음향기초지식 #1 (교류에 대한 이해)

안녕하세요. 예림이 아빠입니다.  
얼마전에 밸런스드 라인에 대한 내용을 지식란에 올렸다가 지웠습니다. 밸런스드 라인에 대한 지식을 설명해도 이해를 하기 쉽지 않아 보였습니다. 그렇게 만만히 볼것은 아니더군요. 최소한 영디비 사용자라면 알아야 하는 교류에 대한 지식을 아셔야 이해를 할 수 있기 때문에 이글을 먼저 씁니다. 음악은 귀와 마음으로 들어야 하는것이지만 최소한 소리가 어떻게 만들어져서 우리귀에 들리는지는 알고 넘어가야 할것 같습니다.  
  

여러분 댁에 벽에 보면 전기가 나오는 구멍이 있습니다. 콘센트라고 흔히들 부릅니다. 대한민국의 표준 전압은 60Hz 220V라고 상식적으로 알고 계시죠? 잘 살펴보시면 좌우에 둥그런 구멍이 있고 위아래에 노란색의 구리선 같은게 나와 있습니다. 현재 사용되는 전기 방식은 교류입니다. 교류라는것은 전기가 +, - 방향이 서로 바뀌면서 전달되는것이라고들 알고 계실겁니다. 역사적으로는 에디슨이 직류를 사용하는것을 주장했으나 장거리의 전달 효율의 문제등으로 인하여 현재는 교류가 가정에서 사용하는 표준 형식으로 정해졌다고 하네요. 교류는 아래그림처럼 전달된다고 상식적으로 알고 계시죠.   
 

 <교류그림> 
교류그림출처 : https://www.rohm.co.kr/electronics-basics/dc-dc-converters/dcdc_what2  
  
 그럼 +, - 방향이 계속 바뀌는것이니 전기 콘센트의 둥그런 구멍 양쪽으로 번갈아가며 전기 나오는것이겠죠? 죄송하지만 아니에요...  
   
< 화내는 사진을 넣으려고 했는데 회원X님 사진이 없어서... (실은 저작권때문에... ) >  
 (보내주시면 넣어 드리겠습니다.)
 
회원X: 잉? 뭔소리야... 내가 지금까지 알고 있던게 틀린거라고? 지금까지 학교에서 그렇게 배웠는데? 
예림이아빠: 네... 배우긴 했는데 그래도 잘못 알고 계신거에요.  
회원X: (속으로.... 뻥치고 있네....) 그럼 증거를 보여줘봐요... 
예림이아빠: 네 보여드릴게요.... 
   

  혹시 위의 사진에 나온것이 무엇인지 아시나요? 네~ 가정에 하나씩 있는(?) 테스터기 입니다. 저도 전기 기술자는 아니지만 가끔 집에서 쓸모가 있기 때문에 사두었습니다. 테스터기는 콘센트에 전기가 흐르는 것을 눈으로 보여주는 장비입니다. 교류를 측정할것이기 때문에 교류 측정위치에서 V(볼트)로 맞춰 놓았습니다.  
   

 <사진1>
 1번 사진은 콘센트 좌우측을 측정한 결과 입니다. 네...220V보다 조금 아래로 나왔군요.  
 

 <사진2>
   2번 사진은 좌측단자와 접지 단자를 연결해 보았습니다. 아까랑 비슷하죠? 220V 조금 아래로 나왔네요.  
 

<사진3>
 3번 사진은 우측단자와 접지 단자를 연결해 보았습니다. ???? 아까랑 다르죠? 0.5V 남짓 측정되었네요. 전기 상태가 좋으면 0V로 나와야 합니다. 5V 내외는 양호한 수준이라네요.
 
 뭔가 이상하지 않나요? 학교에서는 전기가 +,- 방향으로 서로 바뀌면서 들어오는건데... 어떻게 한쪽은 전기가 나오고 한쪽은 전기가 안나오죠? 네... 보시는것처럼 한쪽만 전기가 나오는 선이고 하나는 0V로 전기가 흐르지 않습니다. 혼란 스럽죠? 그럼 전기가 어떻게 흐르는 걸까요? 전자는 - 전하를 가집니다. 이러한 전자는 도선 한쪽에서 전위차를 만들어주면 흐르게 되는겁니다. 즉, + 쪽에서만 전위차가 만들어지고 - 측은 0V를 유지하는 거죠. 고무줄 놀이할때 양쪽에서 위아래로 흔들필요없이 한쪽에서만 흔들어도 교류파형이 나오는것을 상상하시면 됩니다. 그래서 전기선을 잘못만질때 한쪽은 잘못하면 감전되는것이고 한쪽은 감전되지 않습니다. 실제로 전기를 공급하는 라인을 우리나라말로는 활성선(hot line)이라고 이라고 부릅니다. 반대로 전기가 0V를 유지하는곳은 중성선 (Neutral line) 이라고 부릅니다. 
   

<3극 스테레오 단자(언밸런스드)>
위의 그림은 3선 언밸런스드 단자입니다. 좌측은 제일 많이 쓰는 3.5mm(1/8인치), 우측은 헤드폰에서 흔히 쓰는 6.35mm(1/4인치) 단자입니다. 일반적으로 마이크 없는 이어폰/헤드폰 단자가 이렇게 생겼죠... 좌우측에 소리를 만드는 전기 신호를 보내야하는데, 소리신호는 흔히들 아시는 교류신호입니다. 직류를 보내면 소리를 내는 드라이버의 진동판이 한쪽으로 올라가서 내려오지를 않을테니 소리가 안나겠죠... 핸드폰이나 앰프에서는 크지는 않지만 수~수십, 수백 mV의 교류 신호를 보내줍니다. 좌우에 신호를 보내야하면 당연히 좌측에 L+,L- 이렇게 단자가 있어야 하고 우측에도 R+,R- 단자가 있어야 하는데 3개 밖에 연결할 수가 없습니다. 그런데 어떻게 소리가 날까요? 
네... 그렇습니다. 위의 글을 이해하시면 이것도 쉽게 이해하실 수가 있겠죠? 좌우측 L+,R+ 단자에서 전압차를 만들어주고 -에 해당하는 부분은 0V 이기때문에 둘을 합쳐 놓을 수가 있는겁니다. 그래서 스테레오 사운드를 들을 수가 있는거죠.  
 
회원X : 어... 제가 쓰는 스마트폰은 3극이 아니라 4극인데요?   
예림이아빠: 네 이렇게 생긴 단자는 바깥쪽부터 3번째 링이 유럽식은 마이크 라인, 4번째가 접지 입니다. 미국식은 3번째가 중성단자(접지:GND)이고, 4번째가 마이크 입니다. 보통 우리나라는 미국식입니다. 하여간 좌/우/마이크에 + 신호가 들어가고 -는 중성단자(접지:GND)인거죠... 

  
10초정리 : 여러분이 사용하시는 일반적인 이어폰/헤드폰은 교류에 의해서 소리가 납니다. 언밸런스드에 사용되는 교류는 +, 접지(-) 단자중 + 단자만 신호(전기파동)가 나옵니다. 접지단자는 중성 (-:0V:GND) 입니다. 그래서 3극 단자로 스테레오를 들을 수 있습니다.
 
이상 예림이 아빠입니다. 즐거운 음악생활하세요. 
 
p.s. 언벨런스드와 벨런스드에 대한 내용을 정리하면서 일부 응원을 해주셨던 분들에게 감사를 드립니다. 벨런스드에 대한 글을 작성하는 와중에도 정리중이니 잠시 기다리라는 부탁에도 벨런스드에 대한 공격적인 댓글이 달리는 모습을 보고... 영디비가 다른 막나가는 동회회와 차이점이 무엇인지 곰곰히 생각해 보게 되었습니다. 실망도 많이 들었고 내가 뭐하는 짓인지 후회도 많이 들었습니다. 너는 평생 밸런스드를 이해못할거라는 악담도 달렸습니다만...  일단 시작한 일이니 정리를 해보자는 마음으로 다음 밸런스드에 대한 글을 마무리 지었습니다. 댓글에 거북스러운 내용들이 많으니 정보를 얻으신 분들은 댓글을 읽지 마시고 다음 리뷰를 보시면 좋겠습니다. 다음부터는 어디서 무료로 얻은 제품에 대한 칭찬리뷰나 읽으면서 보통 회원들처럼 좋아요나 날려 드리겠습니다. 모두 즐거운 음감을 하시기 바랍니다.  
p.s. 본 리뷰에 사용된 테스터기를 광고할 목적으로 사용하지 않았음을 밝힙니다. 물론 테스터도 제가 스스로 돈을 지불하고 구매한것임을 밝힙니다.