패시브 및 액티브 크로스오버

스피커의 역할을 분담시켜준다==> 패시브 및 액티브 크로스오버 애프터 마켓에 의해 구입된 카 오디오는 일반적으로 차량 출고시 나오는 OEM 오디오보다 훨씬 좋은 음질을 보여준다. 그것은 바로 이번에 이야기할 크로스오버의 유무와 밀접한 관계가 있는 것이다. 크로스오버는 음의 세분화를 이룰 수 있어 각 스피커가 할 일을 잘 분담시켜서 능률 향상으로 인해 좋은 음질을 나타내는 것이다. 크로스오버를 크게 나누자면 패시브 크로스오버 네트워크와 액티브 크로스오버로 나눌 수 있는데, 과연 어떠한 역할을 하는지 알아보도록 하자. 카 오디오에서 사용하는 크로스오버는 앰프나 헤드유닛, 스피커 등의 중요 기기 이외에 EQ와 함께 많이 사용되는 보조 기기라 할 수 있다. 넓은 의미의 크로스오버는 스피커에 사용하는 패시브 네트워크를 포함한다. 앰프를 기준으로 앰프 앞부분에 사용하는 것을 액티브 크로스오버라 하고, 앰프 뒷부분에 사용되는 것을 패시브 크로스오버 혹은 네크워크라고 짧게 말하기도 한다. 네트워크는 스피커를 구입하면 함께 세트로 들어있어서, 스피커의 고음과 저음을 분리해주는 역할을 한다. 여기에는 저항과 콘덴서, 코일로 이루어져있으므로 이러한 부품들을 패시브 소자라고 하기 때문에 패시브 크로스오버라 부른다. 콘덴서는 신호의 고음을 잘 통과해주고, 저음을 막아내는 기능을 갖고 있다. 그래서 콘덴서가 사용된 곳에서는 하이패스를 시킨다고 말한다. 코일은 저음을 잘 통과시키고, 고음을 막아내는 역할을 한다. 그래서 콘덴서는 트위터의 기능에 매우 중요한 역할을 하고, 코일은 우퍼에 중요한 역할을 한다. 네트워크에서 콘덴서의 종류에 따라 고음특성이 달라진다는 것은 콘덴서가 갖고있는 고유 기능중에서 고음을 충실하게 잘 전달하는 기능을 얼마나 잘 해내느냐에 따라 콘덴서의 좋고 나쁨을 말하기도 한다. 한편 콘덴서와 함께 사용되는 트위터 보호기능이 있는데, 이것은 트위터에 공급되는 신호중에 찌그러짐이 심한 신호가 들어가게 되면 갑자기 과부하를 만들어 트위터로 흐르는 전류를 차단해버려서 트위터의 파괴를 막아준다. 우퍼에 연결되는 코일은 그 용량에 따라 주파수 컷팅이 달라지는데, 일반적으로 코일을 감는데 있어서 철심 코어를 사용하여 코일의 L값을 높이는데, 그 철심 코어보다는 공심 코일이 더 효과가 좋다고 한다. 코일의 굵기가 가늘면 큰 출력이 전달되었을 때 많은 열이 발생되어 네크워크가 녹아버리는 현상도 발생되므로 네트워크는 그 스피커의 앰프용량에 맞추어 코일의 굵기를 맞출 필요가 있다. 그래서 우리가 어떤 스피커를 선정했을 때 그 스피커가 받아들일 수 있는 앰프의 출력을 확인해보아 그 용량에 맞추어 사용해야한다. 과다한 앰프 용량을 사용하게되면 코일에 열이 발생되어 네크워크의 파손으로 이어진다. 반대로 너무 작은 용량의 앰프를 사용하게되면 스피커에 들어오는 신호가 찌그러짐이 발생되어 스피커의 파손으로 이어질 수도 있다. 따라서 스피커나 앰프의 선정시 전문가의 도움을 받아야한다. 네크워크에 사용되는 저항은 대부분 고음의 세기를 조정하기 위해 사용된다. 사람에 따라서 고음의 세기를 바꾸어줄 필요가 있다. 너무 강한 고음은 귀를 자극하게되고, 장시간 청취시 피곤하게 만든다. 하지만 사람에 따라 강한 고음을 원하는 경우도 있다. 이러한 고음의 세기를 2∼3단계로 만들어 청취자의 취향에 맞추도록 되어있다. 앰프 앞단에 연결되는 크로스오버는 위의 네크워크와 달리 액티브 크로스오버라 부른다. 일반적으로 크로스오버라 함은 이를 의미한다. 크로스오버는 앰프에 내장되기도 하지만 별도의 기기로 판매되고 있다. 가장 많이 사용되는 것은 서브우퍼와 프론트·리어 스피커의 저음을 나누어주는 것이다. 사용목적은 프론트 스피커가 초저음까지 낼 수 없는 환경에 놓여있어서 낼 수 없는 저음을 잘라내면 스피커의 작동이 훨씬 원활해진다. 예를 들면, 프론트 스피커는 90Hz 또는 100Hz 이상만 내도록 하고 그 아래 주파수는 서브우퍼에서 내도록 만들어준다. 대표적인 것은 오디오콘트롤의 3XS이다. 이것은 입력이 프론트와 리어가 있고, 출력은 프론트와 리어, 서브 3가지로 나뉜다. 필요한 주파수의 선정은 튜닝시에 시험해보면서 결정하는데, 이것은 칩 방식으로 되어있어서 필요 주파수를 계산하여 저항으로 만든다. 앰프에 내장된 크로스오버는 실제로 사용하기엔 너무 빈약한 것들이 대부분이다. 내가 자르고자 하는 주파수를 정확히 알 수 없게 로타리식으로 되어있어서 대략적인 주파수를 선정할 수밖에 없게된다. 그러나 PPI 제품들은 예외적으로 주파수 조절기에 크릭을 넣어서 표에 의해 원하는 주파수를 고르게 되어있다. 또 다른 크로스오버의 주요한 기기는 멀티형으로 만들 때 사용되는 것이다. 고음, 중음, 저음, 초저음 이렇게 4단계로 나누어 각각의 스피커에 각각의 앰프를 연결하여 정밀한 조정이 가능하도록 된 시스템이다. 이런 크로스오버는 트위터에 약 3∼4kHz 이상, 중음 스피커에 500∼3000Hz, 우퍼에 80∼500Hz 정도의 주파수를 나눌 수 있게 되어있다. 서브우퍼용은 80Hz 이하의 주파수만 사용하게된다. 각각의 주파수를 더욱 미세하게 조정하는 것은 각각의 칩이나 클릭 볼륨으로 조정하게 되어있다. 이런 크로스오버는 상당히 정밀하고 정교한 카 오디오 시스템을 구성하는데 사용되며 조정은 반드시 음향 분석기(어낼라이저)를 이용하여 행해야한다. 대표적으로 오디오콘트롤사의 4XS는 입력이 4채널의 경우 2웨이 크로스오버로 사용된다. 2웨이는 트위터와 우퍼가 구분되도록 되어있다. 2채널의 경우 3웨이로 구성할 수 있다. 이것은 트위터, 미드레인지, 미드베이스로 나뉜다. 각각의 주파수 변경은 칩을 교환하여 해준다. 원하는 주파수의 칩은 저항을 여러개 연결하여 만들면 된다. 사용되는 저항은 흔히 사용되는 보통제품이다. 약 1/4W 또는 1/8W 되는 것을 사용한다. 이런 저항은 6개를 나란히 칩에 붙여서 만들게된다. 일반 카 오디오 전문점에서 쉽게 만들어 사용하게 되어있다. 또 다른 크로스오버로는 PPI사의 456이 있다. 이것은 4채널 입력에 프론트가 3웨이, 리어가 2웨이, 서브우퍼 이렇게 총 6조의 출력을 얻을 수 있어서 프론트 멀티로 3웨이를 사용하고, 리어 멀티로 2웨이를 사용하게 되어있다. 주파수 조절은 원형 클릭볼륨으로 되어있어서 오디오콘트롤사 제품처럼 칩을 만들지 않아도 되므로 소비자가 직접 쉽게 주파수 조절을 할 수 있게 되어있다. 그런데 크로스오버의 주파수 컷팅은 몇 dB로 되는가도 중요하다. 오디오콘트롤사의 4XS의 경우 옥타브당 18dB로 되지만 PPI사의 456은 12dB로 컷팅된다. 크로스오버는 앰프제조 회사들이 대부분 동시 제조하므로 시판되는 모델들은 매우 다양하다. 선택할 때는 사용목적에 따라서 여러 종류의 기기들이 있으므로 자신이 어떤 용도로 사용할 것인지에 따라서 신중하게 선택해야 한다. 선택시 또 다른 주의사항으로는 크로스오버의 입력감도나 출력감도가 어느 정도 되는지도 알아보아야 한다. 헤드유닛의 출력과의 매칭관계를 검토해 보아야 하고, 앰프의 입력감도와도 문제가 없는지 확인해야한다. 입력이 4채널인지, 2채널인지도 확인해서, 자신의 카 오디오 시스템에 맞추어야한다. 메이커에 따라서 특히, 오디손사의 대부분의 크로스오버는 2채널만이 입력되므로 나중에 4채널 시스템에 적용하여 페이더 기능을 잃어버리는 경우가 발생될 수도 있다. 하지만 프론트·리어의 페이더 기능이 필요없다고 판단되면 2채널 입력기기를 사용해도 무방하다. 페이더 기능은 뒷승객을 위해 많이 사용된다. 사운드의 스테이지를 잡아주기 위해서도 사용되는데, 간혹 리어 사운드가 프론트 사운드를 압도하는 경우가 발생되기 때문이다. 크로스오버를 EQ와 함께 사용할 때는 사용위치를 확인해야한다. 헤드유닛에서 나온 신호를 EQ를 지나게한 다음 크로스오버를 거쳐서 앰프로 들어가게 한다. 크로스오버에는 밸런스 회로가 들어있는 경우도 있는데, 차량에서 발생된 노이즈를 해결해주는 좋은 기능이므로 밸런스 회로가 들어있는 크로스오버를 사용한다면 잡음없는 깨끗한 사운드를 듣게된다. 앰프나 스피커처럼 크로스오버도 성능에 중요한 관계가 있으므로 기본적인 성능이 우수한 것인지 알아볼 필요도 있다. 카오디오 2001 3월호에서...