자나깨나 오디오 DIY 타령

6N1+6P1 싱글앰프에 달았던 LED 파일럿 램프가 고장났다. 교류로 LED를 켜면 수명이 짧아진다는데 정말 그래서 망가진 것일까? 전류 제한용 저항값을 제대로 맞추지 못해서 고휘도 LED를 너무 어두운 상태로 써 왔었는데 그나마 없으니 불편하여 인터넷에서 네온램프로 만들어진 파일럿 램프를 주문해 놓았다. 이것은 220볼트에 연결하면 된다. 네온램프라면 직경이 큰 브라켓에 든 것만 있다고 생각했는데 직경 6mm 구멍에 맞는 작은 것이 있어서 기존의 설치 위치에 그냥 꽂으면 된다. 이것으로 금주 주말을 위한 작업 거리가 생겼다.

혹시 재활용할 것이 없을까 싶어서 버려진 로지텍 X-220 2.1채널 스피커 시스템을 하나 챙겼다. 좌우 위성 스피커는 이미 사라진 상태고 앰프가 내장된 서브우퍼만 남은 상태였다.

앰프 보드를 적출해서 퓨즈(0.5A)를 끊어내어 6N1+6P1 앰프에 활용하였다. 매우 평범한 4채널 앰프칩인 TDA7377(2x30W dual/quad power amplifier for car radio)이 하나 쓰였다. 채널 두 개는 브리지로 묶여서 저음 재생에, 나머지는 각각 좌우 채널에 쓰인다. 전원트랜스는 14볼트 1암페어 짜리가 쓰였다. 자동차용 앰프 칩이나 단전원을 쓰도록 되어있다. 공급할 수 있는 최대 전압은 18볼트이다.

4565D와 TL074CN 두 개의 op amp가 보인다.

이 앰프 보드를 활용할 방법이 없을까? TDA7377의 데이터 시트에서 핀 배열을 찾아내기는 했다. 그러나 커넥터의 각 핀에 어떻게 입출력이 연결되는지를 알아낸다면 이 보드를 특별히 개조하지 않고 그대로 활용할 수 있을 것이다. 9핀 DIN 케이블의 단자 번호는 다음과 같다.

출처: http://www.ni.com/product-documentation/54362/en/

데이터 시트에 나온 활용사례처럼 다른 부품은 다 무시하고 캐패시터 하나를 거쳐서 TDA7377에 입력 신호를 넣느니, 이 보드에 이미 마련된 프리앰프부를 활용하는 것이 낫지 않겠는가? 서브우퍼에는 별다른 관심이 없다.

자, 이 커넥터를 어떻게 연결해야 할까? 좌우 신호(입력), 좌우 출력(스피커), 전원 조작 등의 기능이 이 커넥터를 통해서 이루어질 것이다. 서비스 매뉴얼도 구할 도리가 없으니 구글을 되는대로 뒤져 보기로 하였다.

놀랍다! fixya라는 사이트에 이에 대한 해답이 있었다. 3일을 고생해서 연결 방법을 알아냈다고 한다.

I need to know the pinout for the 9-pin DIN connector for the X-220...

잠깐, 여기에서 해답으로 제시된 것은 다른 모델인 X-230에 대한 것이다. 이 모델은 RS232 커넥터를 쓴다. 모양은 다르지만 번호 체계는 그대로인 것일까? 

그나저니 mini DIN 9핀 male connector를 어디서 구해야 하나? 국내 사이트에서는 도대체 찾기가 어렵다. 기판 패턴면에 선을 납땜하자니 너무 비좁아서 쉽지 않아 보인다. 커넥터 정보를 알아내려면 좀 더 씨름을 해야 될 것이다.

2019년 5월 24일 업데이트

녹색 네온 파일럿 램프가 생각보다 그렇게 밝지가 않다. 적색이나 황색으로 선택하면 좋았을 것을. 수축튜브가 없어서 납땜한 연결 부위를 절연테이프로 처리하였다. 유리관 퓨즈는 실수로 용량을 제대로 지정하지 않아서 무려 10암페어 짜리를 주문하였다. 이걸을 무엇에 쓴담?

대덕연구개발특구를 떠나는 기업들

대덕넷에 안타까운 기사가 실렸다.

중견부터 신생벤처까지 脫대전 "기업인 중심 특구로"

과거 대덕연구단지로 불리던 곳, 그리고 갑천 이북의 유성구는 마치 거대한 '섬'과 같다. 출퇴근 시간에만 반짝 교통이 정체될 뿐, 활기를 찾기 어렵다. 엑스포과학공원을 헐고 그 위치에 49층짜리 초고측 복합몰을 만든다고 하여 과연 달라질 것인가? 공급자 위주의 사고방식에서 벗어나지 않으면 더 이상 혁신을 꾀하기 힘들다고 생각한다. 좋은 기술을 개발했는데 왜 가져다 쓰는 사람이 없지? 그것은 우리 생각이다. 리스크를 두려워하지 않고 새로운 도전을 해야 하는데, 항상 결과는 '성공'이다.

잠시 대전을 떠나 수도권의 기업에서 파견 근무를 하면서, 판교 혹은 그 근방의 활력을 보면 너무나 부러움이 느껴진다. 사람들은 계속 서울로 몰리기만 할 뿐이다. 위에서 인용한 기사의 덧글을 보면 정말 가슴을 치게 한다.

"세금이 말잔치모임 거마비로 낭비되고 있습니다."

새로움과 활력이 묻어나야 하는데, 현재의 대전은 그렇지가 못하다. 시장께서는 2019년을 '대전방문의 해'로 자랑스럽게 선포하였지만 과연 무엇을 보여주고 무엇을 즐기게 할 것인가? 하다못해 대전을 가면 꼭 먹어봐야 할 특색있는 음식이라도 충분히 갖추고 있는가? 이미 1분기가 훌쩍 지났지만 대전의 주요 관광지점의 입장객 수는 변동이 없었다고 한다.

거창한 행사나 표어, 포럼으로 사진 몇 장 찍고 해결될 일이 아니다. 궁극적으로는 전 지역이 특색을 갖고 골고루 발전하는 미래가 그려져야 하는데, 지금은 수도권이 모든 것을 빨아들이고 있다. 많은 비용을 들이면서 나는 현재의 처지를 잠깐이나마 즐기고 있지만, 언젠가는 다시 내 집이 있는 대전으로 돌아가야 하지 않은가? 기회가 더 많은 수도권에 자녀가 정착하도록 힘을 써야 올바른 부모인 것인지... 참 답이 나오지 않는 고민거리이다.

덕업상권 - 덕질은 서로 권한다

5월에 쓰는 글은 계속 오디오 공작 '덕질'에 해당하는 것이다. 업무(미생물 유전체 분석)에 관한 사항은 요즘 사내에서 사용할 매뉴얼 작성에 전념하면서 나머지 절반 분야의 '글쓰기' 욕망을 배출할 통로가 약간 바뀐 상태라서 블로그에는 당분간 쓰지 못하고 있다.

공고 전자과 출신의 친구가 지난 금요일 모임에서 내가 만든 앰프의 모습을 보더니 '야, 이건 납땜이 아니지. 그냥 연결한 거지~'라고 핀잔을 주었다. 그렇다고 해서 내가 덕질의 열정에 스스로 소화기를 들이댈 것 같지는 않다. 그 친구가 학창시절에 진공관으로 앰프를 만들었더니 선생님께서 이렇게 말씀하셨다고 한다.

"야! 요즘 세상에 무슨 진공관이냐? 트란지스터를 해야지!"

온 세상이 빅데이터와 인공지능을 떠들고 있는 2019년 5월 현재, 아직도 구시대의 기술이라고 여겨지는 진공관 앰프에 매력을 느끼고 직접 만드는 수준을 넘어서 사업화까지 꾸려나가는 사람이 적지 않다는 것은 놀랍기만 하다. 캐나다에서 Fluxion Audio Technology를 운영하는 안세영 선생님(Young Ahn)의 유튜브 영상을 보면서 인생에서 도전이란 끝이 없다는 생각을 하게 되었다. 다음에 소개한 유튜브 플레이리스트의 제목은 "진공관 앰프에 관한 전자공학 전공 엔지니어의 소견"이다.

https://www.youtube.com/playlist?list=PLGVIFKQFFQ32DpVCh7qe_TI9LkZZxB84g

강기동 박사님(1934~, 신문 기사)은 반도체 개발자이지만 한편으로는 진공관 앰프 자작인들에게 많은 영감을 주신 분이기도 하다. 이런 분들 덕분에 나와 같은 초보 자작인이 지적인 호기심을 채우고 도전을 하는 것 아니겠는가? 또한 제이앨범과 같은 커뮤니티가 있어서 그보다 한 두 세대 젊은(?) 사람들이 꾸준히 '덕질'을 이어갈 수 있는 것이다. 그리고 그 덕질에는 사업화 또는 두번째 커리어의 싹이 숨어 있을지도 모른다.

오늘의 덕질은 버려진 액티브 스피커(로지텍 X-220, 다나와 등록연도는 무려 2004년!)를 주워다가 기판 납땜용 0.5A 유리관 퓨즈를 떼어다가 재활용한 것이 전부이다. 위성 스피커와 케이블 등이 하나도 없는 상태라서 부품을 떼어내어 재활용하는 것 말고는 다른 용도를 찾기 어려웠다.

덕질은 물건을 사들이고 즐기는 것에서 끝나는 것이 아니라 고치고 개선하며 재창조하는 것에서 완성된다...

40W 세라믹 히터 납땜인두의 감동적인 성능

납땜 작업을 할 공구 일체를 어제 받아들었다. 인두 스탠드(EXSO ST-66)의 생김새는 다소 어색한데 적당히 무게감도 있고 뜨거운 인두를 널찍하게 둘러싸고 있어서 실제로 써 보니 매우 마음에 든다. 마이크로 드라이버는 웹사이트에 나온 사진만을 보고서 길이는 겨우 맟어었는데 두께가 다르다. 플러스는 3mm인데 마이너스는 2.5mm였다! 마이너스 드라이버를 3mm짜리고 선택하면 길이가 더 긴 것을 사야만 한다.

전날 피복을 벗긴 연선으로 꼬아서 테스트했던 전원 트랜스의 단자에 확실하게 납땜을 하였다. 작동이 잘 됨을 확인하고 앰프의 커버를 씌우는데 불꽃이 번쩍 나면서 차단기가 내려갔다. 아뿔싸! 기판용 퓨즈 홀더 대충 납땜을 하여 절연 테이프를 둘러 놓았었는데 날카로운 접점 부분이 이를 뚫고 나와서 섀시에 접촉을 한 것이었다. 당연히 유리관 퓨즈도 끊어졌다. 임시로 퓨즈 없이 직결하여 전원을 복구하였다.

새로 교체하여 넣은 전원트랜스를 바닥에 고정하는 것, 제대로 된 퓨즈 홀더를 쓰는 것, 너무 어두운 LED 파일럿 램프를 바꾸는 것 정도가 앞으로 개선할 사항이다.

충분히 조심을 한다고 생각하지만 매번 작은 사고를 겪는다. 220V를 다루는 일은 아무리 안전을 강조해도 지나치지 않다.

또 트랜스포머!

아세아전원에서 50VA 노출형 복권트랜스(1차: 220V, 2차: 220V)를 구입하였다. 노이즈컷 트랜스(NTC)라고도 물리는 이 물건은 전압을 변환하지 않고 단지 전기적인 절연만을 한다. 모델명은 AT1OD50-2201S이다. 홈페이지에 나온 품목명을 보면 2202S가 맞는 것 같기도 하다.

단권트랜스+보호회로, 또는 트랜스포머 두 개의 병렬연결 등 B 전원을 얻기 위한 다양한 방법을 구상하고 또 시도해 보았으나 가장 명쾌한 해답은 하나의 단상복권트랜스(기성품)를 쓰는 것이다. 스위칭 전원을 만들어서 쓰지 않는다면 말이다.

전선도 없고 납땜 도구도 없어서 임시로 전원을 연결하여 테스트를 해 보았다. 형광등 폐기상자에서 버려진 안정기를 주워다가 전선을 잘라서 재활용하였다. 열에 의해 피복이 경화되고 갈라진 것이 많아서 쓸만한 상태는 아니었다. 아래 사진에서 직렬로 연결하여 사용했던 왼쪽과 가운데의 트랜스를 이번에 구입한 것 하나로 대체하였다. 아마 전압은 10V 혹은 그 이상으로 줄었을 것이다. 험이 현저하게 줄어든 것 같지는 않다.

내가 생각하는 소출력 진공관 싱글 앰프의 전원 구성은 전통적인 방식과는 좀 다르다. B와 히터 전부 스위칭 전원을 쓰거나, 아니면 220V 입출력의 절연트랜스로 B 전원을 구성하고 히터는 별도의 DC 어댑터를 사용하는 것이다. 그러면 전원트랜스 2차 출력을 300V 혹은 그 이상 요구하는 진공관 앰프는 어떻게 할 것인가? 나도 모른다. 몇가지 싱글 앰프에서 요구하는 트랜스의 용량을 알아보았다. 전부 양파정류회로로 되어 있어서 센터탭이 필요하지만, 브리지 정류를 해도 별 상관은 없다. 다이오드 정류를 하면서도 양파 정류회로를 선호하는 이유를 잘 모르겠다.

• 소리전자 돌쇠(6V6 SE): 220-0-220V 150mA
• 소리전자 부르지마(6BM8-ECL83 PP): 200V 450mA
• 소리전자 장미빛 인생(6BQ5 SE): 260-0-260V 150mA
• 중국제 6N1+6P1 SE(이 실험에 사용하는 것): 230-0-230V 100mA
• 소리전자 졸업작품-2(EL34-6L6GC): 320-0-320V 300mA
• ebay EL34+ECC83 SE PCB: 230V 300mA(220~250V 가능)

막상 조사를 해 보니 2차 전압으로 220V가 나오는 전원트랜스로는 만들 수 있는 앰프가 그렇게 많지 않다. 물론 동작점을 설계하기 나름이겠으나...

(주)엑소의 본사 쇼핑몰에서 40와트급 세라믹 히터 납땜인두인 JY-2200과 기타 용품도 주문을 하였다. 모든 부품과 주요 공구가 전부 대전 집에 있어서 파견근무지 숙소에서 공작을 한다는 것이 쉬운 일은 아니다. 납땜 정도는 가능하지만 비좁은 오피스텔에서 전동드릴을 돌려서 구멍을 뚫는 것은 이웃에 큰 민폐를 끼치는 일이다.

택배가 오기를 기다리는 엑소 JY-2200. 사진 출처: G마켓

대전 집에서 전기 먹이기를 기다리는 다른 앰프들이 보고싶다!

트랜스포머의 직렬 연결(II) - 복권과 단권을 연결하기

초급 수준의 진공관 앰프를 만들면서 '삼극관 전압증폭회로'나 '오극관 전력증폭회로' 등의 주제에 관해서 공부를 하는 것이 마땅하겠으나 실제로 관심을 갖는 곳은 전원회로에 관한 것이다. 모든 오디오 앰프가 다 그렇듯이 입력 신호를 이용하여 양질의 전원을 조작(?)하는 것이 목표이니 관심을 가지지 않을 수가 없다.

별의별 트랜스포머 조합이나 스위칭 파워에 관심을 갖게 된 것은 진공관 앰프 자작을 위해 최초로 구입했던 파워트랜스포머에서 심한 울림이 발생했기 때문이다.

출처: 내 블로그(링크)

이 파워트랜스포머는 애초에 잘못 주문을 하였다. 원래 의도했던 6N1+6P1 싱글 앰프의 히터 전류 필요량에 미치지 못했던 것이다. 울림은 전원트랜스의 용량 부족에서 기인하는 것으로 생각하여 다른 전원을 이용하여 히터를 점화하면 B 전원용으로는 문제가 없을 것으로 생각했었다. 그러나 앰프를 작동시키면 여전히 울림이 발생하였다.

백열전구를 트랜스 2차 230V에 연결하여 설계 설계용량 수준의 전류를 흘리면 소음이 나지 않는다. 그런데 왜 진공관 앰프 부하에 연결하면 소음이 발생하는지는 잘 이해가 가지 않는다.

6N1+6P1 싱글 앰프는 자작 SMPS와 트랜스 직렬 연결 등의 여러 실험을 거쳐서 완벽하지는 않지만 실용적으로 큰 불만이 없는 현재의 상태에 이르게 되었다. 그러면 무용지물이 된 위 사진 속의 트랜스는 어떻게 할 것인가? 6N1+6P1 싱글 앰프보다 출력이 더 낮은 앰프의 제작에나 써야 되겠다고 생각하고 치워 두었었다.

43 싱글 앰프는 출력도 작고, 낮은 수준의 플레이트 전압(~160V)을 필요로 한다. 여기에 문제의 전원트랜스는 출력 전압이 너무 높다(230V). 저항을 직렬로 삽입하여 전압을 낮추면 여분의 전력이 모두 열로 소모되니 낭비가 심하다. 그렇다면, 놀고 있는 단권 트랜스를 적절히 조합하면 되지 않겠는가? 아래 사진에서 오른쪽에 보인 것이 바로 30VA 급의 단권트랜스이다.

출처: 내 블로그(링크)

단권트랜스의 440V 또는 380V 단자에 220V를 인입하였을 때 2차(220V 및 110V)에 출력되는 전압을 계산해 보았다.

감압비율은 위로부터 50%, 50%, 57.9%, 28,9%이다,

정류회로를 거치면 43 싱글 앰프용 B 전원으로 적당할 것 같고, 용량 면에서도 부족함이 없다. 더구나 단권트랜스는 크기가 작아서 설치 면적이 크게 필요하지 않다. 전단에 연결된 트랜스가 복권트랜스라서 안전 문제도 없다.

갖고 있는 트랜스를 직렬로 연결하여 원하는 전원을 얻고 싶다면, 최소한 두번째에 위치할 트랜스는 단권트랜스라 해도 상관이 없다.

단권형 변압기를 1:1 절연트랜스로 개조하기

어떻게하면 단권변압기를 진공관 앰프 B+ 전원 공급용으로 안전하게 사용할 수 있을지 고민을 하면서 구글을 뒤적이다가 새로운 아이디어를 발견하였다. 220V->110V 강압용 단권변압기를 개조하여 권선이 분리된 1:1 절연트랜스를 만든다는 것이다. 글쓴이의 고민은 1:1 절연 트랜스는 수요가 적어서 구하기가 어렵다는 데에 있었다. 운영트랜스나 이디마트에서는 잘 안보이지만 아세아전원의 홈페이지에는 분명히 있기는 하다.

220V->110V 단권형 변압기를 이용한 절연트랜스 제작

원리는 매우 간단하다. 단권 트랜스를 만들 때에는 한 가닥의 선을 이용하여 보빈의 둘레를 감아 나가다가 아래 그림의 C점에 해당하는 횟수에 다르면 그 선을 바깥으로 길게 빼서 꼰 다음 다시 보빈으로 되돌아가서 나머지를 감는다.

따라서 C 점에 해당하는 외부 탭에는 두 가닥으로 꼬인 에나멜선이 납땜이 되어 있을 것이다. 이를 끊어서 두 가닥으로 만들면 전체 권선은 1:1의 권선비로 나뉜 복권트랜스가 된다.

여기에는 두 가지 명백한 문제가 있다. 첫번째는 220V->110V용 강압 단권 트랜스를 개조하는 경우에는 원래 설계된 것보다 두 배의 전압을 걸게 된다는 것이다. 이 트랜스는 위 그림을 기준으로 보았을 때 V¹
에 220V를 걸게 만든 것이다. 따라서 A-C, C-B에는 이의 절반인 110V씩이 걸린다. 그러나 개조 후에는 이 구간에 각각 110V가 걸리게 되는 셈이다.
두번째 문제는 1차와 2차 사이에 제대로 절연처리가 되지 않는다는 것이다. 제대로 만든 복권 트랜스라면 1차(혹은 2차)를 다 감은 뒤 절연지(또는 절연 테이프)를 감은 다음 그 위에 2차(혹은 1차) 권선을 감게 되므로 충분한 절연이 된다. 하지만 단권 트랜스를 개조하게 되면 1차와 2차는 에나멜선의 피복 말고는 아무런 절연 처리가 되지 않은 상태이다.

그래도 상용 전원의 live와 neutral을 구별하여 부하에 전기를 흐르게 하는 보호회로를 만들어서 단권 변압기를 구동하느니 이렇게 간단하게 단권 변압기 자체를 개조하는 것이 낫지 않을까? 그대로 쓰는 것에 비해서는 훨씬 안전할 것이 자명하다.