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소출력 직열 삼극관 - RCA 45 싱글 앰프의 제작

(월간 오디오와 레코드기고문)

 


l 진공관의 선택 l 트랜스포머의 선택 l 회로와 부품에 대한 설명 l 부품의 구입과 제작 l 시청 및 결론 l

오디오와 레코드로부터 자작기사의뢰를 받고 필자는 어떤 기계에 대한 자작기사를 쓸것인가 무척 고민을 하였다. 그도 그럴 것이 요즈음처럼 점점 더 좋은 진공관이 고갈되어가고 또한 진공관 값이 천정부지로 오르는 때에 자작을 위한 진공관 선택이 쉽지를 않았기 때문이다. 그래서 값이 싸면서도 좋은 소리를 들려주는 관을 선택한다는 기준에서 고른 관이 RCA의 명 출력관인 45이다(물론 지난 호에서도 최윤욱 님의 45 자작기가 계제 되었지만 이번에는 다른 방법으로 45 싱글 앰프를 만들어 보기로 하였다).

아마도 필자가 RCA 45를 명 출력 관이라 부른다면 그 동안 삼극관을 수십 년간 즐겨오신 선배 애호가 분들이나 혹은 바다건너 일본 서적을 오랫동안 탐독하신 분들 그리고 그 영향을 많이 받으신 분들은 "에이! 45같은 원초적 하급 관이 무슨 명 출력관이야..." 라고 반문을 하시리라 생각한다. 하지만 필자가 생각하기론 RCA사의 직열 삼극관중 최고를 선택하라고 한다면 주저 없이 45를 선택 할 것이다.

아마도 일반적인 상식으론 RCA의 관중에선 50이나 2A3을 택하는 것이 항간의 명성으로 보나 희귀성으로 보나 가격으로 보나 옳은 선택일지도 모른다. 그러나 필자의 경우 비교적 대 출력에(직열관중 에서는) 속하는 50이나 300B 같은 관보다 45 같은 소 출력 관을 더 선호하는데는 이유가 있다. 앰프는 출력 관의 출력이 커지면 사운드 스테이지가 커지며 힘있고 시원스러운 재생 음을 즐길 수 있는 반면에 적은 출력의 출력 관에 비해 해상력이나 뉘앙스는 좀 떨어지는 것이 사실이다.

소출력관의 경우는 스테이지가 작아지고 뒷심이 부족하다는 단점도 있을 수 있겠으나, 작지만 정교하고 아기자기한 스테이지와 더불어 제대로 시스템을 구성했을 때 얻을 수 있는 섬세하고 디테일한 해상력은 직열 삼극관을 즐기는 맛을 알게 해주는 그런 장점이 있다. 이렇게 소출력관에 속하는45는 진공관 명가인 RCA에서 태어나고, 아마도 지금은 잊혀져서 조그마하고 볼품없는 진공관으로 치부되기도 하지만 기실은 그 나름대로 한 세대를 풍미한 관중의 하나이다.

71과 더불어 초기 라디오 시대 출력 관으로 그리고 고급 장전축의 출력 관으로 등등 많이 쓰였던 관이다. 45는 RCA의 최초의 진공관인 UX 201에서부터 발전하여 생긴 UX 245의 최후 버젼 인 셈이다. 45의 종류에는 항아리 형태의 작은 ST관의 45가 있고 45 이전의 구형 모델로 나스 관(가지모양으로 생겼다 해서 가지 관 혹은 풍선 형태라 해서 벌룬 관으로도 불림) 형태의 245, 345 등 여러 가지 종류의 나스 관들이 있다.

이러한 나스 관이 후기에 와서 45라는 ST타입의 관으로 바뀌어서 생산되었다. 45는 그 쓰임새가 많아서 여러 회사에서 생산되었는데 RCA, GE, Ken-Rad, Raytheon, Tungsol, Westing house 등 거의 모든 미국계 회사들과 OEM으로 라디오 회사들의 이름으로 생산된 것 등 다양한 45가 있다. 재생 음의 경향은 신관으로 볼 수 있는 45는 좀더 소박하고 힘있는 소리이며 고전관인 245등은 45에 비해 섬세하고 윤기가 있어서 현악 재생 등에 발군이다.

필자의 생각으론 값이 싸고 많이 생산되었다는 이유만으로 사람들에게 천대받은 진공관이 있다면 그것은 삼극관에선 45이고 빔관에선 6V6이 있다고 생각된다. 이 관들은 싸고 흔하다는 이유 때문에 어느 누구에게도 그 가진 능력을 100% 자랑해 보지도 못하고 소홀하게 취급받아 온 것이 사실이다. 하긴 어느 누가 싸구려 진공관에 최고급 부품과 최고 수준의 회로를 적용하여 정성을 들여 만들까마는 실제로 45나 6V6은 공을 들인 만큼 좋은 소리를 들려주는 출력관들 이다.

출력관의 소리는 대개 초단을 어떻게 쓰는가에 따라 달라지겠지만 대개로 그 나름대로 고유의 특징을 가지고있는데 45의 경우는 순박함이란 단어로 특징 지워질 것 같다. 300B의 소리가 도회의 짙은 화장을 한 농염한 미녀라면 45의 소리는 순박하고 건강하며 수수한 시골처녀를 연상시키는 그런 음을 낸다. 원래 겉으로 드러난 화려함이나 아름다움은 쉽게 실증이 나지만 순박하고 수수한가운데 발견되는 아름다움은 오랫동안 간직할 수 있는 것이라 생각되며 바로 45의 소리가 이러한 아름다움을 가지고 있다고 필자는 생각한다.

이러한 특징 때문에 45의 소리를 처음 들어보는 사람들은 대개 그 소리를 촌스럽다 하거나 혹은 맛이 없다고(음식은 아니지만 맛이란 단어는 직열 삼극관을 평가하는데 매우 중요한 단어이다) 혹평을 한다. 그러나 반면에 45를 좋아하는 사람들은 45외에 다른 진공관은 진공관 취급을 하지 않는 그런 관이기도 하다. 그럼 본론으로 들어가서 어떻게 45란 관의 소리를 들어볼 수 있을까에 대한 이야기를 해 보기로 하자.

Interstage Transformer 결합 45 싱글앰프

필자가 아는 한 현재 생산되고 시판되는 앰프들 중에 RCA 45를 출력 관으로 채용한 기성앰프는 없는 것으로 알고있다.(대다수의 고전 관들이 그러하겠지만) 그래서 고전 관이란 근사한 이름으로 불리는 직열 삼극관의 소리를 즐기기 위해서는 값이싼 45가 되었던 아니면 명 출력 관이라 불리는 ED가 되었던 간에 자작에 의존하여야 하는 것이 현실이 아닌가 한다. 45를 출력관으로 채용하여 싱글앰프를 만들 수 있는 회로의 스타일은 대개 4, 5 가지 정도가 있는데 필자가 이번 기사를 위해 고른 회로는 인터스테이지 트랜스포머를 사용한 가장 간단하면서도 기본에 충실한 회로이다.

이 기사의 회로에 사용한 트랜스포머 결합이란 방식이 진공관 초기 시대에 쓰던 방식 이기 때문에 어찌 보면 요즈음의 오디오적 상식으로 볼 때 하이파이 기기에 트랜스포머 결합을 사용한다는 것이 어울리지 않는다고 생각할지도 모르겠으나 실제로는 굉장히 많은 장점을 가지고 있는 방식이기도 하다. 진공관 초기시대에 적극 채용되었던 이런 트랜스포머 결합방식은 후기에 이르러는 민생용 기기에는 잘 쓰이지 않고 고가의 업무용 장비인 스튜디오 장비나 방송장비에만 쓰이게 되었는데 그 이유는 질 좋은 광 대역의 트랜스포머는 그 생산단가가 너무 높아서 민생용에는 값싸고 양산이 용이한 RC결합의 방식을 택하게 되었기 때문이 아닌가한다.

그러므로 최근에 들어서는 이런 트랜스포머 결합 방식의 앰프를 구경하기조차 힘들게 되어 버렸다. 그러나 필자의 경험으론 진공관들, 특히 45처럼 진공관의 초기 시대인 30~40년대에 개발된 고전 관에 속하는 진공관일수록 그 당시의 회로를 활용하여 현대에 맞도록 고쳐주는 것이 가장 좋은 결과를 얻을 수 있었고, 여러 가지 회로를 이용해 45싱글 앰프를 제작해본 결과 트랜스포머를 사용한 방식이 가장 훌륭한 소리를 들려주었기 때문에 이번 기사에 인터스테이지 트랜스포머를 채용한 싱글앰프에 대한 기사를 쓰기로 했다.

1) 진공관의 선택

① 출력관 RCA 45

 45는(245도 스펙이나 핀 배치 등이 동일) 옆의 그림처럼 캐소드가 없는 직열 관이며 대개의 미국계 직열 관이 같은 핀 배치를 가지고 있다. 45는 필라멘트 규격이 2.5V/1.5A로 소비전력이 약 3.75W 정도이며, 플레이트 손실이 약 10W정도 되는 관으로 실효 출력이 약 1.5 ~ 2.5W정도의 싱글 앰프를 만들 수 있다.

출력을 얼마나 뽑아야 적당한가 하는 문제에 있어서는 바다건너의 일본인들은 관의 수명을 고려해서 대개는 적게 뽑자 주의 인 것 같고(45의 경우 대개 1~1.5W) 서양 사람들은 관의 수명보다는 음질이 가장 좋은 포인트 또는 출력을 많이 뽑아내는 쪽을 좋아하는 경향이 있는 것 같다.(대략 2~2.5W)

필자의 경우는 중용을 좋아하므로 45의 경우 대략 2W 내외의 출력이 되는 것을 좋아한다. 45를 가지고 싱글앰프를 제작할 때 플레이트에는 약 보통 275V의 전압을 걸고 36mA정도의 전류를 흘린다. 이때 휠라멘트에 걸리는 바이어스 전압은 약 -55V정도가 된다.(그러나 실제상황 에서는 관에 따라 편차가 있으므로 -50~-55V사이가 된다)

이상의 조건으로 45를 동작시킬 때 플레이트의 임피던스는 약 1700Ω 정도가 된다. 3극관 싱글앰프 제작시 출력 트랜스포머 선택은 플레이트 임피던스의 대략 3배 정도를 기준으로 하므로 계산해 보면 45의 경우는 출력 트랜스포머의 Primary(1차측) 임피던스가 5.1㏀이 되므로 시중의 5㏀ 출력 트랜스포머를 사용하되 적어도 35㎃ 이상의 전류를 흘릴 수 있는 제품을 사용하여야하며, 이때 너무 큰 사이즈의 트랜스는 지양하고 적당한 크기의 트랜스포머를 사용한다.

② 초단관 WE 417A

 초단에 사용한 관은 3극 전압증폭관인 웨스턴社의 WE 417A란 관이다. 이관은 5842란 형명으로 불리기도 하는 관인데 MT형 관이지만 보통의 전압 증폭관 크기의 2/3 정도의 자그마한 단3극관으로 흔히 Western이나 Raytheon에서 생산한 것을 많이 볼 수 있다. 1~2년전 까지는 구하기도 쉽고 값도 저렴한 관이었으나 년전에 Sound Practices 미국의 자작잡지에 이관을 사용한 "EURIDICE" 란 프리앰프가 유행한 후로 구하기도 어렵고 값도 비싸진 편이다.

이관은 히터 규격이 6.3V/0.3A로 증폭도(μ)가 43이고, gm이 24,000으로 무척 높으며 내부저항(rp)은 아주 낮은 특성을 가진 관이다. 대개 이렇게 gm이 높고 내부저항이 낮은 관들은 특성상 출력관이나 트랜스포머를 드라이브하는 힘이 무척 좋고, 또 광 대역의 현대적인 재생음을 들려주는 좋은 특성을 가지고 있다.

크기는 작은 편이지만 그 규격은 조그만 출력관 정도의 크기로 트랜스포머를 드라이브하는 힘이 좋아서 트랜스포머 결합엔 아주 좋은 관이다. 단 단점은 이러한 관들이 마이크로포닉 노이즈에 취약하므로 잘 선별하여 써야하고 조심해서 다루어야 하지만 45의 초단에 사용했을 때 큰 문제점은 없었다. 필자는 이러한 특성을 염두에 두고 이관을 초단에 사용하였는데 결과적으론 성공적인 시도였다.

③ 정류관 5R4

 

본 기를 위해 필자가 고른 정류관은 역시 45와 같은 직열형 정류관인 5R4를 택하였다. 5R4의 규격은 5V/2A의 필라멘트 규격에 약 250㎃를 흘릴 수 있는 직열형 전파 정류 관이다. 원래 45와 짝이 되는 정류관은 80이라는 ST형의 45와 동일한 모양의 관이지만 스테레오 타입으로 만들면 80 한 알로 45 두 알을 정류하기엔 약간 벅차다.

그러므로 모노블럭으로 앰프로 만들 때는 45의 제짝인 80을 사용하고, 스테레오로 만들 때는 80의 두 배정도 되는 5R4를 사용하는 편이 좋다. 그리고 출력관이 직열관일 때는 정류관도 직열관을 써주는 것이 음질상 좋다. 꼭 5R4가 아니라도 비슷한 크기의 5V4같은 정류관들을 사용하면 지장이 없는데, 단 5R4에도 5R4GY, 5R4G, 5R4등 여러 가지 모양이 있는데 5R4GY같은 ST형 관이나 5R4G같은 군용은 크기가 45 보다 커서 구성상 언밸런스해지고, 5R4같은 GT형 관이 크기가 비슷하므로 5R4를 사용하는 것이 보기에 좋다.

정류관과 초크코일 사이에 들어가는 콘덴서의 용량은 정류관에 따라서 허용되는 용량이 있으므로 주의하기 바라며, 5R4의 경우는 20㎌의 용량을 초과하지 않는 편이 좋다.

2) 트랜스포머의 선택..

① 인터스테이지 트랜스포머(Interstage Transformer)

본 기의 이름이 인터스테이지 트랜스포머 결합 앰프인 것처럼 가장 중요한 부품중의 하나는 인터스테이지 트랜스포머이다. 오디오에 있어서 회로에 들어간 트랜스는 어떤 종류의 트랜스를 막론하고 중요한 의미를 갖는데 그 이유는 트랜스의 성능에 따라 소리가 천국과 지옥을 오가기 때문이다. 트랜스 결합이란 방법이 오디오 회로 구성에 가장 효율적이고 간단한 방법임을 알면서도 이 방법이 도태된 가장 큰 이유중의 하나가 아마도 대역이 넓고 질이 좋은 트랜스를 적당한 가격에 만들어 내는 것이 어려워서였지 않을까 한다.

인터스테이지 트랜스포머는 미세한 신호를 다루기 때문에 코어의 재질이 좋아야 하고 트랜스 설계 역시 좋아야 한다. 보통 인터스테이지 트랜스포머나 입력 트랜스포머처럼 트랜스포머 결합에 쓰이는 트랜스포머들은 코어의 재질로 니켈을 사용하게 되는데 니켈의 함량이 70~80% 정도의 퍼멀로이 PC를 사용하게된다. 그러나 이 니켈 코어의 가격이 너무 비싸서 이 코어를 사용한 트랜스포머들의 가격 역시 고가이며 시중에서 구하기도 쉽지 않은 형편이다.

가끔 볼 수 있는 예전의 명품이라 불리는 UTC나 Triad제품의 트랜스들 중의 고급품들이나 일본의 탱고 사 제품중 NC-19N이 니켈 코어를 사용한 제품인데 적어도 한 조에 50여만 원을 넘는 가격이므로 쉽게 사용하기도 어렵다. 그렇다고 싼값에 실리콘 코어의 제품을 사용하자니 중역대만 나오는 앰프가 되므로, 필자 역시도 이문제로 고민하다가 국내의 제작업체에 제작의뢰를 하여서 이 문제를 해결하였다.

국내 제작업체인 ALL-NIC(이름처럼 모든 종류의 니켈코어를 사용한 트랜스포머를 제작하는 업체이다)에 의뢰하여 인터스테이지 트랜스포머를 퍼멀로이 PC를 사용하여 제작하였는데 측정결과는 일제 탱고제품보다 훨씬 좋은 파형의 트랜스를 싼 가격에 공급받을 수 있었다. 단 니켈코어를 가진 트랜스들은 코어가 민감하여 자장의 영향을 많이 받으므로 쉴드(차폐)에 무척 신경을 써야하는데 케이스가 없으므로 직접 케이스를 만들어서 에폭시로 몰딩을 해야한다.

케이스의 재료로는 같은 퍼멀로이 PC의 재질이 가장 좋지만 구하기는 힘들고, 필자의 경우엔 청계천의 판금 집에서 1.4㎜ 두께의 철판으로 상자를 접어서 도장을 하여 사용하였다. 본 기에 쓰인 인터스테이지 트랜스포머의 규격은 승압비가 1:1.5인 제품으로 1차 측은 10㏀의 임피던스이며 2차 측은 22.5㏀의 임피던스를 갖는다. 1차 측에 흘릴 수 있는 전류는 DC 8㎃ 정도로 일제 탱고의 NC-19N이란 제품과 거의 같은 규격이다. ALL-NIC이나 탱고 제품 외에도 비슷한 규격의 UTC의 LS시리즈나 Triad의 니켈코어 제품을 사용할 수 있으나 실리콘 코어를 사용한 제품들은 니켈코어에 비해 특성이 매우 좋지 않은 편이다.

② 출력 트랜스포머

출력 트랜스포머는 앰프의 재생음에 매우 큰 영향을 주는 부품이므로 제대로 만들어진 것을 사용하도록 권하고싶다. 45의 경우 1차 측 로드 임피던스가 5㏀ 인 것을 사용하는데 크기가 적당한 것을 사용한다. 대개 싱글 앰프에 사용하는 출력트랜스포머는 자기포화를 걱정하여 크면 클수록 좋다고들 하지만, 실제로는 득보다 실이 많은 방법이다. 물론 트랜스포머가 커지면 재생대역도 넓어지는 등의 장점도 있지만 크기가 너무 커지면 출력관이 트랜스를 제대로 드라이브하지 못해 탄력이 없는 소리가 나기 쉽다.

필자의 경험으론 45처럼 출력이 2W 정도의 앰프에는 66㎜ 크기의 코어를 가진 출력 트랜스포머가 가장 적당하였다. 권장할만한 한 제품은 일본의 타무라社 에서나온 F-475란 번호의 트랜스나 미국 Triad의 싱글 트랜스포머들이 있다. 국산으론 실버웰드社 에서 수년전 킷트로 발매했던 6V6싱글앰프의 출력 트랜스를 필자는 좋아하는데 타무라社의 F-475에 전혀 뒤지지 않는 소리를 들려주었다. 본 기에는 ALL-NIC 제품의 66㎜ 퍼멀로이 PB 니켈코어를 사용한 5㏀ 싱글 트랜스포머를 사용하였다.

3) 회로와 부품에 대한 설명.

① 증폭부

아래의 그림4 가 이번에 자작할 Interstage Transformer를 사용한 증폭부 회로이다.(편의상 한쪽 채널만 표시함) 일반적으로 사용되는 싱글 앰프의 회로들은 여러 가지가 있는데 그 대표적인 것이 웨스턴사의 91B 앰프의 회로에서 유래된 5극관 1단 증폭의 91B형 회로를 들 수 있다. 그러나 이 91B형 회로의 문제점은 5극관으로 초단증폭을 하면 외견상 출력관을 드라이브 할 수 있는 충분한 스윙전압은 얻어지는 반면에 초단관의 출력 임피던스가 100㏀ 가까이 높아져서 출력관을 충분히 드라이브할 수 없는 문제가 생기게 된다.

이러한 불합리한 점을 개선하기 위한 방법으로 사용되어지는 방법이 5극 초단관 다음에 3극관을 사용하여 Cathode Follower 라는 일종의 Buffer 역할을 하는 회로를 덧붙여서 초단관의 높은 임피던스를 낮추는 방법도 있다. 혹은 5극관 보다 내부 저항이 낮은 삼극관을 초단에 사용하는 방법이 있는데, 이 경우는 삼극관의 증폭도는 낮은 편이라 충분한 스윙전압을 얻기 위해서는2단 증폭을 한다든지 해야하므로 신호경로가 늘어나는 단점도 있다.

이렇듯 회로 상에서 일어나는 초단관과 출력관 사이의 임피던스 불일치라는 문제는 중요한데, 임피던스 매칭이 잘 되어 출력관을 제대로 드라이브한 경우와 그렇지 않은 경우의 재생음은 굉장히 큰 차이가 난다. 반면에 필자가 선택한 트랜스포머 결합형 회로의 경우는 임피던스 매칭이란 관점에서 보면 상당히 효과적인 방법이다.

본 기의 경우 초단에 사용된 WE417A의 부하 임피던스는 약 4.7㏀ 정도가 되는데 1:1.5 승압 비율의 인터스테이지 트랜스포머를 거친 후는 약 2.21배 정도가 되므로 10㏀정도의 낮은 수준의 출력 임피던스가 되어 45를 충분히 구동하게 된다. 또 한가지 45같은 고전관을 싱글앰프로 만들 때 주의할 점은 출력관의 그리드 앞에 있는 그리드 리크(Grid Leak) 저항 값의 결정인데, 이 그리드 리크 저항의 값은 적을수록 출력관에 도움이 되지만 일반 RC결합의 경우 그 값을 낮게 가져가기가 어렵다는데 문제가 있다.

그리드 리크저항의 값이 높아지면 높아질수록 출력관에는 개스 커런트가 발생하여 진공관의 동작이 불량해지고 수명이 짧아진다. 그러므로 특히 1940년대 이전의 고전관들의 경우 그리드 리크 저항의 저항 값이 높다는 것은 치명적인 약점이 될 수 있고, 50같은 관들은 데이터북에 보면 저항 값이 일정 값을 넘지 않도록 지정되어 있기도 하다. 본기의 경우 인터스테이지 트랜스포머의 2차 측의 DCR은 약 1㏀ 정도로 결국은 그리드 저항 값이 최하 100㏀이상 500㏀에 육박하는 RC결합 앰프에 비해 최저의 저항 값이 되므로 아주 이상적이고 안전한 회로구성이 된다.

본 기의 회로는 그림과 같이 아주 단순한 회로로 부품의 개수가 몇 개밖에 되질 않으므로 가급적이면 좋은 품질의 부속을 쓰길 권한다. 저항류 들은 가급적이면 무유도 권선 저항이나 고급형을 권하며, 초단 WE 417A의 캐소드 저항의 바이패스용 캐패시터는 탄탈 재질의 것을 사용하는 것이 좋다.(구하기 힘들면 470uF/16V 전해를 사용해도 된다)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

417A의 캐소드 에 흐르는 전류는 약 7㎃~8㎃ 정도를 흘리면 적당한데, 캐소드 저항의 값은 360Ω~380Ω 사이의 것을 사용하면 된다. 출력관 에는 플레이트에 275V 정도까지 전압을 공급해줄 수 있는데 이때의 캐소드 바이어스는 약 -50V 정도가 된다.

그러나 본 기는 245를 쓸 때를 가정해서 진공관 보호차원에서 전압을 약간 적게 걸어주었는데, B+ 전압이 약 285V 정도이고, 이때 캐소드에 걸린 전압이 -43V 정도가 되므로 플레이트에 걸린 전압은 240V 정도이고 28㎃전류가 흐른다.

45에는 보통 1.5㏀저항을 캐소드에 쓰는데, 이때 이 저항에는 28㎃의 전류가 흐르기 때문에 이 저항에서 나는 열은 계산에 의하면(P=I²*R=(0.028)²*1500=1.176W) 약 1.2W정도의 열을 발산한다.

그러나 저항이 항상 열을 발산하는 역할을 하기 때문에 넉넉한 용량의 저항을 사용하는 게 좋은데 적어도 10W이상(추천은 20W)의 커다란 저항을 사용하기 바란다.

이 45앰프의 경우 필라멘트를 교류점화 하였다. 직열 삼극관은 방열관과 달리 캐소드와 히터가 없이 필라멘트가 두 가지 작용을 다 겸하므로 교류를 필라멘트에 흘리게 되면 웅~하는 교류 험이 그대로 출력된다. 그러므로 이 교류험을 없애기 위해 험 밸런스용 볼륨을(100Ω/2W) 사용하여 중점을 잡아서 험을 없애게 된다.

45는 필라멘트 전압이 2.5V로 낮아서 대개는 이런 방법으로 험을 실용상 거의 들리지 않는 부분까지 조정이 가능 하지만, 그러나 혼형 스피커처럼 음압이 무척 높은 경우이거나 관에 따라서 이 험이 없어지는 부분을 잡아내기가 매우 힘든 경우가 있다. 이런 때를 위한 방법이 그림5의 방법인데, 필자가 만들어낸 방법은 아니고 일본의 자작잡지에서 보고 필자도 따라 해본 방법이다.

조정방법은 우선 100Ω볼륨을 돌려서 험이 최소치로 들리도록 한 다음, 다시 10㏀ 볼륨을 사용 미세 조정한다. 부품은 62Ω저항은 1W급, 100Ω 볼륨은 2W급을 사용하고, 10㏀볼륨은 3/4W급 코팔 반 고정 저항을 사용하면 된다. 이때 볼륨들은 권선은 사용하지 않는 것이 좋다. 이렇게 하여 조정하여주면 100㏈가 넘는 스피커에서도 험이 들리지 않을 정도로 조정이 된다.


② 전원부

앰프의 구성에 있어서 증폭단 만큼이나 중요한 부분이 전원부이다. 아무리 모양이 훌륭한 자동차라도 엔진이 형편없으면 무용지물이듯이, 아무리 훌륭한 구성의 증폭단이라도 양질의 전원이 없이는 좋은 재생음을 기대할 수 없는 때문이다. 그러므로 전원부의 충실 도는 재생음의 질과 직결된다. 아래의 그림이 이 앰프의 전원부 회로이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

회로에서 보듯이 전원부는 전원 트랜스포머, 쵸크코일, 평활용 캐패시터 그리고 정류관으로 간단하게 구성이 되어있다. 먼저 전원 트랜스포머는 2차 측에 5V/2A의 정류관용 전원과, B+전압용으로 0V 센터 탭을 중심으로 260V 양파전압이 나온다.(260V,0V,260V) 이 B+ 양파전압은 0V를 중심으로 양쪽이 정확하게 맞도록 밸런스 권선이 되어야 하는데 만약 양쪽 전압에 서로 오차가 생겨서 언밸런스 하면 싱글앰프에서는 웅~ 하는 잔류 험으로 나타나게 된다.

다음에는 2개의 2.5V/2A의 전원 탭이 있는데 이것은 45의 필라멘트용 전원이다. 그리고 마지막으로 6.3V/2A 탭은 WE 417A의 히터 전원용 탭으로 417A의 히터에 연결해주고 한쪽은 반드시 접지 해야한다. 전원 트랜스 1차 측에는 입력용 탭 외에 보통 한 가닥의 선이 더 나와있는 경우가 있는데 이것은 트랜스포머 쉴드용 선이므로 샤시에 접지 시키면 된다.

정류관으론 위에서 설명하였듯이 5R4를 사용하도록 하고 쵸크코일은 10H/200㎃ 정도의 용량을 사용한다. 싱글앰프의 전원부에 있어서 쵸크코일은 꼭 필요한 부품이다. 물론 쵸크코일 대신에 저항과 캐패시터를 사용하는 방법도 있긴 하지만 싱글앰프에서는 쓰지 않는 것이 좋은 방법이다.

싱글 앰프 전원부에서 쵸크코일의 역할은 π필터 안에서 리플험을 평활 시키는 작용 외에도 순간적으로 에너지를 저장해주는 에너지 탱크 역할을 하기 때문에 기계적 혹은 물리적인 이점이 없어 보일지라도 실제 상황에서 음질에 미치는 요소는 무척 크다. 마지막으로 전원부에서 이야기할 부분은 평활용 캐패시터이다. 캐패시터와 쵸크 등으로 구성된 π형 평활회로 내에서의 캐패시터는 그 재질이나 용량의 선택에 신중을 기하여야 한다.

필자의 경험으론 직열삼극관의 투명하고 디테일한 재생 음을 제대로 끌어내기 위한 가장 훌륭한 캐패시터의 재질은 필름이었다. 오일 캐패시터는 중역대의 재생에 오일만의 아름다움(독특한 색깔과 부드러움)이 있으나 고역이나 저역에 약간 문제가 있고, 재생 음의 스피드가 떨어지는 단점 그리고 해상도가 떨어지는 단점이 있다.(하지만 빈티지를 좋아하시는 분들은 문제가 없으시리라 생각된다) 전해 캐패시터의 경우 값도 싸고 용량에 비해 크기도 작아지는 등의 장점도 있지만 재생 음의 고역이 거칠어지고 용량을 많이 쓰게되면 저역은 단단해지지만 둔탁해지고 자연스럽지 못한 단점이 생긴다.

반면에 필름의 경우 스피디하고 자연스러운 저역과 해상도 높은 고역등 직열삼극관의 특징을 제일 잘 표현해주는 그러한 특성을 가지고 있다. 다만 필름 캐패시터의 경우의 단점이라면 에이징되는 시간이 좀 오래 걸린다는 것이다. 필름을 채용한 앰프들은 처음에는 해상도는 높지만 고음이 너무 dry하고 신경질적인 경향이 있는데 이것이 없어지는데 최소 6개월 정도의 기간이 필요하다. 필름 캐패시터들은 천천히 에이징 되기보다는 어느 날 갑자기 소리가 확 바뀌는 경향이 있는데 전, 후의 거의 180°달라졌다고 느껴질 정도로 변화가 심하다.

문제는 이기간을 어떻게 참고 견디느냐 하는 것인데, 이기간을 참기 힘든 분들을 위한 방법 두 가지를 소개해보면 그 하나는 미국의 자작인들이 즐겨 쓰는 방법으로 1㎌정도의 오일 캐패시터를 병렬로 연결하는 것 과 또 하나는 필자의 경우처럼 오일이 함유된 필름 재질의 캐패시터를 이용하는 것이다. 권할만한 제품으론 구하긴 어렵지만 미국 제네럴 일렉트릭 사의 필름 캐패시터나, 우리 나라 삼화전기에서 나온 필름 캐패시터가 있는데 두 제품 모두 같은 용도로 생산되는 제품으로 오일이 함유된 필름재질의 캐패시터이다.

4) 부품의 구입과 제작

① 부품의 구입 좋은 소리를 얻기 위한 부품의 선택은 매우 중요한 일이다. 특히 싱글앰프처럼 단순한 구조를 가진 기계에서는 부품의 질이나 구조에 의한 소리의 변화는 매우 크다. 더욱이 직열 삼극 출력관처럼 소리가 투명하고 디테일 한 경우 부품의 종류에 따른 소리의 변화는 더욱 심하므로 사용하는 사람의 취향에 맞도록 튜닝 해야할 필요가 생긴다.

그 예로 저항도 각자 가지고 있는 소리의 경향이 다르고, 캐패시터도 재료와 제조회사에 따라서 소리가 다르며 배선용 선 역시도 재질에 따라 은선, 은도금선, 주석 도금선, 동선 등 각기 다른 경향의 소리가 나므로 취향에 맞도록 신중하게 선택할 일이다. 아래의 표1 은 필자가 본 기를 위해 사용한 부품의 종류와 규격 및 구입처를 적어보았다.

특히 구입처는 국내에서 구할 수 있는 곳과 인터넷의 대표적인 부품구매 싸이트 몇 개를 적어보았는데, 만약 독자 분들이 인터넷을 사용하고 계시고 또 mail order 하실 열의만 있으시면 국내보다 훨씬 저렴한 가격에 부품들을 구입할 수 있으시리라 생각된다. 단 인터넷에는 수없이 많은(?) 부품판매 싸이트 들이 있어서 싸이트 마다 부품가격이 천차만별이므로 가격이 저렴한 싸이트를 찾아서 물건을 구입하는 것이 현명한 방법이라 하겠다. 다음은 몇 가지 유명한 인터넷상의 부품판매 사이트의 이름과 URL이다.

⑴Antique Electronic Supply - http://www.tubesandmore.com

⑵Tube World Inc. - c

⑶Angela Instruments - http://www.angela.com

⑷Sonic Frontiers Inc. - http://www.sonicfrontiers.com

⑸EIFL Export Home - http://www.netspace.or.jp/~eifl/eifl/export/export2.htm

⑹Welborne Labs - http://www.welbornelabs.com/

② 제작과 조정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

앰프 제작의 가장 힘든 점이라면 아무래도 샤시의 제작이라 할 수 있을 것 같다. 필자의 경우도 예외가 아니어서 자작을 처음 시작하던 10년 전이나 지금이나 자작이 끝난 후 가장 마음에 안 드는 부분이 샤시 인 것 같다. 본 기의 경우는 드랄루민을 "耆" 자로 접어서 양쪽에 "코리안"이란 DUPON사의 수지로 마감하였다.

샤시가 준비되면 그 다음 작업은 구멍을 뚫고 색칠을 하는 작업인데, 홀컷터와 드릴을 사용하여 직접 뚫는 방법도 있지만 준비된 공구가 없다면 청계천 조각집에 맞기는 것도 한 방법이다. 샤시의 가공 작업이 끝나면 트랜스포머 같은 큰 부품들을 장착하고 배선 준비를 한다. 부품들을 샤시에 장착할 때는 나사와 함께 꼭 스프링 와셔나 톱니모양의 와셔를 사용하는 것이 좋다.

제일 먼저 트랜스포머들과 캐패시터 소켓 등을 장착한 후 작은 부품들을 장착하기 전에 배선을 먼저 끝낸다. 배선할 때 교류가 흐르는 선들은 반드시 꼬아서 사용하되 너무 타이트하지 않게 약간은 느슨하다 느낌이들 정도로 꼬아준다.

어스선은 1㎜~2㎜ 정도의 굵은 동 단선을 사용하고, 노이즈가 가장 심한 곳(ex. 전원부), 또는 신호의 세기가 가장 큰 곳(ex. 출력단자 등)에서 시작해서 신호가 가장 미약한 곳(ex. 입력부분)에서 끝을 내면 별 무리가 없다.

그림7이 본 기의 배치 및 결선도 이다. 샤시의 배치상 전원부의 20㎌와 50㎌ 필름 캐패시터는 샤시 내부에 집어넣었다. 나머지 조립은 그림을 참조하면 큰 어려움은 없으리라 생각된다. 작업이 모두 끝나면 전압 체크를 해야 하는데 첫째로, B+ 전압과 B+1 전압이 제대로 나오는지 체크를 해본다. B+전압은 대략 285V~300V 정도면 문제는 없고, B+1 전압은 150V 전후이면 상관이 없다.

다음은 출력관 45의 캐소드 전압을 체크해본다. 이곳에는 대개 30㎃~35㎃ 정도가 흐르면 되므로 1.5㏀/20W 저항의 양단에 걸리는 전압을 재서 전류 량을 계산해 보면 된다. 그 방법은 45 캐소드에 걸린 전압이 45V라면 캐소드 저항이 1.5㏀이므로 45/1500=0.03, 30㎃의 전류가 흐르는 셈이다. 역시 마찬가지로 초단 WE 417A에 흐르는 전류 량도 같은 방식으로 계산해서 약 7㎃~8㎃ 사이의 전류가 흐르면 적당하다. 전압체크가 끝나면 다음은 관의 보호를 위해 반정도의 전압에서 1시간 정도 관을 달구어준 후 규정전압을 걸어서 작동시키면 된다.

5) 시청 및 결론

이상으로 필자가 가장 사랑하는 출력관중 하나인 RCA 45를 사용한 앰프를 소개하였다. 45란 관은 필자가 워낙 좋아하는 관으로 이제까지 4가지 정도의 회로를 가지고 앰프를 만들어보았는데 본 기를 제외한 나머지 3가지의 경우는 비슷한 경향의 소리를 들려주었다. 그러나 인터스테이지 트랜스포머를 사용한 본 기의 경우는 아주 다른 경향의 소리를 들려주었는데,

이제까지 45싱글에서 부족했던 부분이 해소된, 꼭 이랬으면 하는 아주 바람직한 소리를 내주었다. 해상도나 순박함은 유지하면서도 적당히 두툼하게 살집이 붙고, 마치 현장 음을 듣는 듯한 생생한 에너지의 전달이 좋았다. 그동안 45를 무척 좋아하고 아끼면서 45에 관해선 제법 알고있다고 자부하는 필자였지만, "아! 45에서 저런 소리도 나는구나"라고 생각이 될 정도로 즐거운 경험이었다.

=== 끝 ===

 

 

 

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