금요일, 11월 15, 2019
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그라운드 루프

글쓴이 : SOONDORI

패널을 만지거나 Knob을 조작할 때, 순간 순간 그러나 항상 웅~ 또는 찌~ 하는 소리가 나거나 없어지고 튜너 다이얼 놉 잡으려할 때 수신상태가 살짝 달라지거나… 인체의 접촉 내지 접근에 따라 기기반응이 달라지는 경우들이 있다.

분명코 비정상 작동이다. 전원부 평활 캐패시터 불량으로 낮은 톤 웅~ 소리가 들리는 사례를 포함하여 다양한 원인들, 다양한 증상들이 있고 그 중 하나가 새시 금속과 기타 금속들의 접촉불량에서 촉발될 수 있는 Ground Loop 현상.

대부분 작게 찌~소리가 들리는 이 현상의 양태를 금속 접촉면 관점에서 생각해보자면…

먼저, 어떤 평범한 앰프를 상상할 때 전면 패널, 메인 PCB, 작은 보조기판, 트랜스포머, 외부단자 등 모든 구성품들은 금속 나사들을 이용하여 철제 프레임 즉, 새시(Chassis)에 고정된다. 여기서, “고정된다”는 조립공정의 편의성, 최소한의 A/S 가능성 등이 고려된, 엄밀히 따지자면 ‘일시적인 고정’이다. 언제라도 풀고 다시 조이고…

그리고 그 임시 고정점들 일부는 ‘금속과 금속이 만나는 그리고 금속들과 나사들이 만나는 전기적 접촉점’으로 사용된다. 논리상 접촉면 저항은 0.00오움. 그러나 면들의 상태는 절대로 이상적일 수가 없다. 시간경과에 따른 표면상태 악화나 잘못된 재조립 가능성까지 겹치면 목표값을 전혀 장담할 수 없다.

예를 들어 끝 없이 넓은 땅, 대지와 같은 접지점 새시와 어떤 GND 포인트들 사이 저항값이 흔히 무시할 수 있는 0.2오움이 아니라 2.8, 4.3, 5.6… 등이라면? 각자 딛고 선 땅들의 종류가 다르다는 뜻. 새시를 기준으로 다른 것들이 부유(浮遊)하고 있다는 뜻. 그래서 종종 “접지가 떠 있어요”라고도 하고. 그 땅들이 다르면 각 접촉면에 가상의 저항이 삽입되는 효과 즉, 전류가 흐를 때 오움의 법칙에 의해 약간량의 전압이 관측되는 상태가 된다.

접촉저항이 기대와 다르니 전압이 관측되더라….

본래 0.00오움, Null, 무효를 전제하였으나 이후 유효한 저항값 즉, 전압값(=Noise)을 갖게 된 접지점들이 연결된 일종의 기생회로 망(網)이 생긴다. 사실은 언제나 존재하지만 무시될 수 있었던 현상. 기기들을 케이블로 연결할 때도, 콘넥터들로 기기 내부 각종 보드들을 연결함에 있어서도 공히 발생할 수 있는 현상. 이제는 유효하게 된 회로가 일종의 검출기, 일종의 안테나 같은 역할을 하면서 공교롭게도 전원부 유도자기장, 전자파, 내부 잡음 등을 키운다. 그 형상을 Ground Loop, 결과를 그라운드 루프 현상이라 한다.

(출처 및 글 : https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?threads/ground-loops-101.7162/)

그 기생 전압들은 균일하지 않으며 변칙적이고 딱히 특정할 수도 없다. 그리고 회로는 유효한 파형, 신호로 인식한다. 그리하면… 앰프회로에서 전압등락은 곧 전원부 60hz, 맥류 120hz 궤환작용이 엮인 잡음, Noise, 거슬리는 소리 반응으로, 또는 그 반대의 조건으로, 소리를 내어주지 못하는 다른 회로에서는 이랬다 저랬다 오락가락 반응들로. 심지어 알루미늄 패널~메인 PCB 사이가 떠 있으면 “이게 무슨 터치패널인가?” 손가락 첩촉에 의해 기기반응 달라지고.

조용히 음악을 들어야 하는데 은근히 골치 아픈 일. DIY족의 해결방법은? “할 수 있는 만큼 최대한, 금속 접촉면 저항을 줄인다”

■ 기기 대 기기

신호 케이블 단자들과 기기 입출력 단자들을 열심히 청소. 속내를 100프로 알 수 없는 빈티지 기기는 그 정도에서 끝.

많으면 좋다고 앰프 후면 접지단자를 소스기기 접지단자에 직결하고 기타 등등을 작업하는 것은… 명확하게 효과가 있다고 단정하기 어렵다. 아날로그 접지, 디지털접지, 신호접지, 새시접지, 가옥 내 AC 접지 등 그라운드(접지), RF Shied 면 등을 바라보는 기술적 관점들 모두 다르고 중복, 다중 접지가 오히려 잠자고 있던 그라운드 루프 효과를 깨우거나 키울 수 있으므로.

(다 같은 접지가 아니다. 아날로그 접지와 디지털 접지를 다른 국면으로 격리시키기 위해 페라이트 비드(Bead)로 연결하기도…)

참고로 단자청소가 별 효과가 없다면 차라리 기기의 입력 또는 출력부 단자들에 냉땜이 발생했을 가능성이나 내부회로의 문제일 가능성에 집중하는 게 좋겠다. 효과는 있지만 고가인 Isolator 제품들은… 보편 타당한 기기를 만들어 냈던 과거 오디오 설계자들, 제작사들을 의심할 필요가 없다. 오히려 내부의 원인을 덮는 미봉책이 될 공산 크다는 생각.

■ 내부 보드들과 새시, 기타 구성품들

낡은 빈티지 기기에서 좋은 소리 듣기 위한 필수 준칙으로… 생각보다 관리 포인트가 많다.

메인 PCB, 각종 보드들, 금속지지물들의 나사나 너트를 살짝 풀렀다가 곧바로 다시 조이는 방법, 그러면서 접촉면과 나사에 WD-40 아주 약간을 묻혀주는 방법, 나사 체결 무시하고 영구납땜 해버리는 방법, PCB 새시 접촉면 땜층을 보강하는 방법, 확실하게 그라운드 보강 배선을 해주는 방법. 콘넥터들 확인하고 WD-40 살짝 뿌려주는 방법, 금속과 금속의 만남… 가벼운 충격 그리고 뒤틀림에 착안하는 검토까지? (심지어 지인에게 선물했던 어떤 미제 리시버는 위치 옮기는 것만으로 증상이 나타났다가 다시 옮기니 사라진 일도 있었다)

(4개 지지볼트들은 단순 구조물 아니면  보조 그라운딩 경로?)

마무리 멘트로서… 접지의 처리는 오디오는 물론 제반 산업분야에서 너무 너무 중요한 주제. 그 만큼 매우 골치 아픈 문제라는 점 강조. 왜? 모든 회로들의 기준점이기 때문에.

아무튼 스위치, 볼륨, 단자 등 회전하고 운동하는 모든 부품들의 접촉면과 항상 그 그대로 있어야 하는 여러 ‘접지들’의 상태변화는 빈티지 기기들에게는 공통의 적이되 그 근본은 물리적인 현상이라 피할 수 없으므로 주기적인 관리가 매우 중요하다.

늘 경험하는 바, 이 빈티지 세상에서는 “금속면 관리만 잘해도 절반은 먹고 들어간다”.

 

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