앰프의 개작 - 1부) 인켈 MD-2200 파워 앰프의 정밀 개조

 

시작하면서

1980년대 초반 인켈에서 CS9000이라는 최고급형 콤포넌트를 출시했습니다. 일반 서민은 접근하기조차 힘든 비싼 가격이었고 이 모델을 구입한 집은 분명 그 동네에서 꽤 잘 나가는 집안이었을 것입니다. 이 컴퍼넌트의 메인 앰프가 바로 MD-2200이란 모델로 출력단에 MOS-FET를 장착하는, 당시로서는 획기적인 방식을 앞세워 마케팅을 했습니다.
이 앰프는 당시 KBS 라디오 스튜디오에 모니터 앰프로 사용될 정도로 호화스런 생활을 했었는데 20여 년이 지난 지금 황학동에 나가보면 그 유명했던 MD-2200이 좁은 골목길 허술한 중고판매점 앞에서 비를 주룩주룩 맞고 있는 것도 보이고, 어떤 사람은 화분 받침대로도 재 활용되는 모습을 심심치 않게 볼 수 있습니다.
필자는 이런 모습이 안쓰러워 1998년도에 지금은 사라진 하이텔 하이파이 동호회에 소개글과 함께 간략한 개조기를 올렸었는데 인터넷 세상이 열리면서 사진을 첨부한 개조기사를 올려 많은 사람들이 개조하게 되었고 많은 사랑을 받았습니다. 그 숫자가 어림잡아 200대가 넘을 정도였습니다.
2000년 밀레니엄을 맞이하면서는 이 앰프의 중고가격에 영향을 미칠 정도로 선풍적인 관심을 몰고 왔는데 그 개조의 효과가 수입품 300만원대 제품과 겨루어도 뒤쳐지지 않을 정도의 성능을 보여주기 때문이었습니다.
이번에는 <월간 오디오>의 지면을 활용해 좀더 많은 애호가들의 사랑을 받을 수 있게 하기 위하여 인터넷에 필자가 올린 개조기사보다 더 자세하고 세밀하게 개조기 내용을 올려 자작 초보자의 수준에서도 쉽게 도전할 수 있을 정도로 소개를 하려고 합니다. 개조에 앞서 기본적으로 알고 있어야 하는 전기의 기본지식을 알아보겠습니다.

전기는 크게 AC(교류)와 DC(직류)로 구분됩니다.

교류전기는 보통 가정에 쓰는 전기로 벽에 설치된 콘센트에서 나온 전기가 대표적인 교류전기라 할 수 있습니다. 그리고 직류 전기는 건전지에서 나오는 전기인데 그림에서와 같이 그 형태가 다릅니다.
교류전기에서 1사이클이라고 하는 것은 한 주기를 말하는 것으로 주파수를 나타내며 가정용 전원인 경우 60Hz가 됩니다. 즉 1초에 60번의 사이클을 갖는 것입니다.
교류전기를 직류로 바꿀 수도 있는데 이에 필요한 구성을 정류회로라고 합니다.
전기는 회전 에너지를 전기에너지로 만드는 발전소(수력, 화력, 풍력발전 등)와 화학적으로 만들어내는 차세대 발전기(태양력, 식물 등)가 있는데 요즘 거의 사용하고 있는 전자에 대한 발전기에 대해서 설명하면 자석은 그 주위에 자기장을 형성하고 있는데 잘 알다시피 N극과 S극을 사이로 형성되고 여기에서 어떤 도체가 움직여 그 자기장을 끊으면 도체에 전기가 발생하게 됩니다.
사람들은 옛날 전기를 만들기 위해서 여러 가지 실험을 했습니다.
자석 사이에 도체를 어떤 모양으로, 또는 어떤 재료를 쓰면 좀더 많은 전기를 뽑아낼 수 있을까 하는 생각을 한 끝에 지금의 발전기가 선보이게 된 것입니다. 이는 자석을 동그랗게 원통형으로 만들어 놓고 그 안에서 수 백 회 감은 코일을 넣고 돌려서 코일 양단 끝에 발생되는 전기를 받는 원리입니다. 반대로 전기가 발생되는 단자에 전기를 넣어주면 코일이 저절로 회전하는데 이것이 모터의 원리입니다.

이런 원리를 오디오에서 찾아보면 LP 카트리지도 이 원리이고, 카세트 데크의 모터, 턴테이블의 모터, 스피커, 앰프의 아날로그 레벨미터, 마이크 등 많이 쓰입니다. 즉 운동에너지를 전기에너지로 바꾸고, 전기에너지를 운동에너지로 바꾸는 것입니다.
직류는 트랜스를 통해 강압, 승압이 불가능하지만. 교류는 이것이 가능합니다. 그래서 발전소에서의 전기는 강압, 승압을 쉽게 하기 위하여 대부분 교류발전을 하고 있습니다.

우리나라의 전기는 60Hz에 110V와 220V가 사용되는데 몇 해 전부터 정부차원에서 가정용 전기를 220V 단일 전원으로 통일시키고 생산되는 모든 가전제품의 전압 또한 220V만을 생산하고 있습니다.
전기가 만들어지는 과정을 앞에서 설명했듯이 전기는 전자유도 현상에 의하여 만들어집니다. 이 전기는 가정의 콘센트로 들어와 우리가 쓰는 앰프에 연결되고 다시 앰프의 전원트랜스로 들어가게 되는데 이 전원트랜스는 220V에서 앰프에 필요한 전압으로 다운시켜 주는 강압작용을 합니다.

전원트랜스의 종류는 크게 EI형, 토로이달형, 링코어형 등이 있습니다. MD-2200은 채널당 각각 하나씩의 EI형 전원트랜스가 탑재됩니다.혹자는 EI형보다 토로이달형이 더 좋다고 하는데 오디오 음질에 있어서는 어느 쪽이 유리하다고 볼 수는 없고 단지 이론적인 효율성에서는 토로이달형이 유리합니다.

전원 트랜스는 항상 입력측(1차측)과 출력측(2차측)으로 크게 구분됩니다.

1차측과 2차측에 코일이 감겨 있을 경우 1차측에 AC전기를 유입시키면 코어를 통해 전자유도가 생겨 2차측으로 전기가 유도됩니다. 예를 들어 앰프 회로에 필요한 전압이 35V라면 이는 2차 전압을 말하는 것이고, 만약 2차 코일의 권선수가 35회라면 100V 입력시 1차측의 권선수는 100회가 됩니다.
이와 같이 트랜스는 N1 / N2 = V1 / V2 로서 결정됩니다. 여기서 N1은 1차측 권선수, N2는 2차측 권선수 V1은 1차측 입력전압, V2는 2차측 출력전압을 말합니다.
위의 공식은 이론적인 것으로 실질적으로 트랜스를 설계하려면 코어의 종류나 철심의 단면적, 코일의 굵기 등에 의한 자세한 공식이 필요합니다. 이렇게 해서 2차측으로 유도된 전기는 전압만 낮아졌을 뿐이지 그대로 AC전원이기에 앰프에 바로 사용할 수는 없습니다.
앰프는 DC전원을 필요로 하고, AC전원을 바로 받아서 동작하는 앰프는 아직 세상에 없습니다.
AC를 DC로 바꿔주기 위해서는 정류관(진공관 앰프일 경우)이나 다이오드가 사용됩니다. MD-2200은 반도체 앰프이니 다이오드에 대해 알아보겠습니다.

다이오드를 살펴보면 한쪽에 띠가 표시되어 있습니다.

그 띠는 (+)가 나오는 곳이고 그 반대편이 (-)가 나오는 방향입니다. 즉, 한쪽 극성으로만 전류를 통하게 하는 부품입니다.다이오드를 하나만 사용해서 정류를 해보면 다음과 같은 결과물을 얻게 됩니다.

위의 그림에서도 알 수 있듯이 아랫쪽 점선의 파형은 다이오드 때문에 통과를 못하여 생성되지 않고 윗쪽의 전압 파형만 발생하게 되는데 이렇게는 완전한 DC를 얻을 수 없기에 보통 브릿지 접속이라는 전파정류회로를 많이 씁니다.

위 그림을 보면 콘덴서가 두 개 보입니다. 콘덴서가 없다면 다음과 같은 파형이 나옵니다.

이것과 같이 출력전압이 일자로 나오지 못하고 굴곡이 생기는 것을 볼 수 있습니다.
평활 콘덴서는 충·방전 효과를 이용하여 굴곡 사이에 전원을 공급하여 일자에 가까운 DC전원을 얻을 수 있는 것입니다.

위 그림에서도 알 수 있듯이 완전한 DC에는 접근하지 못하지만 이 전원은 MD-2200의 출력단에만 공급되는 것으로 전원사정을 크게 따지지 않는 부분이기에 문제는 없습니다. 초단과 드라이브단은 좀더 완벽한 DC공급을 위해서 정전압 회로를 거쳐 전원공급이 됩니다.
[회로도 1] 실제 MD-2200의 정전압 회로도입니다. MD-2200의 전반적인 구조를 보면 다음과 같습니다.

자세한 내용까지는 몰라도 대략 이 정도의 흐름이라는 것을 안다면 앰프를 개조하는 데 좋은 참고사항이 될 것 같습니다.

월간 오디오&홈시어터 2005년 1월호