이어폰/헤드폰용 케이블 고유의 문제가 됩니다. 더 구체적인 내용은 아래에서.

4. 이신렬박사님의,

이 영상들이 이어지는 내용의 이해에 도움이 많이 됩니다.

5. 더 구체적인 내용 - 목차

I. 케이블 스펙읽기 - 케이블 공통이론

II. 케이블 용도별 요구스펙 - 좋은 케이블 고르는법

A. 파워 케이블

B. 인터 케이블

C. 스피커 케이블

D. 이어폰/헤드폰 케이블

I. 케이블 스펙읽기 - 케이블 공통이론

 이상적인 케이블의 역할은 장비간에 신호를 손실, 왜곡없이 100% 정확히 전달하는 것입니다. 케이블은 앰프나 스피커의 음질을 더 좋게 만들지 못합니다. 원본신호의 손실/왜곡을 최대한 줄여서 전달하는 것만이 가능합니다. 신호 열화의 정도가 사람이 인지하지 못할정도로 적다면 좋은 케이블이라고 부를 수 있겠습니다. 

 하지만, 모든 면에서 완벽한 물성을 가진 케이블은 현실에 존재하지 않기 때문에, 용도에 따라 최대한 신호손실을 줄일 수 있는 물성을 가진 케이블을 골라서 사용해야 합니다. 

- 전송선 관점에서 본 케이블의 기본 구조 및 변수

 케이블을 전송선로 관점에서 바라보면 아래와 같습니다.

(출처: https://ghebook.blogspot.com/2011/07/transmission-line-theory.html )

 뭔가 복잡해보이지만 변수는 R, L, C, G인 것을 알 수 있습니다. G(누설 컨덕턴스)가 유의미할 정도로 긴 케이블을 사용하지 않기 때문에, 가정용 음향시스템 차원에서는 무시해도 괜찮습니다. 전자회로 관점에서는 간단한 RLC회로가 되는셈. 케이블의 기본적인 특성은 직렬 저항, 직렬 인덕턴스, 병렬 커패시턴스로 이루어진 로우패스필터(낮은 대역이 잘 통과하는/특정 대역 이상이 감쇄하는)라는 이야기입니다.

 가정용 시스템에 사용하는 케이블이 가지는 유의미한 변수는 저항, 인턱턴스, 커패시턴스 3가지라고 보면되고, 전문 케이블 업체들은 이 세가지 요소를 용도에 맞게 최적화 하여 제품을 출시하고 있습니다. 좋은 재질, 특별한 구조, 특별한 절연피복 등 케이블에 투입되는 대부분의 요소가 이 R, L, C 3가지 요소로 변환되고, 측정됩니다. 예를들면, 케이블 단면적과 재질은 저항으로, 케이블 꼬임구조, 절연체의 종류 등은 인덕턴스와 커패시턴스의 수치로 나타나게 됩니다. 수천만원 이상의 비용을 투입하여 완성되는 하이엔드 시스템이 목표가 아니고 일반적인 수준에서 충분히 좋은 성능을 내주는 시스템이 목표라면 이 3가지 측정 데이터 + a에 집중하는것이 좋습니다.

 문제없이 만들어진 케이블을 용도에 맞는 사양으로 골라서 세팅하는 경우, 일반적인 오디오에서 사용하는 20hz~20khz 범위 안에서는 심각한 고주파수 응답의 손실 없이 케이블 본연의 성능을 발휘합니다.

 하지만, 소리의 변조를 목적으로 특별한 구조로 만들었다거나, 용도에 맞지않는 특성의 케이블을 사용한다거나, 접촉단의 부식 등 케이블이 가청범위 내에서 EQ로 동작하여 전송주파수 손실을 야기하는 경우가 존재합니다. 취미의 영역 안에서는 이런 특성을 이용하여 미세한 음향 조정을 꾀하기도 하지만 쉬운 돈벌이의 수단으로 이용되기도 합니다. "소리가 다르게 들린다" =/= "음질이 더 좋다". 이것만 명심합시다.

II. 케이블 용도별 요구스펙 - 좋은 케이블 고르는법

A. 파워 케이블

 파워 케이블은 220V/60Hz의 교류전기(한국기준)를 시스템에 공급하는 역할을 합니다. 시스템이 요구하는 전력을 잘 만들어진 파워케이블이 충분히 공급해주고 있다면, 파워케이블 자체만으로는 시스템의 소리에 영향을 줄 수 없습니다.

 다만, 부식되거나 조잡한 컨넥터를 사용하여 장비에 충분한 피크전력을 전달해줄 수 없다거나(주기적인 단자청소는 매우 중요합니다.), 전력선에 쉴딩 처리가 미흡하여 전자기노이즈들이 케이블에 유입되어 장비의 전원부에 흘러들어가면 전원부 설계가 미흡한 경우, 고주파 노이즈가 완벽히 걸러지지 않고 증폭되어 다른 장비에 유입되는 경우는 있습니다. 매우 고성능의 노이즈 차폐능력을 가지는 측정장비도 일반적인 구조의 전원 케이블을 사용한다는 것만 기억하세요. 전원 관련하여서는 적당한 수준의 전원케이블을 사용한다면, 그라운드 루프나 그라운드 노이즈같은 요소들을 세심하게 제어하여 세팅하는게 전원케이블의 종류보다 더욱 중요합니다. 전원 케이블은 신뢰할 수 있는 단자를 사용한, 쉴드처리가 잘 되어있는, 장비별 요구 전력량에 맞는 직경의 케이블을 적절히 배치하는 정도로 충분합니다. 모든 전력선은 인터커넥트 케이블과 최대한 멀게 배치되어야하며, 전력선과 신호선이 겹쳐져야만 하는 경우에는 90도의 교차 각도를 잘 맞추어 배치하여야합니다. 배치는 매우 중요합니다.

- 간혹 시스템이 설치되어야 하는 장소의 전기사정이 안좋은 경우가 있습니다. 특히 구축의 경우 접지가 생략되거나 접지공사를 했더라도 단락되어 접지가 사라진 곳도 꽤 존재합니다. 가장 좋은 것은 음향시스템으로 들어가는 라인의 재시공이지만, 저렴하게 시도해볼만한 것은 음향시스템과 연결되는 배선을 찾아서 그 배선에연결된 컨넥터라도 새것으로 갈아주는 것입니다. 노후로 인하여 벽체 내에서 단락되어있는 접지선도 이어주면 좋고, 별도의 접지라인을 오디오용으로 따로 빼서 사용해도 좋습니다.

 설치 장소에서의 전기사정이 안좋다는 것은 220V/60Hz의 교류 사인파에 디스토션이 생겼다는 것입니다. 특히 대형 모터 등이 근처에 있는 경우(엘리베이터 등) 같은 선을 시스템이 공유하게된다면 불규칙한 큰 전압강하를 가져오고, 이 변동의 폭이 시스템에서 보정가능한 마진을 넘어가게되면 문제가 발생합니다. 이 문제를 해결하기 위해서는 오디오용으로 개발된 UPS(true sine wave가 출력되고, 스위칭 노이즈도 극도로 줄인. 큰 용량을 사용해야 하므로 많이 비쌉니다.)를 사용해야합니다. 매우 비싼 솔루션이지만 극도로 안좋은 전기사정 하에서 하이엔드를 노린다면 시도해볼만 합니다.

(지나치게 어려운 부분은 최대한 간추려서 취미수준에서 필요한 내용으로만 정리했습니다. 더 상세한 설명을 읽고싶다면: https://sound-au.com/cables-p4.htm#power )

B. 인터 케이블

 인터케이블은 소리가 다를 수 있습니다. 하지만, 일반적으로 잘 디자인되어 만들어진 인터케이블끼리는 소리차이를 느끼기가 어렵습니다.

 인터케이블은 소출력 전압신호의 전송을 주된 목적으로 하고, 높은 임피던스를 가지는 수신측과 연결됩니다. 인터컨넥트 용도로 사용하는 케이블은 송신측 신호의 정확한 모양과 크기를 수신측에 전달해야만하고, 케이블 자체의 영향이 전송 신호에 영향을 미치면 안됩니다. 하지만, 케이블은 일종의 로우패스필터로 동작하기 때문에 전송 신호에 영향을 줍니다. 연결하는 장비의 종류에 맞추어 가청대역에의 영향을 최소로 하는 설계가 필요합니다. 커패시턴스 성분을 최소화 하는것과 크로스토크 특성을 나빠지지 않도록 하는것이 인터컨넥트에서는 많이 중요합니다.

 ㄱ. 소재는 OFC 이상의 소재면 괜찮습니다. 송신단(100옴 미만)과 수신단(10k옴 이상) 간에 재질에 따른 임피던스 차이(순은과 동선은 미터당 0.0xx옴정도의 차이가 납니다) 정도는 무시될 수 있을 정도의 큰 임피던스의 차이가 존재하기 때문에 일반적인 OFC 이상이기만 하면 케이블의 재질만으로는 가청가능한 차이를 만들어내기 어렵습니다.

 ㄴ. 선재로 인한 차이보다, 단자측의 열화(갱년변화)로 인한 소리차이가 훨씬 큽니다. 케이블이 제대로 만들어져있다면 피복에서 노출되어 산화된 끝단을 조금씩 잘라가면서 컨넥터를 주기적으로 청소하고 교체해주는 방법으로 오래 사용할 수 있습니다. 컨넥터는 소모품입니다. 탈착이 매우 잦다면 컨넥터 암/수의 결착이 헐거워지기 때문에 주기적으로 함께 교체할 필요가 있습니다. 생각보다 컨넥터에서의 접촉저항성분이 큰 영향을 줍니다. 0.03옴을 가지는 스펙의 케이블이 결착이 느슨해 지는 경우 접촉저항 성분이 더해져서 0.1옴 이상이 됩니다. 당연히 소리에도 영향을 줍니다. 재질간 차이는 아무것도 아닌 차이가 나는것. 금도금 단자의 경우 수명이 길기 때문에 유지보수가 매우 편합니다. 다만, 진짜 금도금 단자가 아닌 경우가 많으니 주의해야합니다. 신뢰할만한 업체의 고급단자를 사용하는것이 좋습니다.

 ㄷ. 케이블의 이동이 잦고 충격이 자주 가해지는 환경에서 케이블을 사용한다면 케이블의 지오메트리가 변형되어 케이블 특성이 바뀔 가능성이 높습니다. 특히 마이크 케이블은 주기적으로 점검을 해보아야합니다. 마이크의 경우에는 깊게 다루지 않습니다만, 녹음용 마이크를 자주 사용하시는 분들은 http://audiosystemsgroup.com/CableCapacitance.pdf 이런 문서를 한번쯤 읽어볼 만 합니다.

 ㄹ. 아날로그케이블의 경우에, 케이블의 특성임피던스는 오디오 대역에서 중요하지 않습니다. 프리앰프의 출력단(통상적으로 100옴 미만)과 파워앰프의 입력단(10k옴 이상)의 임피던스 차이 때문에 어떤 오디오용 인터케이블을 연결하더라도 임피던스는 매칭이 되지 않습니다. 임피던스 미스매칭으로 되돌아오는 파형은 오디오 대역보다 아득히 높은 대역(대강 100khz이상)이 되기 때문에 아날로그 오디오 대역에서는 문제되지 않습니다.

 ㅁ. 턴테이블과 프리앰프를 연결할때에는 매우 주의하여야합니다. 턴테이블에서 나오는 신호는 매우 작은 신호이기 때문에 케이블에 쉴딩이 매우 잘 되어있어야 합니다. 포노 카트리지의 인덕턴스와 케이블의 커패시턴스가 결합하여 의도하지 않은 고음 손실이 발생할 수 있습니다. 가능한 낮은 커패시턴스와 인덕턴스를 가지는 케이블을 사용하여야 하는데 두 요소 모두 매우 낮게 만드는 것은 불가능하기 때문에 적당히 절충된 케이블을 사용해야합니다. 일반적으로 턴테이블 설계시 어느정도의 커패시턴스와 인덕턴스를 가지는 보통의 케이블을 사용하는 것을 전제로 하기때문에 카트리지 타입에 따라 최적의 케이블 커패시턴스가 달라집니다. 카트리지 제조사가 권장하는 스펙의 케이블로 매칭하는 것이 중요합니다. 고급의 카트리지들은 사용하여야 할 케이블의 스펙을 알려주는 제품들이 많습니다.

(이부분에 대하여 더 상세하게 알고싶으신 분들은: 

https://www.enjoyaudio.com/zbxe/index.php?mid=audiodispute&document_srl=9920118

https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=kimkwmy&logNo=222271593336&categoryNo=183&parentCategoryNo=0

두 링크의 글을 참고하시면 좀 더 이해가 쉬우실 것 같습니다.)

 ㅂ. 케이블 업체들의 찬란한 기술 설명에 현혹되지 마세요. 그 기술들이 적용된 결과가 R, L, C 수치로 나타납니다. 이런 스펙을 명확히 보여주지 않는 케이블은 구매가치가 없습니다. 구매자를 현혹시키는 수식어에 속지마세요. 스펙에 제공되는 수치가 바로 케이블의 성능입니다. 초심자의 경우 가능하면 어느정도 규모있는 제조업체에서 컨넥터까지 다 붙어나오는 완성품을 구매하시고요. 케이블만의 임피던스를 보시면 아시겠지만, 케이블 자체보다도 단자와 케이블을 연결하는 용접이 더욱 중요하고, 단자와 단자간의 체결력, 접촉저항이 더더욱 중요합니다. 단심 몇가닥으로 만들어진 케이블에서는 제조문제가 드물지만, 매우 가는 연심 수백가닥을 사용한 케이블에서는 제조문제가 존재할 가능성이 매우 높습니다. 단심으로 이루어진 케이블 성능이 좋다는 말이 나오는 것에는 불량케이블 문제가 일조합니다. 대충 만들면 수백가닥의 케이블 중 일부만 컨넥터에 용접되어 제성능이 안나옵니다. 스펙보다 훨씬 얇은 케이블을 사용하게되는 것이지요.

 ㅅ. 쉴드된 선을 구매하실때에는 올바른 방식으로 쉴드된 선을 구매해야 합니다.

(출처: https://www.sbiaudio.com/sound_pds/23944 )

이런식으로 처리되어있지않고, 쉴드선을 양쪽 동일하게 -에 연결하는 경우에는 쉴드선에의한 캐퍼시턴스 성분이 케이블에 추가되어 음질저하가 발생할 수 있습니다. 케이블의 캐퍼시턴스 성분이 1nF(1000pF)가 넘어가는 경우 소스단에서 출력을 담당하는 opamp에서 발진이 일어나는 경우가 간혹 있으니 이부분 도 주의해야합니다. 인터케이블에서는 정전용량이 높은 형상을 가진 케이블(플랫형, 지나치게 복잡하게 꼬인 형태, 잘못처리된 쉴드 등)을 피하는 것이 좋습니다.

(더 상세하게 알고싶다면:

http://incompliancemag.com/article/things-you-may-not-have-heard-about-shielding/

https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/ask-the-applications-engineer-25.html

https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/techniques-to-avoid-instability-capacitive-loading.html )

 ㅇ. 단자의 길이를 짧게하는 것이 주변환경으로 인한 부정적인 영향을 줄이는데 도움이 됩니다.

 ㅈ. 디지털 인터컨넥트

 디지털 케이블의 경우, 스펙에 잘 맞게 정교하게 제작된 케이블간에는 소리차이가 존재하기 어렵습니다. 케이블보다는 소스단에서 넘어오는 그라운드 노이즈가 문제가 됩니다. 디지털 케이블은 아날로그 케이블과 다르게 케이블의 특성임피던스의 영향을 많이 받는 초 고주파 대역을 사용하기 때문에 임피던스 매칭이 매우 중요합니다. 임피던스 매칭이 잘 안되면 에러율이 상승하게 되고, 일반적인 에러 보정 한계를 넘어가게되면 오동작을 하게됩니다. 어느정도 검증된 브랜드의 완제품을 구매하는 경우 일반적으로는 문제가 없습니다. 케이블의 특성임피던스를 고려하지 않고 막 잘라 만든 개인제작품이나 싸구려 대량생산 제품들은 주의하셔야합니다. 

 디지털 신호는 수신측에서 아날로그 파형으로 복원됩니다. 보통은 버퍼링되어 재생성되고, 에러 보정도 충분히 잘 되기 때문에 케이블에 약간의 문제가 있더라도 쉽게 문제가 드러나지 않습니다. 디지털 케이블간에는 신호 전송"중"의 무결성 측면에서의 차이는 존재할 것이지만, 에러보정이나 재전송 등 후처리가 들어가기 때문에 신호 전송 후의 최종 결과물은 같습니다. 정상적으로 만들어진 디지털 케이블간에 청감상 유의미한 차이가 있는지에 대하여는 아직까지 신뢰도있는 블라인드 테스트를 통하여 구별에 성공한 사례는 없습니다.

(지나치게 어려운 부분은 최대한 간추려서 취미수준에서 필요한 내용으로만 정리했습니다. 더 상세한 설명을 읽고싶다면: https://sound-au.com/cables-p3.htm#interconnects )

C. 스피커 케이블

 스피커 케이블은 인터커넥트 케이블과는 다르게, 스피커 구동에 필요한 고전류를 전압신호와 같이 스피커에 전송해야합니다. 강한 신호를 다루기 때문에 인터커넥트에서만큼 쉴드가 중요하지는 않습니다.

 일반적인 스피커의 임피던스가 8옴 미만이고, 최저 임피던스가 2옴 미만인 스피커들도 존재하기 때문에, 잘 설계되고 합리적인 두께의 케이블 끼리의 비교시에도 케이블에따라 스피커에서 나오는 소리가 아주아주 미묘하지만 가청 가능할 정도로 달라지는 경우가 드물지만 존재합니다. 매우 얇거나 이상한 구조의 케이블의 경우에는 케이블간 차이가 쉽게 구분되지만, 음질이 일반적인 케이블들보다 더 좋게 들리기는 쉽지않습니다.

 다시한번, "소리가 다르다" =/= "음질이 더 좋다". 이것만 기억합시다.

 스피커 자체의 임피던스가 꽤 낮기 때문에, 스피커의 소리는 앰프의 출력임피던스와 케이블의 임피던스 합산에 굉장히 민감하게 반응합니다. 조금 더 자세히 들여다보면, 인덕턴스와 커패시턴스 또한 소리에 영향을 주지만 케이블 자체의 저항성분만큼 절대적인 차이를 만들어내기는 어렵습니다.

ㄱ. 케이블의 저항성분에 관여하는 요소로는 케이블의 재질, 두께, 단자 같은 것이 중요합니다.

a. 케이블의 재질과 두께에 관하여.

 어떤 재질의 케이블을 선정해야 하는가. 

 케이블에서 전도체는 매우 중요합니다. 하지만 충분히 높은 전도율을 가지는 경우, 전도체의 종류는 크게 중요하지 않게 됩니다. 통상 이야기하는 구리의 전도율(IACS)은 100%입니다. 하지만, 값싼 케이블에서 사용하는 구리가 C11000(순도99.90%)인데, 이 제품의 전도율이 101%입니다. Ultra pure copper라고 불리는 6N제품은 102.5%의 전도율을 갖습니다. 은의 경우 105%의 전도율을 가지지만 구리에 비해 매우 비쌉니다. 순도를 높이고 높은 전류를 감당할 수 있는 케이블의 두께로 가공할 경우 통상적인 케이블로 사용하기 어려울 정도의 가격이 됩니다. 높은 전도율=낮은 저항을 의미하는데, 은과 순도99.9%의 값싼 동의 전도율이 단지 4% 차이난다는 이야기는 아주 조금 더 두꺼운 선을 사용한다면 은과 동의 차이는 거의 없다는 이야기 입니다. 단지 4%의 전도율은 충분히 두꺼운 동을 좋은 구조로 가공하는 것으로 극복 가능합니다. 은의 낮은 연성은 구리에 비해 사용성이 떨어집니다. 여러모로 구리가 저렴하면서도 좋은 재질입니다. 동일한 두께와 구조라는 전제에서 은선이 동선보다 좋습니다. 다만, 합리적인 선에서 같은 가격을 전제한다면 동선이 성능적으로 훨씬 유리합니다. 은선의 경우 가격적인 문제로 충분한 두께를 확보하지 못한 제품이 많아서 순간적인 고전류가 필요한 저음역대에서 제대로된 소리가 안나오는 제품이 많습니다. 가격적인 이유로 스피커케이블로 은선을 사용하는 경우에는 두꺼운 동선보다 임피던스가 높은 제품이 되기 쉬워서 높은 댐핑팩터 확보가 어려울 수도 있고요. 또한, 스피커 선의 경우에는 은선이라고 표기한 제품이 저렴한 편이라면 대부분 동에 은도금한 제품입니다. 결국 파보면 대부분 동선이라는 이야기.

 하지만, 지불 가격에 제한이 없는 최고의 하이엔드를 노린다면 최소 12awg 두께를 가진 잘 만들어진 "순은"선을 구매하세요. 가능하면 8awg를 사용한다면 좋고요. 그정도 레벨에서는 스피커선에도 최고급 선재를 사용할 충분한 의미가 있습니다. 0.01옴의 차이가 중요하게 여겨지기는 레벨이기도 하고, 그러한 시스템을 운용하시는 분들에게는 비용의 지출이 큰 문제가 아니니까요. 

 조금 극단적인 가정(스피커앰프의 출력임피던스를 0으로, 통상적인 저렴이케이블의 케이블저항을 상정)을 하여 시뮬레이션을 해보면, 이런 결과가 나옵니다.

8옴 스피커에서의 케이블직경과 댐핑팩터의 케이블 길이(길이가 길어질수록 저항이 커집니다)와의 상관관계. 1옴 이내의 미묘한 변화가 댐핑팩터에 주는 영향이 매우 큽니다. 여기에 앰프의 출력임피던스까지 고려하면 스피커 케이블의 미덕은 극도로 낮은 저항성분이 전제됨을 알 수 있습니다. 앰프의 출력임피던스가 추가되면 댐핑팩터 100을 넘기기도 쉽지 않습니다. 케이블 성능의 80%는 DC저항성분에서 결정된다고 봅니다.

(댐핑팩터가 무엇인지 모르는 분들은 여기먼저: https://blog.naver.com/andyinsight/220301981754 )

 위 그래프를 표로 만들어보면 아래와 같습니다.

(출처: https://www.audioholics.com/audio-video-cables/speaker-wire-gauge )

대략 2옴의 최저 임피던스를 가지는 스피커를 4.5미터 정도의 길이를 가지는 스피커 케이블을 사용할 때 안정적으로 50의 댐핑팩터(https://www.audioholics.com/audio-amplifier/damping-factor-effects-on-system-response : 대충 댐핑팩터 50 이상이면 매우 훌륭하다는 이야기)를 확보할 수 있는 직경이 12AWG 입니다. 실제로는 앰프의 출력임피던스가 더해지기 때문에, 2옴의 스피커 사용시에는 위 표보다 더 넉넉한 직경을(10AWG이하의) 선택하는게 좋겠지요. 선재의 종류를 불문하고 넉넉한 직경의 케이블을 사용하는 것이 스피커 케이블에서는 매우 중요합니다. 케이블의 어떤 요소들 보다도 소리에 가장 많은 영향을 주는 것이 케이블의 DC저항입니다. 케이블의 DC저항을 가장 쉽게 낮출 수 있는 방법은 구리정도의 소재라면 소재를 은으로 바꾸는 것보다 케이블 자체를 원하는 DC저항이 나오도록 충분히 두껍게 만드는 것이 훨씬 효과적이면서도 저렴합니다. 일반적으로는 스피커 임피던스의 1/20에 해당하는 임피던스보다 낮은 저항값을 가지는 두께의 케이블을 사용하는 것이 추천됩니다.

 음향기기는 전자제품입니다. 물리법칙의 지배를 받습니다. 가격이 문제되지 않는다면 순은선을 사용하면 좋겠지만, 일반적인 경우 재질은 훨씬 저렴한, OFC동선이면 충분합니다.

b. 케이블의 단자에 관하여

 케이블의 단자는 케이블과 앰프, 스피커를 연결해주는 마감부품입니다. 단자의 성능은 내구성과 케이블 노출부 보호능력, 장비와 얼마나 꽉 맞물릴 수 있는지에 달려있습니다.

 특히 스피커 케이블의 경우에는 케이블 설치 후 단자부의 접촉이 얼마나 타이트하게 오래, 케이블 노출부분의 산화 없이 유지되어 추가적인 저항 손실을 막을 수 있는지가 관건인데, 단자 접촉부의 산화로 1~2옴정도의 저항이 추가로 붙는 것 만으로도 스피커의 응답특성은 크게 변동될 수 있습니다. 

아래는 위와 같은 임피던스 특성을 가진 스피커에 기본선/기본선+1옴/기본선+2옴의 특성을 가지는 케이블을 연결하여 응답특성을 측정한 데이터입니다.

붉은색이 기본선 / 파란색이 기본선+1옴 / 검은색이 기본선+2옴

(출처: http://www.roger-russell.com/wire/wire.htm#resistancehigh )

케이블의 저항이 올라감에따라 손실이 발생하여(insertion loss) 음압이 조금씩 낮아진 것이 먼저 보이고, 자세히 보시면 고작 1~2옴의 변동만으로도 가청대역 내에서 손쉽게 구분 가능할 정도의 주파수응답특성의 변화가 크게 발생한 것을 알 수 있습니다. 이 변화는 최상급기 케이블과 불과 몇만원 하는 케이블간의 응답특성 변화보다도 훨씬 큰 정도입니다. 케이블의 단자는 케이블보다 더 중요합니다. 단자의 품질이 안좋은 경우, 접촉부가 쉽게 산화하여 단자특성이 나빠지고 체결이 반복될수록 도금이 쉽게 벗겨지면서 체결력또한 떨어지게 됩니다. 이러한 변화는 꽤 서서히 발생하기때문에 새로운 케이블 구매 후 기존 케이블과 교체시 음색변화를 쉽게 체감하게 하는 요인이 됩니다. 주기적인 단자 청소와 점검은 매우 중요합니다.

단자의 형태는 여러가지가 존재합니다.

이 중에서 어떤 형태의 단자를 사용할지는 개인의 선호도에 달려있는데, 저는 바나나 단자 > 나선(피복만 벗겨 직결) > 말굽단자 순으로 선호합니다.

 가장 손실의 정도가 낮은 형태는 역시 케이블을 장비에 납땜해버리는 것인데, 이러면 유지보수가 매우 어려워집니다. 선택지에서 제외.

 말굽단자의 경우 안정된 접촉을 확보하려면 스피커의 바인딩 포스트에서 매우 꽉 물려줘야하는데, 과도한 힘이 가해지는 경우 바인딩 포스트가 파손되는 경우가 있습니다. 또한 체결이 조금만 느슨해지더라도 접촉저항이 매우 크게 발생합니다.

 나선(케이블 피복을 벗긴 상태)의 경우에는 말굽단자 정도로 바인딩포스트에서 무지막지하게 눌러줄 필요까지는 없지만, 그래도 충분한 힘을 받도록 체결해야 합니다. 그렇지 않으면 접촉저항이 많이 상승합니다. (참고: https://youtu.be/BYYZZNuO-GY 4:50 참조. 바인딩 포스트로 눌러주는 힘 만으로도 0.1옴정도의 차이가 발생합니다. ) 또한 시간이 흐르면서 노출된 부분의 산화가 진행되기 때문에 주기적으로 끝단을 잘라내고 다시 연결해 줄 필요가 있습니다. 관리가 좀 귀찮고 노출된 케이블을 제대로 마감하지 않는경우 합선 위험이 존재합니다. 음질적으로는 나선 직결형태가 단자들을 이용하여 편하게 사용하는 것보다 좋을 수는 있기 때문에 많은 동호인분들이 나선을 선택하기도 합니다.

 바나나 단자의 경우 일정한 접촉을 유지하는게 가능한 형태이고, 유지관리도 쉬운 편입니다. 가끔 뽑아서 녹슨데 있는지 살펴보고 단자 교체가 필요하면 교체를 해야하는데, 단자 수명이 긴 편이어서 별다른 귀찮은 일 없이 오랜기간동안 좋은 음질의 유지가 가능합니다. 물론 나선보다는 조금 더 많은 저항을 가지게 되긴 합니다만, 유지보수가 많이 편하기 때문에 저는 가급적 바나나 단자를 선택하게 됩니다.

c. 더 낮은 케이블 저항은 더 좋은 어쿠스틱 크로스토크 성능, 트랜지언트 퍼포먼스, 더 낮은 디스토션에도 기여합니다. 자세한 내용은, https://www.qed.co.uk/downloads/qed/soundofscience.pdf p.17~19를 참조하세요. https://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=13662 페이퍼 역시 낮은 케이블 저항이 앰프의 더 낮은 디스토션에 기여한다는 것을 뒷받침하는 실증례로도 볼 수 있을 것 같습니다. 미묘하지만, 어쩌면 가청 가능할지도 모르는 차이를 유발한다는 것이지요. 위에 링크드렸던, https://www.qed.co.uk/downloads/qed/soundofscience.pdf 자료 p.23에 붙어있는 바이와이어링으로 인한 이득 실증례도 읽어보면 재미있습니다. 이 부분은 https://sound-au.com/amp-sound.htm#s32 이 링크 부분을 같이 읽어보면 더 재미있습니다.

ㄴ. 케이블의 인덕턴스와 캐퍼시턴스에 관하여.

 케이블의 인덕턴스와 캐퍼시턴스는 뚝 잘라서 설명하기가 어렵습니다. 케이블의 지오메트리에 따른 전자기 구조에 두가지 요소가 같이 영향을 받기 때문입니다. 

 스피커케이블에서는 높은 캐퍼시턴스가 100khz이하의 대역에 영향을 미칠 정도가 되기 위해서는 일반적으로 상정하기 어려운 매우매우 높은 캐퍼시턴스 성분이 존재해야 하기 때문에 캐퍼시턴스는 케이블로 인한 주파수응답 변화에 일조하기 어렵습니다. 이러한 특징 때문에 많은 고급 케이블 제조업체에서는 "높은 캐퍼시턴스 & 극도로 낮은 인덕턴스"특성을 가지는 매우 값비싼 케이블을 만들고 있습니다. 높은 캐퍼시턴스로 인한 문제는 가청대역 밖의 대규모 위상 천이가 앰프의 위상 마진을 넘어서 존재하게 되는 경우가 많다는 것입니다. 앰프가 감당할 수 없을정도로 위상 천이가 발생하게 되는 경우 그 앰프는 발진하게 됩니다. 과도한 발진은 비정상적인 발열, 음 끊김, 음색의 변화 등을 가져오는데, 경우에 따라 앰프를 사망하게 만들수도 있습니다. 요즘의 하이파이 앰프 제조사들은 이런 비정상적인 캐퍼시턴스까지 상정하여 앰프를 제조하고 있습니다만, 이런 부분에 대한 대비가 안되어 있는 앰프들(90년대 이전의 구형 앰프는 특히 주의)에 높은 캐퍼시턴스를 가지는 케이블을 연결할 때에는 매우 조심해야합니다. 이런 구조로 만들어진 케이블들은 음질상의 이득이 미미하지만 존재하긴 합니다. 하지만 반드시 호환성 확인을 하고 사용하는 것이 좋겠지요. 이런 케이블을 장기간 안전하게 사용하기 위해서는 스피커단자에 조벨네트워크를 붙여서 사용하는 것이 좋습니다. 

(높은 커패시턴스가 앰프에 가져오는 문제에 대하여 좀 더 자세히 알고싶으신 분들은:

https://www.audioholics.com/gadget-reviews/speaker-cable-reviews-faceoff-2/speaker-cable-reviews-faceoff-2-page-3

http://www.roger-russell.com/wire/wire.htm#resistancehigh 중 Amplifier Stability and Amplifier Performance 부분 참조.)

 높은 커패시턴스 성분을 가진 케이블을 정전형 스피커 시스템에 사용하는 것을 피해야 하는 이유는 아래를 참조하세요. 정전형 스피커는 일반적인 스피커들과는 또 다릅니다.

https://sound-au.com/cablewhitepaper.htm#esl

 케이블의 인덕턴스는 케이블의 저항성분 다음으로 소리에 큰 영향을 줍니다만, 일반적으로 사용하는 오디오 대역폭인 20~20000Hz 범위 내에서는 가정용으로 사용하는 길이 정도로는 아주 폐급의 막선이 아닌이상 크게 문제있을만큼 유의미한 차이를 만들어내지 못합니다. 케이블을 꼰다던가 특수한 구조로 제작하여 인덕턴스를 크게 낮춘다던가 하는 행위들을 합니다만, 테스트 결과를 보면 약간 현타가 오는 부분이기도 하지요. 이와 연관이 있는 근접효과 등등 모든 요소들이 임피던스 특성으로 계량이 되는데, 막상 계측해보면 이렇습니다.

이 중에서 AVCable 이라고 되어있는 케이블이 10AWG두께의 막선에 가까운 제품입니다.

이렇게 생김.

 비슷한 두께의 은도금동선을 사용한, 중간에 케이블간 이격을 주기위한 스페이서를 붙인 제품이 Accoustic Research 케이블.

국내 회사인 LS전선의 Premium Plus 8SQ 케이블(싯가 m당 7만원)이 이 케이블과 비슷한 구조의 은도금 동선에 좀 더 두꺼운 놈이어서 이것보다 조금 더 성능이 좋을것이라는 예상이 됩니다.

이 두 케이블의 경우 심선을 모아서 꼬아둔 것을 제외하고는 별다른 처리를 한 것이 보이지 않습니다. 덕분에 꽤 낮은 캐퍼시턴스를 가집니다. 어떤 앰프에 물려도 문제가 없을 용량입니다. 여기저기 부담없이 붙여쓰기 좋은 케이블이라는 것이지요.

이어서 인덕턴스의 양을 봅니다.

역시 AVCable과 Accoustic Research케이블의 인덕턴스 양이 제일 많네요. 

그럼 인덕턴스와 스킨이펙트, 커패시턴스의 효과가 더해진 총 AC저항성분을 살펴봅시다. 이것이 앰프 입장에서 보았을 때 스피커의 임피던스에 더해지는 케이블의 임피던스 양입니다.

다른 더 비싼 케이블들의 성능이 생각보다 좋지 못한 것을 알 수 있습니다. 저 중에서는 딱 한가지, Goertz MI-2 Veracity 라는 케이블만 효과적으로 100kHz까지 일정한 저항수치를 보여주고 있습니다. 다른것들은 돈값을 못하고 있다고 봐야겠지요. 이 케이블은 이렇게 생겼습니다.

플랫 케이블 형태이고, 위 커패시턴스 실측치를 보면 10피트(대강3.5m) 케이블로 사용하는 경우 3000uF가 넘는 양입니다. 이 용량의 케이블을 앰프에 붙이면 경우에따라 앰프에 문제가 발생하는 양인데, 제조사 스펙상의 커패시턴스는 950uF/ft입니다. 어마어마한 양이지요. 이 용량이 문제가 있는 것을 제조사도 알고있어서, 제조사에서는 스피커 단자측에 2개의 5.1옴과 0.1uF 캐퍼시터를 사용한 조벨 네트워크를 붙이는 방법을 안내해주고 있습니다. 신호선에 뭘 더 붙이는건 영 마음에 들지 않는데, 이정도까지 하는 것이 의미가 있는 행위인지는 잘 모르겠습니다. y축 단위 보이시나요? mohm입니다. 100kHz에서 10mohm의 케이블 임피던스 차이가 과연 스피커의 주파수 응답특성을 심각할 정도로 떨어뜨릴 수 있을까요? 반면에, 10kHz언더의, 가장 체감이 되는 대역대에서는 다른 스펙 다 씹어먹고 직경이 가장 두꺼운 축에 속하는, 먼저 소개드렸던 일반적인 구조의 저렴이 케이블의 임피던스가 가장 낮습니다. 심지어 30kHz까지도 가장 낮은 임피던스를 보여줍니다. 100kHz에서도 테스트에 사용된 대부분의 케이블 임피던스값은 ft당 10mohm에 불과합니다. 모든 케이블에서 초고성능 슈퍼트위터에 물려도 무방한 수준의 성능이 나오고 있습니다. 물리적으로 케이블의 성능차이는 존재합니다만, 케이블의 특성정도와는 상관없이 일정한 성능을 내주는 좋은 앰프를 가지고 있다면 저정도의 특성차이를 사람 귀로 쉽게 들을 수 있는지는 의문입니다. 스피커의 부하에 쉽게 영향을 받지 않는 고급 시스템을 구성하여, 있을 수 있는 대부분의 왜곡요소의 변인통제 후 시행한 케이블 블라인드 테스트에서 유의미한 결과가 나오지 않은 것은 의미심장합니다. 

한편, 훨씬 이전인 1991년도의 논문에서는 약 10ft 케이블을 세팅하여 테스트가 진행되었습니다. 케이블간의 차이가 조금 더 반영됩니다.

먼저, 사용된 앰프와 스피커의 특성은 이렇습니다.

다음은 케이블의 임피던스 특성. 케이블의 DC저항, 인덕턴스, 커패시턴스 성분이 반영되어 최종적으로 앰프의 출력임피던스 특성과 결합, 스피커의 주파수응답특성을 변화시키게 됩니다.

아래는 이 케이블들로 변인통제하여 완성한 시스템에서의 전압전송 특성입니다.

앰프에서 1V(0dBV) 출력을 내도록 세팅 후 스피커의 접속단자에서 측정한 전압데이터입니다. 가장 큰 차이가 fig.17에서 보이는데, 이 조건에서의 차이를 RMS출력으로 환산하면 10khz에서 대략 0.01V정도의 입력전압차이가 나는 셈입니다. 스피커 유닛의 감도에 따라서 0.1~0.2db정도의 음량차이가 날 수 있다고 보는데, 일부 시스템에서는 가청 가능한 정도의 차이로 다가올 수 있을 것 같습니다.

 이 연구 결과를 보면, 사용하는 앰프와 스피커에 따라 케이블에 따른 응답특성의 변화를 느낄수도, 느끼지 못할 수도 있습니다. 다만, 이런 특성을 이용하여 소리튜닝의 목적으로 케이블을 교체한다면, 소리의 변화량이 주파수 롤오프의 정도가 20khz에서 많아야 -1db 수준에 불과하기때문에, 케이블에의 지나친 투자는 가성비 측면에서는 상당히 안좋은 것 같습니다. 매칭이 좋은 앰프와 스피커 선택시 일정수준 이상의 케이블로 인한 음질 열화의 정도는 문제되지 않는다는 결과로도 읽힙니다.

(출처: http://tmr-audio.de/pdf/kabl_cap.pdf )

앰프가 어떤 부하(저항, 인덕턴스, 커패시턴스)에 약한지에 따라 스피커 부하에 케이블의 부하가 더해져 왜율이 달라지는 경우가 있고, 스피커의 임피던스 특성에 따라 조그마한 임피던스 변화에도 꽤 민감하게 주파수 응답특성이 변하는 경우가 존재합니다. 케이블의 영향을 최대한 줄이고 싶다면 20hz~20khz만 잘 나오면 되는 일반적인 상황에서는 연심을 꼬아만든 두꺼운 일반적인 저렴이케이블 정도면 괜찮은 것 같고(위 LS전선의 고급 케이블정도면 충분합니다), 하이엔드를 지향하여, 수퍼트위터급의 대역폭이 나오는 최상급 스피커를 사용한다면 매우 낮은 저항, 매우 낮은 인덕턴스 성분을 가지는 케이블을 커패시턴스 성분에 민감하지 않은 앰프(출력단에 피드백 회로가 없거나, 케이블의 커패시턴스 성분을 효과적으로 처리해주는 구조를 가진 앰프)와 조합하여 사용하면 무난한 매칭이 될 것 같습니다.

아래는 스피커 케이블 관련하여 흥미있게 읽어보았던 글입니다.

과연 케이블간 차이가 인간의 지각한계를 넘을 수 있는지를 공학적으로 접근하여 고찰한 사례: https://www.waldonell.com/static/documents/Science%20Behind%20Speaker%20Wires.pdf

이 글에서도 유의미한 변인으로 케이블 길이, 직경, 단자, 그 외의 시각적 요소를 꼽고 있습니다. 처음에는 기술이론에 휘둘려서 어렵게 접근했었습니다만, RLC관점에서 접근하니 오히려 이해가 쉬워진 것 같습니다. 주파수간 속도 차이에 따른 위상 뒤틀림 문제부분이 매우 인상적이었는데, 완벽히 이해하지는 못해서 아쉽습니다.

다만, https://enjoyaudio.kr/study/story/cable.html 링크의 표3을 참고하면 주파수간 속도차이에 따른 위상뒤틀림 문제는 인간 귀의 시간분해능의 지각 한계점으로 보이는 4uS와는 비교할 수 없을만큼 작기 때문에 별 문제가 안되는 것 아닌가 생각합니다.

https://youtu.be/kR12Ttuxobs

이 영상도 재미있습니다. 총정리 느낌입니다.

 최고급 하이엔드 시스템에는 거기에 걸맞는 구성요소들이 필요합니다. 특히 멋져보이는 외관, 이거 아주 중요하고요, 지불하는 비용에는 현대 기술의 정수가 녹아들어가야 하기 때문에 비록 귀에 쉽게 그 차이가 들리지 않더라도 각 구성요소들에는 뚜렷하게 향상된 측정결과가 멋진 외관과 함께 받쳐주어야 합니다. 아주 미세한 구성요소간 성능차이가 합쳐지면서 미묘하게 체감되는 성능 향상으로 나타날 수도 있습니다. 그 세계에서는 충분히 유의미한 투자라고 봐야겠지요.

 하지만, 일반적인 수준에서 시스템을 완결짓고 싶다면 생각보다 충분히 낮은 비용으로도 만족할만한 시스템을 만들어낼 수 있습니다. 조금 아쉬운 외관과 더불어, 성능의 1%만 포기할 수 있다면 충분히 가능합니다. 사실 스피커에서는 이런 사소한 요소들보다 더 중요한 것이 바로 공간의 문제입니다. 적당히 좋은 스피커, 쓸만한 dac, 좋은 amp를 확보한 후에는 공간에 투자해야합니다. 좋은 공간 없이는 적당히 좋은 소리가 아닌 아주 좋은 소리는 나지 않습니다.

D. 이어폰/헤드폰 케이블

 이어폰/헤드폰 케이블은 스피커 케이블과 같이 전력선이지만 신호를 같이 전달해야 하고, 인터컨넥트와 같이 소출력의 신호를 다룹니다. 이어폰/헤드폰 단자 고유의 문제로, 매우 작은 단자와 케이블 심선으로 인한 가공의 어려움이 존재하고요. 

 이어폰/헤드폰 케이블에서 요구하는 기본적인 요소는 스피커케이블과 같습니다. 낮은 저항, 낮은 인덕턴스가 미덕입니다. 커패시턴스의 경우에는 일반적인 이어폰/헤드폰 케이블들이 꼬인 선을 사용하고 있기 때문에 기본적으로 어느정도의 용량이 되는 것 같습니다. 피복이 심선에 비하여 다소 두꺼우면서 PVC재질인 경우 생각보다 큰 커패시턴스를 가지게 될 가능성이 존재합니다. 스피커앰프에 비하여 열악한 포터블 앰프들은 이 부분이 쉽게 문제될 가능성이 있습니다. 특히나 지나치게 복잡한 꼬인구조를 가지고 있다던가, 플랫형 케이블을 사용한다던가 해서 지나치게 높은 커패시턴스 성분이 케이블로 인하여 더해지는 경우, 앰프가 불안정해져서 발진하여 과도특성이 나빠질 가능성이 존재합니다. 청감상으로는 저음이 충분히 안올라온다던가, 고음이 쏘는 양감이 아닌데, 이상하게 쏘는 느낌이 난다던가 하는 식으로 느껴집니다. 경험상 케이블의 지오메트리가 지나치게 복잡한 경우 소출력 앰프일수록 소리가 별로 좋지 않았습니다.

 이어폰 케이블은, 4심의 경우

이런 형태가,

8심의 경우에는,

이런식으로 4선꼬기의 응용버전으로 최소한으로 꼬인 제품이 소출력 제품에 여기저기 붙여쓰기 좋았습니다. 이것보다 더 복잡해지는 경우 제 환경에서는 문제가 발생했습니다. 커패시턴스 관련한 부분은 측정에 기반하지 않은 개인적인 추측과 체험의 결과입니다. 중국제조품에는 워낙 사짜 제품이 많아서 케이블은 두껍지만 실제로는 "제대로 용접된 심선"이 적어서 발생하는 공급전력 부족일 가능성도 존재합니다.

 이어폰용 케이블 제조시의 가장 큰 난관은 바로 단자의 크기에 있습니다. 헤드폰 단자의 경우에는 그나마 단자 사이즈라도 큰데, 2.5mm 이어폰 단자정도 되면 정상적으로 케이블에 납을 먹여서 충분한 접촉면을 확보하여 납땜하는 것 자체가 매우 어렵습니다. 이어폰 케이블이 두꺼워지면 두꺼워질수록 신호전달 측면에서는 우월한 것이 맞는데, 두꺼워질수록 가공난이도가 급상승하게됩니다. 요즘 유행하는 매우 가는 심선은 고급제품으로 가면 심선5~600개에 납을먹여 단자에 납땜해야하는데, 어찌저찌 납을 다 먹이더라도, 단자에 남는공간을 확보하는게 꽤 어렵습니다. 이렇게 납땜되지 못한 심선들이 있다면 그 케이블은 스펙만큼의 성능을 보여주지 못합니다. 이런 경우에는 어느정도 두꺼운 단심을 엮어서 사용하는편이 더 좋습니다. 중국산을 까보면, 언뜻봐도 대강 납땜한게 눈에 보이는데 이럴거면 좀 두꺼운 심선을 몇 개 엮는게 더 나은게 아닌가 하는 생각이 듭니다.

 한편, 단자에 납땜이 잘 되어 있는지를 확인하는 간접적인 방법으로, 단자를 제외한 케이블의 저항을 측정해보는 방법이 있습니다. 측정 후,

전선 규격표가 1m기준이니, 측정한 케이블의 길이를 기준으로 적당히 가감하여 측정결과와 가장 유사한 저항을 가지는 케이블 규격을 찾으시면 됩니다. 케이블만 측정이 어렵다면, 단자를 포함한 케이블 전체를 측정한 후 단자부분을 따로 측정하여 빼주면 되겠지요. 예를들어, 0.8옴의 임피던스를 가지는 케이블이 있고, 양끝단의 단자의 저항을 합한게 0.1옴 정도된다면 이 케이블은 대략 32~33AWG 규격의 케이블과 비슷한 성능을 보인다고 보면 됩니다. 그럼 이 케이블에서의 허용전류량은 80mA정도 되겠네요. 적당히 음량을 올렸을때 100mA가 필요한 이어폰을 이 케이블에 붙인다면 저음에서 전류량이 부족하게 됩니다. dd의 경우에는 드라이버의 구동이 되다마는 느낌으로 벅벅이거나 저음을 울린 후에 드라이버가 제동이 안되어 저음이 풀어지는 소리로 들릴 가능성이 높습니다. 고음역에서도 약간 쏘는듯한 느낌으로 들리게 됩니다. 구동이 되다 만 상태이기 때문에 소리의 윤곽도 뚜렷하게 나오기 힘이듭니다. ba의 경우에는 소리가 굉장히 평면적으로 체감되고 쏘는 느낌이 특히나 강하게 체감됩니다. 결국 이어폰 케이블의 경우에도 불편하지 않는 범위 안에서는 두꺼울수록 좋다는 이야기. 특히, 이어폰/헤드폰들은 dd구조이지만 스피커만큼의 기계적 운동능력을 가지지 못하기 때문에 높은 댐핑팩터의 영향을 더 많이 받을 가능성이 있습니다. 개인적인 청감으로는 포터블형태의 제품에 연결하여 사용하는 dd제품들에서는 최대한 낮은 앰프 출력임피던스+낮은케이블저항값 확보가 매우 중요했습니다. 이 부분 때문에 소출력 기기 사용시 밸런스단 연결보다 언밸런스단 연결시 더 좋은 소리를 들려주는 제품들도 존재했습니다. 특히 언밸런스단의 출력임피던스 대비 밸런스드단의 출력임피던스가 높은 제품들이 있는데 이런 제품들에 dd 이어폰/헤드폰을 연결하는 경우, 구동력 측면에서 언밸런스단이 더 좋은 경험을 종종 하곤 합니다.

 한편, 이어폰 케이블에서 특히 케이블 재질의 차이가 더 잘 들린다고들 하긴 합니다만, 저는 재질에 대한 부분에서는 동의하기 어려웠습니다. 이어폰/헤드폰 케이블에서도 낮은 저항과 충분히 큰 직경의 케이블이 케이블의 성능을 결정짓는 척도라고 생각하고, 좋은 지오메트리를 가진 충분히 두꺼운 케이블과 좋은 앰프와의 조합이라면 더 이상의 투자는 필요없다고 생각합니다. 고급형 케이블의 경우에는 작은 단자 사이즈로 인한 제조상의 난이도로 인해, 신뢰할 수 있는 업체의 제품인지 여부가 가장 중요할 것도 같습니다. 소비자가 청감상으로만 케이블의 문제를 판단하기는 정말 어렵거든요.

 이 영역에서도 최고의 하이엔드를 노리는 분들이라면 스피커쪽의 경우와 같이 미묘한 성능향상에 많은 자본을 쏟아부을 가치가 있습니다. 이어폰이나 헤드폰 쪽에서는 스피커쪽과는 다르게 매우 사치스러운 단결정 은선도 적당한 가격으로 충분히 두껍게 만들어낼 수 있겠지요.

 요즘 이어폰 판에서도 Litz케이블이 유행하던데, 재미있는 연구결과를 하나 보았습니다.

https://www.wcmagnetics.com/wp-content/uploads/2015/03/Simplified-Design-Method-for-Litz-Wire.pdf

고급 이어폰 케이블의 비용절감 연구 과정에서 나온 결과물인 것 같은데요,

맨 위는 0.16mm의 가는심선 125가닥을 대강 꼰 케이블. 두번째는 심선 25개씩 꼬아 5개로 만든다음에 다시 꼬아서 1개로 만든 케이블. 마지막은 정석대로 5개씩 꼰 다음 다시 5개씩묶어 꼬아 나온 5가닥을 1개로 합쳐 꼬은 정통 Litz케이블입니다.

이론상으로는 

이렇게, 시뮬레이션 결과처럼 통으로 꼰 케이블의 성능저하가 커야하는데, 워낙 심선이 가늘다보니 다들 뭉쳐서 성능차이가 크게 나질 않는 결과로 실측되었습니다.

 이정도 사이즈의 심선이라면 대강 꼬아도 되나봅니다. 심선의 꼬인 형태는 심선이 충분히 가늘다면 가청대역 내에서 큰 상관이 없다는 결과. 요즘 중국 이어폰 케이블들 심선이 가늘어져만 가는데에는 이런 이유도 있는 것 같습니다. 모든 심선에 제대로 납을 먹여 납땜이 가능하다면 이런 방식이 좋은데, 중국제 중저가 케이블들 이것 저것 구입해보면 뭔가 출력에 문제가 있는것처럼 느껴지는 제품이 많습니다. 연구결과를 뒷받침할 제조실력이 부족해 보입니다. 암튼 이어폰이나 헤드폰 케이블에서도 초 하이엔드 지향이 아니라면, 지오메트리는 크게 중요한 요소가 아니라는게 이렇게 입증이 됩니다.

 이어폰/헤드폰 케이블에서는 아낌없는 물량투자는 물론이고, 제조사의 제조실력이 반드시 받쳐주어야만 좋은 결과가 나옵니다. 

왜냐하면,

 이어폰 케이블에서는 작은 사이즈로 인하여 일정 이상 두께의 가공이 매우 어려운데, 적당한 두께의 저가케이블이 측정스펙상으로 두꺼운 중고가 케이블을 넘어서는 경우가 비일비재합니다. 이어폰/헤드폰 케이블에서의 측정스펙은 단순한 임피던스 측정만으로도 충분하다고 보는데, 임피던스 측정시 두꺼운 케이블의 경우 단자측 가공 불량으로 인한 성능저하가 존재하는 케이블이 은근 있습니다. 단자의 경우에도 탈착이 잦거나 저질 mmcx 컨넥터를 사용한 경우 접촉저항의 증가로 케이블의 성능이 떨어지게 됩니다. 측정해보면 잘 체결된 상태의 mmcx단자 사용시 단자의 저항이 0.01옴 수준으로 나오는데, 살짝 돌릴 때 잘 돌아가는 상태의 동일 케이블 단자저항은 0.04옴 정도로 나옵니다. 작은 차이로 보이지만 이정도 차이는 상/하급 케이블을 결정짓는 은근 큰 차이입니다. 납땜능력이 좋은 분들의 경우에는 중국산 중저가 적당한 케이블을 구매하여 단자만 고급으로 교체하여 사용하시면 고급 케이블 부럽지 않은 좋은 케이블로 가공이 가능합니다.

 단자의 접촉저항이 통상적인 사용시 단자당 0.05옴정도가 예상되는데, 단자 일체형 케이블의 경우에는 0.05x2=0.1옴수준의 임피던스를 가지는 케이블이면 고성능의 제품이라고 보시면 될 것 같고, 요즘 유행하는 단자 교체형 케이블의 경우 0.05x3(접촉부위가 3군데 발생하므로)=0.15옴 수준이면 하이엔드 케이블이라고 판단하면 될 것 같습니다. 당연히 좌/우 임피던스 편차는 없을수록 QC가 잘 되어있는 케이블이라고 봐야 하고요. 보통은 통상적인 사용조건에서 0.2~0.5옴 범위 내의 임피던스를 가지는 케이블이라면 좋은 케이블이라고 말해도 되겠습니다. 다만, DD 이어폰의 경우 포터블 앰프에서 구동시 DD이어폰의 성능을 100%끌어낼만큼의 댐핑이 이루어지지 않는 경우가 은근 있기때문에 최대한 낮은 임피던스를 가지는 케이블을 사용하는것이 음질적으로 유리합니다.

 이어폰/헤드폰에서 쉽게 관찰되는 케이블간 음질차이는 "스피커 유닛대비 상대적으로 낮은 물리적 제어능력을 가지는 드라이버 + 저성능의 포터블앰프" 조합으로 인하여 드라이버 유닛의 성능이 제한되기 때문이 아닌가 생각합니다. 케이블의 미묘한 임피던스 차이로 인한 전기적인 댐핑력 차이가 귀로 들린다는 것이지요. 제 귀에는 주로 저음역의 해상력과 고음역의 뻗침(생생함)의 차이로 다가옵니다. 배경의 정숙함은 덤이고요.

 이어폰 헤드폰 케이블의 실측데이터와 추가적인 케이블 논의는 예민한 부분이어서 일단은 여기까지만 적어봅니다.

 궁금하셨던 부분들이 많이들 해결되셨으면 좋겠습니다. 

 요약편은 글 맨 앞에 있으니 이번에는 생략합니다ㅎㅎ

덧. 추가적으로 읽어두시면 좋을만한 문서가 실용오디오 사이트에 잘 번역되어 있어서 링크달아둡니다. 아래링크를 추가로 읽어보시면 더 도움이 되실 것 같습니다.

https://enjoyaudio.kr/study/story/cable.html

끝.