앰프의 개작 - 하만카든 '페스티벌' 파워앰프의 개조 - 월간 오디오&홈시어터 2005년 3월호, 최재웅
DIY & Self Repair/Audio 2014. 3. 17. 17:49 |원문 : http://www.sorishop.com/board/knowledge/board_view.html?no=381
2003년 초, 어떤 오디오 잡지사의 광고에 ‘하만카든 파워 앰프 창고 대 방출’이란 제목으로 대당 8만원이라는 획기적인 가격으로 첫 선을 보였습니다. 이는 소문에 소문을 거쳐 두 달 여 만에 수 백대의 재고가 모두 판매되었습니다.
웬만한 오디오용 인터케이블 한 조보다도 싼 8만원이란 가격과 하만카든이란 거대한 항공모함 같은 브랜드가 더 끌렸을 것입니다. 하만카든은 미국 유수의 하이엔드 브랜드를 여럿 가지고 있는 업체로, 미국에서 이 회사의 도움을 받지 않은 하이엔드 메이커가 없을 정도로 오디오파일에게는 귀에 익은 브랜드입니다.
< 앰프의 밑면>
< 클립의 위치>
< 클립을 빼낸 상태>
< 여기까지만 열고 두껑을 위로 들어 올립니다.>
이 제품의 출처를 알아보니 원래는 콤포넌트 타입으로 설계되어 우리나라에서 OEM 형식으로 제작을 하려 했지만 파워 앰프를 제외한 다른 제품의 생산에 원인 모를 차질이 생겨서 먼저 생산된 이 파워 앰프만 짝 잃은 기러기로 남아 창고에 쌓여 있다가 제작사에서 앰프의전면에 볼륨을 달아 인티앰프나 파워 앰프 용도로 사용할 수 있도록 재작업하여 시장에 내놓게 된 것이었습니다.
그러던 중 필자는 한 지인으로부터 이 제품의 개조에 대한 의뢰를 받았는데, 제품 내부를 보고 예사로운 골격이 아님을 직시하고 개조 포인트를 찾아보게 되었습니다.
제조업체에서 볼륨을 추가하는 재작업을 했는데 앰프의 구성을 살펴보니 소스를 다이렉트로 연결해 인티앰프 겸 파워 앰프로 사용할 경우 파워 앰프 자체의 구동력이 높지 않고 볼륨으로 연결되는 신호선이 전원 트랜스 옆을 바로 지나기 때문에 음질, 외부적 전원 노이즈 유입 등을 감안한다면 좋은 시도라 볼 수 없을 것 같습니다.
일단 볼륨설치가 되어 있는 상태에서 볼륨을 최대로 하고 P-35.0 프리앰프(V1)에 물려 CEC CD3300 CD 플레이어로 음악을 들었습니다. 스피커는 탄노이 K3808 모니터입니다.
음색은 전체적으로 동글동글한 틀 안에서 밖으로는 도저히 나오려고 하지 않은 전형적인 대기업, 저가제품의 그것과 같았습니다. 이런 소리를 듣고 회로나 자료가 전무한 상태에서 개조를 하려니 어디부터 어떻게 손을 대야 할지 망막했습니다. 그리고 제품의 뚜껑을 여는 작업부터 난관에 봉착됩니다.
< 내부구조>
< 출력 트랜지스터의 고정바를 떼어낸 후의 모습>
세계 유수의 여러 가지 앰프들을 섭렵했지만 이 꼬마앰프는 도대체 속살을 보이려 하지 않는 듯 눈을 씻고 봐도 도대체 무슨 이유인지 뚜껑이 열리지 않더군요. 개조는커녕 처음부터의 징조가 좋지 않았습니다.
다시 마음을 가다듬고 천천히 기구적 상황을 관찰하다보니 이상한 것이 보였습니다. 클립이었습니다. 저는 클립으로 앰프 뚜껑을 고정하는 제품은 처음 봤습니다.
일단 클립을 빼내고, 나머지 나사를 풀면 윗 뚜껑이 슬라이드식으로 뒤로 빠지는데 다음 사진과 같은 위치에서 위로 들어 올리면 뚜껑이 열립니다.
내부를 열고 보니 이게 과연 8만원짜리 앰프인가를 생각하게 됩니다. 부품과 기판패턴을 따라 대강의 회로도를 보니 분명 초심자가 설계한 것이 아니라는 것을 쉽게 알 수 있었는데 그것보다도 설계엔지니어와 오너 사이에서 트러블이 많았겠구나 하는 생각이 먼저 들었습니다.
일급 엔지니어에게 꼬마앰프 설계의 임무를 수행하라는 것 자체가 엔지니어로서는 상당히 자존심 상하는 일이었겠구나 하는 생각이 듭니다.
트랜스와 기판의 위치, 부품의 위치, 그에 따른 회로망의 테크닉이 이를 보여주는데 원가절감이라는 숙제 때문에 눈물을 머금고 저가형 소자를 사용한 흔적이 보입니다. 이 정도의 설계능력이 있는 엔지니어라면 절대로 용납되지 않는 부분이기도 합니다. 덕분에 우리에게 할 일을 남겨 두었으니 감사할 따름입니다.
기판의 인서트(부품 삽입작업)는 디핑(납을 녹인 그릇에 기판을 담가 놓고 납땜을 하는 방식)이 아닌 자삽(로봇이 부품을 꼽는 작업내용)에 의한 자동 솔더링(납땜)으로 보입니다. 자삽(자동삽입의 준말)은 부품이 로봇에 의해 부품삽입이 되면서 기판 밑면의 리드선이 자동으로 커팅되고, 고정을 위해 구부려주는 역할까지 합니다. 이와 같이 부품의 리드선이 구부러져 있기에 부품을 빼낼 때는 조심해야 하는데 안 그러면 패드(기판 밑면에 부품을 회로망과 연결해 주는 홀 주위의 패턴)가 망가질 수 있습니다.
회로를 보니 2단 차동 증폭에 부하소자로는 정전류 회로를 탑재했습니다.
그리고 프리드라이브를 거쳐 드라이브/출력단으로 이어지는 형식을 취하고 있습니다.
수출용으로 작업되다 보니 전원전압이 120V용이었습니다. 220V의 전환 가능성은 확인하지 못했지만 일단 다운트랜스를 이용해야 한다는 점이 아쉬운 부분 중 하나였습니다. 전원 플러그 역시 120V용이고 기판에 솔더링되어 있는 상태라 교체하기가 쉽지 않습니다.
스피커 단자는 썩 마음에 들지는 않지만 이 정도면 무난하다는 생각이 듭니다. 이 역시 기판에 솔더링되어 있고, 구조적인 문제로 단자의 교체는 쉽지 않아 그냥 사용하기로 했습니다.
초단부터 출력단, 전원부까지 기판의 패턴을 보면서 대강의 회로를 알아내는 시간이 약 4시간이 넘은 것은 기판의 패턴이 너무 좁게 처리되어 눈이 굉장히 피곤해서였던 것 같습니다. 이제는 튜닝의 방향입니다.
정해진 전원트랜스의 용량으로 얼마나 진한 소리를 만들어내느냐가 관건이었습니다. 탑재된 전원트랜스로 물리적인 데이터의 결론을 내리면 그것은 뻔할 정도로 형편없습니다. 하지만 물리적인 힘과 청각적으로 느끼는 힘은 다르다는 개념을 토대로 개조 포인트를 찾아 나갑니다.
이런 튜닝 방식이 사실은 원가 적게 들이고 높은 평가를 받아내는 기술이라 개인적으로 추구하는 방식이 아니지만 차려진 반찬이 이러다 보니 어쩔 수 없이 도를 넘어서게 됩니다. 먼저 기판을 쉽게 분리하기 위해 뒷판을 분리합니다. 그리고 프리앰프가 구비된 분이라면 볼륨 라인을 과감하게 잘라내세요.
여건상 프리앰프가 없어 파워 앰프에 마련된 볼륨을 사용할 수밖에 없다면 어쩔 수 없지만 좀더 나은 재생음을 위해서는 볼륨단 제거를 권합니다. 그리고 출력 트랜지스터를 방열판에 밀착시키는 고정바를 떼어내기 위해 나사 세 개를 풀어줍니다. 그 후 기판에 연결된 커넥터를 빼내는데 이때 힘을 너무 주지 마시고 그 구조를 잘 살피신 후에 작업을 하셔야 커넥터에 손상을 주지 않습니다.
이 작업은 기판을 케이스 하우징에서 완전히 떼어내기 위한 작업으로 기판 밑면의 작업을 위해서 꼭 필요합니다. 하지만 전원 케이블에서 전원 스위치로 들어가는 케이블 등에 의해 100% 분리되는 것은 아니고 기판을 뒤집어 밑면작업을 가능하게 하는 단계까지입니다.
< 점퍼선을 이용해 위 사진과 같이 연결>
만약 분해, 조립 작업에 자신이 있으신 분은 전원 라인까지 분리해 기판을 완전히 케이스에서 분리하여 작업을 하면 훨씬 수월하게 작업하실 수도 있습니다. 그리고 기판 위에 있는 나사를 모두 풀어내고 기판을 들어 올리는데 잘 되지 않습니다.
그것은 출력트랜지스터의 절연지가 방열판에 붙어서 그런 것인데 커터나 작은 일자 드라이버 등을 이용해 절연지 밑으로 살짝 찔러 넣어 지렛대 원리를 이용하면 잘 떼어집니다. 그리고 기판을 본체에서 분리합니다.
처음에는 피드백 시정수 등 복잡한 개조가 예상되었는데 나름대로 회로가 좋아 작업이 훨씬 수월하게 되었습니다.
이번 개조는 볼륨단을 제거한다는 기준으로 진행되며 여기까지의 분해작업을 마쳤다면 이제 본격적인 개조작업이 시작됩니다.
1. 입력 라인의 연결
왼쪽의 사진에서 보이듯 입력단자와 앰프의 초단이 연결되어 있지 않습니다. 아마도 뒷면에 있는 짹으로 다른 외부기기와의 매칭에서 연결되어지는 것으로 보이는데 외부기기가 없는 상태이기에 다이렉트로 연결해야 합니다.
2. 초단 커플링 콘덴서를 교체작업
왼쪽의 사진에 엑스 표시된 두 개가 좌·우 입력 커플링 콘덴서입니다. 이 콘덴서를 필름계열 콘덴서로 바꾸는데 이번 작업에서는 지멘스가 사용되었지만 비마(Wima)나 오디오용 커플링 콘덴서를 사용하시면 됩니다.
3. 피드백 콘덴서 교체
<입력 커플링 콘덴서와 피드백 전해 콘덴서 교체 후 모습>
피드백은 음질에 직접적인 영향을 미치는 부분으로 흔히 사용되는 전해콘덴서는 그렇게 좋지 않습니다. 이번 개조작업에서는 오스콘을 사용했습니다. 탄탈이나 필름계열이 좋기는 하지만 수백 마이크로 이상의 용량을 맞추기에는 그 크기와 가격이 만만치 않습니다.
이번에 사용된 오스콘은 330㎌에 6.3V입니다. 교체시 극성에 주의하세요.
오스콘으로 교체 후 기판 밑면에 비마 0.1㎌에 100V 용량을 병렬로 붙여주면 좀더 좋은 효과를 얻을 수 있습니다. 이 콘덴서는 이론적으로 다이렉트 연결이 가장 좋지만 매칭간의 임피던스 트러블을 일으켜 안정성에 좋지 않습니다. 그래서 보통 330㎌에서 470㎌ 정도를 많이 씁니다.
4. 2단 차동증폭 트랜지스터 교체
왼쪽 사진의 네모로 표시한 트랜지스터 네 개가 교체대상입니다.
도시바 PNP 타입의 A970이 들어가 있는데 로우 노이즈 트랜지스터이지만 스피드나 해상도가 많이 부족합니다. 그래서 이를 히다치의 A872로 교체하시면 됩니다. 교체할 트랜지스터의 핀 번호는 동일하나 핀 방향이 바뀌지 않도록 조심해 주세요.
5. 드라이브 트랜지스터 교체
<드라이브 트랜지스터의 위치>
드라이브 트랜지스는 출력석의 힘과 음색을 결정짓게 하는 중요한 요소로 매우 중요합니다.
이 부분에 원래 들어가는 트랜지스터의 형번은 2SD667과 이와 짝을 이루는 2SB647이 들어갑니다.
위 사진처럼 드라이브 트랜지스터를 교체하게 되는데 사진상으로 교체된 트랜지스터는 시중에서 구하지 못하기 때문에 2SD667은 2SC2705로 바꾸시고, 2SB647은 2SA1145로 교체하십시오. ECB 순입니다. 극성에 주의해야 합니다.
이번 개조에 필요한 모든 트랜지스터는 세운상가 아세아 전자상가 1층에 있는 JTS(011-348-9199)에서 취급합니다. 이것으로 개조는 마무리가 됩니다.
< 교체 후의 모습>
< 퇴출 당한 부품들>
개조작업을 하면서 느끼는 것은 8만원짜리를 개조하면서 그 개조비용의 적정선을 어느 정도에 두는가 하는 것이었습니다.
조금만 지나쳐도 배보다 배꼽이 더 커지게 되고 알맞은 기준으로 하려니 수박 겉핥기 식이 되어 버려 생각해본 결과 하만카든을 8만원 가격의 기준에서 벗어나 버리자는 토대에서 할 수 있는 한 최대로 해보자 라는 결론에 이르게 되었습니다.
파워 앰프의 심장부이자 에너지원인 전원 트랜스는 섀시 크기 때문에 바꿀 수 없기에 외부 전원부를 만들어 보자는 엉뚱한 생각도 했지만 그렇게 하자면 차라리 앰프 설계를 새로 시작하는 쪽이 맘 편할 것 같고….
청각적 힘과 시정수의 변화에 대한 숙제를 뒤로하고 일단 개조 후 시청을 시작했습니다. 탄노이 K3808에서 나오는 느낌이 처음 개조전의 소리와는 확연히 구분되었습니다. 가장 달라진 부분은 중고역의 알갱이가 보이기 시작합니다. 캐롤 키드의 목소리가 젊어졌습니다. 참 이상한 점인데, 좋은 기기에서는 항상 젊은 목소리로 들리더군요.
< 지인들과 비교시청 중인 모습>
말러 교향곡을 들어도 이상하지 않을 정도로 저역에 찰기가 붙으면서 청각적인 힘이 많이 증가했습니다. 결론은 의도했던 대로의 방향으로 튜닝의 결과물로 탄생했습니다.
처음 들었을 때는 중고역이 좀더 진했으면 했는데 시간이 지남에 따라 부품들이 자리를 잡아가면서 아쉬웠던 부분이 많이 보완되고 있었습니다. 그리고 며칠 후 비 개조 앰프 하나를 더 협찬 받아 개조된 앰프와 A/B비교 시청을 시작했습니다.
비개조품이 들려주는 소리를 다시 들어봤습니다.
① 비개조품의 소리가 전반적으로 혼란스럽다.
② 중역대의 왜곡으로 대편성곡의 밸런스가 맞지 않는다.
③ 고역쪽 대역이 롤오프되어 있다.
④ 저역 제어가 불안하다.
크게 네 가지 정도가 개조를 통해서 보완되었지만 가장 큰 변화는 플랫한 재생 실현으로 음악적 표현력이 한층 상승되었다는 것입니다. 이로써 하만카든 앰프는 개조를 통해 기존의 틀 안에서 최대한의 성능을 뽑아주게 되었고, 서브기로 전혀 손색이 없습니다.
능률이 90dB 이상 되고 울리기 어렵지 않은 스피커에 진공관적 음색의 프리를 물려서 시청하면 좋은 매칭이 되는데, 특히 튜너로 듣는 음색은 감칠맛 나면서도 음악적인 매력에 푹 빠져들게 합니다. 그리고 또 며칠이 지나자 욕심이 생겼습니다.
예전에 인켈의 MD-2200 개조품 두 대를 BTL로 접속해서 들었었는데 그 자리에 있던 사람들 모두 놀라서 뒤로 자빠질 정도였습니다.
“이거 정말 MD-2200 맞나요?”
그때의 매칭은 로텔 975 CD 플레이어에 P-35.0 프리, 그리고 스피커는 KEF 105/3이었는데 30여 평 되는 시청실이 아름답고 힘찬 사운드로 가득 채워졌습니다. 원래 BTL 구동을 위해서는 몇 가지 조건이 필요합니다. 그 조건은 이렇습니다.
① 앰프 자체 설계가 BTL접속이 가능한 제품.
그렇지 못한 경우에는 프리앰프에서 밸런스 출력단자가 지원되는 조건에서 다음과 같은 케이블 두 조를 만들어야 합니다.
② 역시 프리앰프에서 밸런스 출력이 지원되는 조건에서 파워 앰프에 밸런스단자를 부착하고 새로운 신호라인을 만들어줘야 합니다.
③ 프리앰프에서 정/역 위상의 언밸런스 출력이 있으면 언밸런스 입력단자만 있는 파워 앰프에서 BTL 접속이 가능한데 이 출력을 갖춘 프리앰프는 극히 드뭅니다.
위에 BTL로 개조한 MD-2200같은 경우 밸런스 단자를 장착하는 방식을 채택했는데 가공이 어려워 특별히 이 두 대만 개조했었습니다. 이번에 하만카든을 BTL로 울려보고자 하는 욕심에 BTL 컨버터(약칭 ‘비터’)라는 새로운 개념의 시제품을 하나 만들어봤습니다.
설계/제작비용을 감수하면서도 만들게 된 이유는 이번 하만카든을 BTL로 물리고 싶은 것도 있었지만 실제로 주머니가 가벼워 저가형 앰프를 쓰시는 분들께 BTL 접속을 가능하게 함으로써 적은 예산으로 스피커를 쉽게 구동할 수 있는 장을 열고자 함이었습니다.
인켈의 MD-2200/PD-2100, AK-650 인티 등 비터를 이용해 BTL로 매칭 가능한 앰프는 무궁무진합니다.
이 비터는 파워 앰프에 밸런스 단자가 없어도 연결 가능하며 특히 프리앰프에 밸런스 출력단자가 없어도 BTL 연결이 가능합니다.
< 하만카든 파워 앰프의 브릿지 연결인 모습>
이렇다 보니 파워 앰프는 물론 pre-out/ power-in 단자가 장착된 인티앰프 두 대로도 BTL 접속이 가능한 큰 장점이 있습니다.
하만카든 두 대에 비터를 이용해 BTL 접속으로 음악을 듣습니다.
순간 처음 드는 생각이 “이거 서브 개념이 아니고 메인 시스템으로도 손색이 없겠다”라는 것이었습니다.
개조 후의 음색은 맘에 들게 되었고 BTL접속으로 힘까지 부가되니 금상첨화가 따로 없었습니다.
개조 후에 중고역, 특히 보컬의 재생음이 약간 가늘고 투명하게 들리던 것이 BTL 접속 후 그 명암이 또렷해지고 심지가 곧아져 아주 듣기 좋으며 특히 이 작은 덩치에서 하이엔드에서나 나올 듯한 오디오적 쾌감을 느끼게 해주니 놀랄 뿐입니다. 대편성곡에서도 악기들의 위치가 또렷하고 그 위치를 잃는 법이 없습니다. 한마디로 당찹니다. 이로써 8만원짜리 하만카든 파워 앰프를 돈으로 따질 수 없게 만든 개조기였습니다.
월간 오디오&홈시어터 2005년 3월호
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