접지노이즈를 진공청소기처럼 빨아들이다
BOP Quantum Ground


몇 년 전 일이다. 새로 작은 인티앰프를 들였는데, 섀시를 쓰다듬어보니 미세한 전기가 흘렀다. 신기한 것은 앰프에 연결된 인터케이블의 다른쪽 단자를 손으로 잡고 있으면 이 전기가 사라진다는 것. 결국 필자의 몸이 일종의 접지선 역할을 한다고 판단, 임시방편 묘수(?)를 생각해냈다. 안쓰는 스피커케이블 한쪽 선재를 앰프(전면의 토글 스위치)에 연결하고 다른쪽 선재를 멀티탭의 접지핀에 연결한 것이다. 볼품은 없었지만 그 기분 나빴던 새시 잔류 전기는 감쪽 같이 사라졌다.

오디오 생활을 하면서 언제나 맞닥뜨리는 문제가 바로 이러한 접지 노이즈다. 접지 노이즈에는 위에서 언급한 섀시 잔류 전류 노이즈를 비롯해 심할 경우 트랜스를 떨게 하는 전원 고조파 노이즈, 스피커 우퍼에서 발생하는 험 노이즈 등이 있는데, 개념 모두가 어렵기 짝이 없지만 체감상 그 있고 없고 차이는 의외로 크다. 이들 노이즈가 줄어들었을 때 음들이 깨끗해지고 배경이 조용해지며 저음이 잘 들리게 된다. 사운드스테이지가 제대로 잡히는 경우도 여러번 경험했다.


접지 vs 노이즈

접지(Grounding)는 220V에 흐르는 대전류가 0V인 대지/땅(Ground/Earth)으로 모두 빠져나가게 함으로써 사람과 기기, 그리고 음악신호를 보호한다. 벽체 콘센트를 뜯어보면 거의 대부분 접지선이 있고, 오디오케이블를 까보면 역시 거의 대부분 접지선이 들어간 이유다. 섀시 접지는 도체 성분인 오디오 기기의 섀시를 접지 포인트로 활용한 경우다. 하지만 문제는 2가지다. 첫째, 이들 접지선이나 섀시 접지에는 접지 방해성분인 '그라운드 인덕턴스'(Ground Inductance)가 있어서 접지 역할을 100% 다 하지 못한다.

그라운드 루프(Ground Loop)

둘째, 각 기기마다 접지 성능이 달라 전위차가 존재하고 이 때문에 벽체 콘센트 접지선으로 빠져나가야 할 대전류 중 일부가 남아 기기 사이를 순환한다(그라운드 루프. Ground Loop). ​그라운드 루프는 전원 고조파 노이즈(Harmonics)를 유입시킨다는 점에서 더욱 문제가 된다. 전원 고조파 노이즈는 말 그대로 AC 60Hz 주파수의 정배수 배음(120Hz, 180Hz, 240Hz…)이 노이즈로 작용한다는 뜻인데, 이 역시 불완전한 접지로 인해 이들 주파수가 벽체 콘센트 접지를 통해 대지로 빠져나가지 못하기에 발생한다. 잔류한 120Hz가 사람 귀에 들리는 것이
바로 ‘험'(Hum)이다.

따라서 완벽한 접지가 이뤄지려면 3가지 대책이 이뤄져야 한다.

첫째, 0V 접지 포인트에 가장 가까운 환경을 만들어준다. 즉, 인위적인 접지박스를 연결해 접지 노이즈와 전원 고조파 노이즈, 섀시 잔류 노이즈가 그곳으로 향하게 만드는 것이다. 대부분의 접지박스가 그 안에 철광석이나 미네랄을 집어넣는 것도 접지박스가 가장 이상적인 대지 역할을 하도록 하기 위해서다.

둘째, 접지선의 임피던스를 극도로 낮춘다. 접지와 관련된 노이즈는 무조건 임피던스가 낮은 쪽으로 모인다. 접지의 최종 목적지가 대지인 것도 대지의 임피던스가 0이기 때문이다. 일부 케이블 제작사가 임피던스가 낮은 자신들의 케이블로 소위 에드온(add-on) 인터케이블을 내놓은 것도 기존 인터케이블의 접지선을 대체하기 위해서다. ​

셋째, 그라운드 루프를 없애기 위해 접지를 한 곳에 모은다. 그래야 최종 전위차가 제로(0)가 되기 때문에 그라운드 루프가 발생하지 않는다. 이것이 바로 영미권에서 말하는 ‘스타 그라운드'(Star Ground)다. 5개의 기기가 한 접지 포인트로 연결된 모습이 ‘별’을 닮았다고 해서 ‘스타 그라운드'다.


BOP 퀀텀 그라운드(Quantum Ground)

최근 하이파이클럽 시청실에서 BOP Quantum Ground(퀀텀 그라운드)를 접했다. 지난해 하이파이클럽을 통해 공개, 판매된 BOP Quantum Field(퀀텀 필드)에 이은 BOP 퀀텀 시리즈 2탄이다. 퀀텀 필드를 거의 한 달 동안 자택에서 테스트하며 그 혁혁한 음질 상승 효과에 놀랐던 필자 입장에서는 반갑기 짝이 없다.

우선 외관부터 본다. 알루미늄 섀시 전면 패널에는 왼쪽에 전원 표시 LED, 오른쪽에 모드 선택용 토글 스위치가 있다. 모드는 뒤에서 언급할 하이 임피던스와 로우 임피던스, 2가지다. 후면에는 AC 전원 인렛단자와 6개의 접지단자가 마련됐다. 어댑터를 통해 DC 전원을 공급받았던 퀀텀 필드와 달리, 퀀텀 그라운드는 AC 전원을 직접 받는 점이 눈길을 끈다.

제작사 현시스템과 제품 튜닝에 참여한 하이파이클럽에 따르면 퀀텀 그라운드는 내부에 리니어 전원부와 리튬 이온 배터리를 갖춰 정전압과 극저 임피던스 회로를 구현했다. 필자가 보기에 퀀텀 그라운드는 이처럼 전압 변동이 거의 없고 임피던스가 아주 낮은 DC 전압을 유지함으로써, AC 접지 노이즈를 빨아들이는 ‘대지'역할을 한다.

즉, 일부 제작사에서 접지박스 안에 철광석과 미네랄 등을 집어넣어 0V를 유지하게 한 것(패시브)과 달리, 퀀텀 그라운드는 극저 임피던스의 DC 전압이 흐르는 액티브 접지박스인 것이다. 접지 환경으로는 0V가 가장 이상적이지만, 전압변동이 없고 임피던스까지 낮은 DC 배터리라면 AC 접지 노이즈 입장에서는 일종의 기준점(reference point)으로 작용할 수 있기 때문이다.

BOP L5

더욱이 제작사 현시스템은 몇 년 전 리튬이온 배터리를 이용한 전원장치 BOP L5를 선보였을 만큼 정전압 및 극저 임피던스 DC 전원에는 일가견이 있는 제작사다. 어쨌든 퀀텀 그라운드는 필자가 앞에서 언급한 ‘완벽한 접지를 위한 3가지 대책' 중 2가지가 충족됐다. 바로, ‘0V 접지 포인트에 가장 가까운 환경을 만들어준다’와 ‘접지선의 임피던스를 극도로 낮춘다’가 바로 그것이다. 그리고 퀀텀 그라운드의 모드 선택은 이 접지 임피던스의 양을 조절하는 장치에 다름 아니다. 제작사에 따르면 모드 선택은 이런 경우에 유효하다.

  • 하이 임피던스(토글 스위치를 위로) : 트랜지스터 앰프 사용시. 잔향이 풍부하고 자연스러운 음을 내준다.
  • 로우 임피던스(토글 스위치를 아래로) : 진공관 앰프 사용시. 트랜지언트 특성이 개선된다.

이와 관련해 제작사에서 더 구체적인 설명은 없지만, 필자가 보기에 이 모드 선택은 내장 DC 배터리 회로의 임피던스를 상대적으로 높이거나 낮추는 개념이다. 물론 임피던스가 낮을수록 접지효과는 커진다. 따라서 '하이 임피던스'는 일종의 노멀(normal) 버튼, ‘로우 임피던스'는 터보(turbo) 버튼으로 이해하면 어떨까 싶다.

그러면 ‘완벽한 접지를 위한 3가지 대책' 중 마지막 ‘그라운드 루프를 없애기 위해 접지를 한 곳에 모은다’는 항목은 퀀텀 그라운드에서 어떻게 구현됐을까. 이는 2가지 방법으로 이뤄진다.

  1. 퀀텀 그라운드의 AC 플러그를 오디오 기기의 파워케이블이 꽂혀진 멀티탭에 꽂는다
  2. 각 기기에 연결된 최대 6개의 접지케이블(스페이드 4개, RCA 1개, XLR 1개)을 모두 퀀텀 그라운드의 접지단자에 연결한다. 한마디로 스타 그라운드 환경을 만들어준 것이다.

퀀텀 그라운드를 통해 얻을 수 있는 음질적 이득

그러면 다시 원론으로 돌아가본다. 액티브 접지 박스인 퀀텀 그라운드를 통해 얻을 수 있는 음질적 이득은 과연 무엇일까 하는 점이다. 요약하면, 전기 고조파 노이즈 제거, 그라운드 루프 노이즈 제거, 섀시 잔류 노이즈 제거 등이다.

전기 고조파

우선 전기 고조파 노이즈의 제거 효과다. 전기 고조파 노이즈는 통상 60Hz부터 정배수로 시작해 30차 배음인 3,000Hz까지를 말하는데, 3,000Hz 이상은 고주파라고 칭한다. 따라서 접지가 제대로 이뤄지면 60Hz~3kHz 기음부가 맑아지고, 전자파 노이즈를 제대로 차단하면 3kHz~20kHz 배음부가 살아나게 된다.

더욱이 사람 귀가 듣는 음의 에너지는 중~저음 영역일수록 더 크게 느껴지기 때문에 60Hz~3kHz의 노이즈를 없애면 그 효과는 더욱 셀 수밖에 없다. 게다가 60Hz~3kHz는 오케스트라의 거의 모든 악기들과 성악가들이 내는 주파수가 집중된 ‘중저역' 대역이다.

필자가 보기에 퀀텀 그라운드(기음)는 암세포를 도려내고 죽이는 수술 혹은 항암치료, 퀀텀 필드(배음)는 몸에 활기를 선사하는 보약 같은 존재다.

[초저역] 20Hz~60Hz

  • 파이프오르간 16Hz~7kHz, 피아노 28Hz~4kHz(배음은 8kHz), 더블베이스 41Hz~330Hz(배음은 5kHz), 튜바 41Hz~349Hz(배음은 2kHz)

[저역] 60Hz~250Hz

  • 첼로 65Hz~998Hz(배음은 6.5kHz), 팀파니 73Hz~262Hz(배음은 3kHz), 어쿠스틱 기타 82Hz~1.4kHz(배음은 5kHz), 트롬본 82Hz~349Hz(배음은 7.5kHz), 바리톤 87Hz~349Hz, 비올라 131Hz~1.2kHz(배음은 6.5kHz), 테너 131Hz~523Hz, 알토 색소폰 147Hz~880Hz, 트럼펫 165Hz~988Hz, 클라리넷 165Hz~1.5kHz, 바이올린 196Hz~3.1kHz(배음은 10kHz), 메조 소프라노 220Hz~888Hz

[낮은 중역] 250Hz~500Hz

  • 플루트 261Hz~2kHz(배음은 8kHz), 소프라노 261Hz~1kHz, 팀파니 최고음 261Hz, 더블베이스 최고음 330Hz, 바리톤 최고음 349Hz, 트롬본 최고음 349Hz, 튜바 최고음 349Hz

[중역] 500Hz~2kHz

  • 피콜로 523Hz~4kHz(배음은 14kHz), 테너 최고음 523Hz, 알토 색소폰 최고음 880Hz, 메조 소프라노 최고음 888Hz, 트럼펫 최고음 988Hz, 첼로 최고음 998Hz, 소프라노 최고음 1kHz, 비올라 최고음 1.2kHz, 어쿠스틱 기타 최고음 1.4kHz, 클라리넷 최고음 1.5kHz, 플루트 최고음 2kHz

[높은 중역] 2kHz~4kHz

  • 바이올린 최고음 3.1kHz, 피콜로 최고음 4kHz

따라서 전기 고조파는 이 모든 음들의 기음 영역대에 침투해 음을 혼탁하게 만들고 정위감(focusing)을 떨어뜨리게 된다. 정위감 역시 이들 주파수에 심어진 스테레오 위치 정보이기 때문이다. 다음은 그라운드 루프 노이즈의 제거 효과다. 그라운드 루프는 각 오디오 기기들의 전위차로 인해 전기 고조파 노이즈가 마치 구천을 떠도는 영혼처럼 기기들 사이를 순회하는 노이즈. 퀀텀 그라운드는 바로 이 그라운드 루프 노이즈를 스타 그라운드 방식을 통해 모조리 빨아들인다. 따라서 소스기기와 프리앰프, 파워앰프, 그리고 이 모든 것을 한 섀시에 담은 인티앰프는 퍼포먼스가 급상승할 수밖에 없다.

  • 소스기기 : 해상력, 무대감, 공간감, SN비
  • 프리앰프 : 무대감, 공간감, 음의 생기, SN비, 파워앰프 구동력
  • 파워앰프 : 이미징, 음의 에너지, SN비, 스피커 구동력
  • 인티앰프 : 해상력, 무대감, 공간감, 음의 생기와 에너지, 이미징, SN비, 스피커 구동력

시청

하이파이클럽 메인 시청실에서 진행된 BOP 퀀텀 그라운드 리뷰에는 MSB의 Premier DAC, 비투스 오디오의 프리앰프 SL-103과 모노블럭 파워앰프 SM-103, 아방가르드의 Trio 26 LE 스피커를 동원했다. 음원은 룬을 통해 주로 코부즈 스트리밍 음원을 들었다. 세팅은 다음과 같았다. 하나의 멀티탭에 모든 파워케이블을 꽂았다. DAC, 프리앰프, 파워앰프 2개, 퀀텀 필드, 이렇게 5개다. 그리고 퀀텀 가라운드와 DAC, 프리앰프, 파워앰프 2개와는 접지케이블로 연결했다. 테스트는 1) 퀀텀 그라운드 없이, 2) 퀀텀 그라운드 있이, 3) 퀀텀 필드 추가시, 이렇게 3단계로 이뤄졌다. 참고로 퀀텀 필드 연결을 위해 QF 케이블을 미리 4개 기기 파워케이블에 감아놓은 상태다.

Salena Jones - You Don’t Bring Me Flowers
Best Audiophile Vocals IV

퀀텀 그라운드를 투입하니 확실히 콘트라 베이스의 위치가 좀 더 밑으로 내려가고 보컬은 상대적으로 올라간다. 비로소 악기와 보컬의 높낮이 차이가 나는 것이다.

음 자체로 보면 콘트라 베이스가 맑고 깨끗하게 들린다. 이 상태에서 퀀텀 필드를 추가하니 보컬 윗 공간이 활짝 열린다. 콘트라 베이스의 저음 역시 야생마를 길들인 것처럼 들린다. 이를 역순으로 해서 들어보니 최종 순정 상태(퀀텀 그라운드와 퀀텀 필드 미투입)에서는 무대가 좁고 음수가 적어진다.

Dave Brubeck Quartet - Take Five
Time Out

퀀텀 그라운드에 대한 학습효과 때문일까. 처음 순정상태에서 들어봐도 불만스러운 점이 많이 눈에 띈다. 무대는 전체적으로 어수선하고 고음은 쏜다. 퀀텀 그라운드를 투입하니 갑자기 무대가 가지런해지고 색소폰이 보다 잘 들린다. 특히 스테레오 이미지와 악기간 레이어가 두드러지는데, 이 이유가 뭘까 생각해보면,

1) 퀀텀 그라운드 투입으로 두 모노블럭 파워앰프의 전위차가 줄어들고, 2) 이에 따라 두 스피커가 각자 내는 음상이 보다 정확해지게 되며, 3) 그 결과 스테레오 이미지가 정교하게 맺힌다. 이는 빌리 아일리시의 ‘Bad Guy’에서 푹 꺼졌던 가운데 코러스 파트가 퀀텀 그라운드 투입 후 두드러지게 된 이유로도 보인다. 일단 이러한 첫 인상을 기반으로 퀀텀 그라운드와 퀀텀 필드의 역할을 짐작해보면 이렇다.

  • 퀀텀 그라운드 = 재생음의 왜곡 성분을 없앤다. 노이즈를 덜어 낸다. 오케스트라와 코러스를 분리시켜준다. 사운드스테이지에도 긍정적인 영향을 미친다.
  • 퀀텀 필드 = 배음을 살린다. 묻혔던 것을 드러내준다. 악기의 음색이 살아난다.

Bill Evans Trio - Autumn Leaves
Portrait in Jazz

먼저 순정 상태로 들어보면, 베이스는 오른쪽에, 드럼은 왼쪽 높은 곳에 잘 자리잡고 있다. 베이스의 저음도 잘 나온다. 하지만 좀더 집중을 해보면 피아노 음이 거의 모든 것을 장악하고있다. 너무 두드러진다. 이어 퀀텀 그라운드를 투입하니, 베이스가 확실히 살아나며, 3개 악기가 비로소 균형을 이룬다. 맞다. 퀀텀 그라운드가 악기로서 베이스의 기음을 갉아먹었던 전원 고조파 노이즈를 없애준 것이다.

퀀텀 필드까지 투입하니 피아노 고음의 서스테인이 더 오래 진행된다. 전체적으로 음들이 맛깔스럽게 변했다. 혹시나 해서 이 상태에서 퀀텀 그라운드를 빼니 베이스 현을 뜯는 손아귀의 힘이 약해진다. SN비도 떨어졌다.

Eric Clapton - Wonderful Tonight
24 Nights

순정 상태에서 들어봐도 무대 안길이가 이보다 더 깊어질 수 있을까 싶다. 하지만 차임 소리가 아주 반짝 거리지 않는 점, 전체적으로 음들이 다소 탁하다는 점이 마음에 걸린다. 퀀텀 그라운드를 투입하니 관객의 환호가 더 잘 들린다. 재생음의 SN비가 높아졌다는 증거다. 기타 소리는 살집이 붙고 차임 소리는 더 많이 들린다. 음에 활기와 생기가 돈다. 일렉 기타는 표정이 더욱 풍부해졌고, 에릭 클랩튼의 목소리는 보다 리퀴드해졌다. 더 욕심(?)을 내서 퀀텀
필드를 추가하니 공간감이 늘어나고 드럼 심벌 소리가 크게 부각된다. 콘서트 현장에 온 듯한 느낌이 더 든다.

Jack Johnson - Staple It Together
In Between Dreams

퀀텀 그라운드를 투입하니 음의 무게 중심이 밑으로 내려가고 고음은 덜 쏜다. 전체적으로 대역 밸런스가 비로소 잘 잡혔다는 인상. 일렉 베이스 소리도 보다 단단해졌다. 곡의 템포까지 좋아진 점이 의외라면 의외다. 퀀텀 필드를 투입하니 ‘우아~~’라고 소리를 질렀을 정도로 고음이 완전히 살아난다. 퀀텀 그라운드를 빼면 고음 정보는 그대로인 것 같지만 무대가 산만해지고 SN비도 나빠진다. 다시 퀀텀 그라운드를 투입하니 배경이 적막해지고 음 하나하나가 선명하고 촉촉해진다. 악기의 바디감도 살아난다. 다시 퀀텀 그라운드와 퀀텀 필드를 모두 빼니 드럼 심벌 소리가 기계음처럼 바뀐다. 보컬의 치찰음도 두드러졌다.

Andris Nelsons, Boston Symphony Orchestra
Shostakovich Symphony No.5
Shostakovich Under Stalin’s Shadow

퀀텀 그라운드를 투입하니 4악장 초반 팀파니 소리가 훨씬 크게 잘 들리고 무대 앞이 투명해진다. 이 모든 것이 SN비와 연관이 있다는 인상.

오케스트라의 관악 파트의 존재감이 살아난다. 퀀텀 필드를 투입하면 오케스트라 악기수가 더 늘어난 것처럼 음수가 풍성해진다.


총평

오디오 액세서리 리뷰를 할 때 그 있고 없고 차이가 가장 두드러지는 것은 접지 관련이었다. 전체적으로 노이즈가 낮아지고 음들이 말쑥해지며 다이내믹 레인지의 등락폭이 커졌다. 재생음이 마치 현장에서 듣는 것처럼 생생히 들리는 점, 평소보다 무대가 환해지는 점도 눈에 띄는 변화다. 이는 접지 대책이 잘 이뤄진 인터케이블을 들을 때도 비슷했다.

이번에 리뷰한 퀀텀 그라운드도 예외는 아니었다. 퀀텀 그라운드를 투입하자 저음이 단단해졌고 음의 윤곽선이 선명해졌으며 무대는 보다 입체적으로 변모했다. 그만큼 전원 고조파 노이즈와 그라운드 루프 노이즈가 오디오 기기들 사이에 한 가득 포화돼 있다는 반증이다. 직접 테스트는 해보지 못했지만 대상 기기가 요즘 유행하는 스트리밍 인티앰프 한 대라면 퀀텀 그라운드 효과는 더욱 두드러질 것으로 기대된다. 진지한 청음을 권해드린다.

by 김편 오디오 칼럼니스트

BOP Quantum Ground
제조사 현시스템
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