오늘날 오디오 업계에는 참 기가 막힌 기술적 오해가 진리처럼 유통되곤 한다. 대다수의 입문자들은 진공관 장비는 따뜻하고 지저분하게 아날로그 왜곡(THD)을 묻혀주는 빈티지 감성 장비라고 생각하고, Neve 1073이나 API 312 같은 트랜지스터 장비는 차갑고 투명하며 왜곡 없는 원음 지향적 장비라고 굳게 믿는다.

단도직입적으로 말하겠다. 이건 마케팅이 만든 완벽한 주객전도다. 감성이나 추상적인 뉘앙스를 다 걷어내고 실제 회로의 전압 증폭 구조와 스펙시트를 대조해 보면, 초기 디스크리트 트랜지스터 프리앰프는 하이엔드 진공관 프리앰프보다 구조적으로 왜곡(THD)이 훨씬 높을 수밖에 없는 치명적인 하드웨어적 한계를 안고 있었다.

진공관 프리앰프가 당대 엔지니어들에게 왜 가장 깨끗하고 투명한 하이엔드 장비로 대접받았는지, 두 회로의 결정적인 차이를 전기공학적 팩트로 파헤쳐 보자.

진공관 프리앰프와 트랜지스터 프리앰프의 가장 극명한 차이는 내부 구동 전압과 이로 인한 출력 트랜스포머의 권선비에서 온다.

• 진공관 프리앰프 (고전압 구동 + 대용량 감압)
  • 진공관은 내부적으로 DC 200V~300V의 고전압으로 신호를 뻥튀기한다. 하지만 오디오 라인 아웃풋으로 이 무지막지한 전압을 그대로 보낼 수는 없다.
  • 따라서 출력단에 거대한 강압(Step-down) 출력 트랜스포머를 배치하여 전압을 다시 안전한 라인 레벨로 뚝 떨어뜨려 내보내야 한다. 이 과정에서 권선비가 10:1 또는 그 이상으로 매우 크게 잡힌다.
  • 여기서 기적이 일어난다. 전압을 10분의 1로 줄이면, 진공관 증폭 과정에서 발생한 회로 자체의 비선형 왜곡(THD) 역시 출력단에서 똑같이 10분의 1(또는 그 이상) 수준으로 같이 상쇄되어 매우 낮아진다. 고전압 증폭 후 대용량 감압 구조 자체가 THD를 물리적으로 지워버리는 강력한 필터 역할을 하는 것이다.
• 트랜지스터 프리앰프 (Neve 1073 등: 저전압 구동 + 승압/유지)
  • 반면 Neve 1073 같은 초기 트랜지스터 프리앰프는 DC 24V 안팎의 상대적으로 매우 낮은 전압으로 구동된다.
  • 애초에 전압 증폭이 좁기 때문에, 출력단 트랜스포머에서 전압을 깎아내릴 여유가 없다. 오히려 라인 레벨 보존을 위해 1:1 비율을 쓰거나, 1:2 수준으로 전압을 살짝 올려주는 승압(Step-up) 출력 트랜스포머를 써야 한다.
  • 결과적으로 트랜지스터 증폭단 내부에서 좁은 선형성 때문에 발생한 THD는 아웃풋에서 전혀 감쇄되지 못하고 그대로 100% 노출되거나 오히려 승압을 타고 더 증폭되어 최종 출력에 얹힌다. Neve 1073 특유의 두텁고 지저분한(?) 배음 뉘앙스가 청감상 강하게 묻어나는 물리적 본질이 바로 여기에 있다.

또 하나의 결정적인 차이는 마이크 신호를 처음 맞이하는 입력단에 있다.

아무리 훌륭한 하이엔드 입력 트랜스포머(Carnhill, Marinair 등)라 할지라도, 자속을 이용하는 물리적 소자의 특성상 미약한 마이크 신호가 들어올 때 특유의 기저 왜곡(THD)을 무조건 남긴다. Neve 1073은 마이크 임피던스 매칭과 1차 증폭을 위해 반드시 이 입력 트랜스포머를 거쳐야만 하는 구조다. 즉, 입력 단계에서부터 이미 THD가 베이스로 깔린다.

반면, Fearn이나 Millennia와 같은 고가 하이엔드 진공관 프리앰프 설계를 보면 이야기가 다르다. 진공관 자체의 입력 임피던스가 이론상 무한대에 가깝다는 특성을 극대화하여, 입력 트랜스포머를 과감히 생략¹⁾하고 디스크리트 튜브 버퍼나 액티브 회로로 입력단계를 대체한 구조들이 존재한다.

입구에서부터 트랜스포머 고유의 비선형 왜곡을 원천 차단해 버리니, 들어오는 마이크 신호의 크기에 관계없이 완벽한 'THD-Free'에 가까운 극상의 투명도를 달성할 수 있었던 것이다.

이러한 하드웨어 구조의 차이는 감성이 아닌, 각 장비의 공식 스펙시트상의 THD 및 위상 수치 비교에서 그대로 드러난다.

실제 AP⁶⁾ 같은 정밀 계측 장비로 측정한 데이터를 보아도, 일반 구동 영역 및 고게인 영역 모두에서 잘 설계된 진공관 및 하이엔드 트랜스포머리스 진공관 프리앰프의 THD가 초기 트랜지스터 프리앰프보다 훨씬 낮게 떨어진다.

결국 “진공관은 더럽고, 트랜지스터는 깨끗하다”는 현대의 통념은 완벽한 거짓이다.

• 초기 트랜지스터 프리(Neve)는 낮은 전압, 좁은 소자 선형성, 그리고 출력단에서 THD를 깎아주지 못하는 회로 구조 때문에 스펙적으로 왜곡률이 높을 수밖에 없었고, 그것이 음악적인 '착색'으로 포장되었다.
• 하이엔드 진공관 프리는 고전압의 깡패 같은 헤드룸에 더해, 출력 트랜스포머의 거대한 권선비(Step-down)를 통해 내부 THD를 물리적으로 청소해 버리는 이점을 취했다. 여기에 입력 트랜스포머까지 걷어낸 토폴로지는 그야말로 무결점 청정 신호를 완성했다.

과거의 선배 음향 엔지니어들이 진공관을 고집했던 것은 빈티지한 아날로그 감성 때문이 아니었다. 원음의 무결성과 가장 낮은 THD를 달성하기 위해 선택했던, 당대 가장 정밀하고 차가운 하드웨어 공학의 결과물이었을 뿐이다.

글이 너무도 재미있어서 그런지는 모르겠지만, 글이 적힌지 하루도 안된날 디씨인사이드 마이크 갤러리에 이 글을 저격하는 글이 올라왔다고 제보가 왔습니다.

자유와평화의사도(?) 정확한 닉은 아닙니다. 전해듣기로는 이런 닉을 가지신 분이 글을 저격하셨는데, 그 내용은 제가 글에 적은 스팩 0.05% 가 틀렸다는 내용입니다. 제가 글을 적을떄는 Neve1073의 THD 0.05%를 기준으로 다른장비는 그것보다 낮음을 표현하려 전부 0.05% 이하와 같은 표현으로 적은 것 뿐입니다.

그 분 주장은 Neve 1073이 진공관 장비인 AD2022보다 THD 가 낮다고, 제가 스펙을 제대로 못봤다는 취지의 글이라고 합니다.⁷⁾ 저도 글을 보지 못해서 정확한지는 모르겠습니다. 글은 쓰여진지 얼마 안가서 전부 삭제 되었다고는 합니다.

실제 장비들의 스펙은 다음과 같습니다.

• Avalon Design AD2022 공식 명시 THD 수치: 0.05% nominal
  • 특이사항: 주파수 응답 스펙이 1Hz부터 무려 120kHz(전체 시스템 대역폭은 DC ~ 1MHz)에 달하는 초광대역 설계임을 감안할 때, 전 대역에 걸쳐 균일하게 제어되는 노미널 레벨에서의 수치로 0.05%를 제시합니다.
  • 그리고 AD2022 는 진공관 장비가 아닙니다. 이 장비는 진공관 장비의 예시로써 쓰여진게 아니고 디스크리트 트랜지스터 장비가 트랜스포머를 제거했을 때의 성능의 지표로 처음에 작성했으나, 지금은 읽는 사람들을 햇갈리게 하는 듯하여 제거했습니다.
  • 아마도 자유의사도님도 이것 때문에 햇갈려서 실수를 하기 시작한 것 같습니다.

• Millennia Media M-2b공식 명시 THD 수치: < .02% (Total Harmonic Distortion + Noise)
  • 측정 조건: 30dB Gain, 10Hz - 20kHz Bandwidth, 0dBu Out
  • 특이사항: 밀레니아는 스펙을 매우 정교하게 오픈하는 편입니다. 입력 트랜스포머가 없고 출구에서 10:1 강압을 하는 토폴로지답게, 진공관 장비임에도 일반적인 가청 대역 (10Hz ~ 20kHz) 내에서 왜곡률이 0.02% 미만이라는 경이로운 수치를 보여줍니다.
  • 이 수치는 게인을 30dB 주었을 때의 수치로 만약 다른장비들 처럼 노미널 레벨에서 측정했다면, 아예 측정이 되지도 않을 수도 있습니다.
  • 게인 30dB 수치라는 말을 빼고 보더라도 이미 0.02%로 Neve 1073보다 낮은 수치 입니다.

자신의 실수를 인정하시고 공부를 좀 더 하실 필요가 있어보이십니다. 지금 당신 실력으로는 누구를 저격하고 누구를 지적하고 누구를 가르치고 할 단계가 아닙니다. 여기까지 하겠습니다.