음향 시스템에서 잡음이 생기는 이유

교회에서 사용하는 음향 시스템에서 잡음이 발생하면 예배에 집중하기가 힘듭니다. 특히 요즘에는 예배를 중계를 하는 교회가 많은데, 인터넷 예배에서는 예배당에서는 잘 들리지 않았던 잡음이 들리고, 이어폰으로는 이 잡음이 더 크게 잘 들려 예배를 포기하는 경우도 생깁니다.
찬양이든 설교든 집중하지 못하게 하는 잡음은 왜 생기는 것일까요?

접지 없는 전기 문제

아마 교회 음향 잡음 문제에서 제일 비중이 높은 부분이 전기 접지 불량에서 오는 것입니다. 그리고 미접지 문제에서의 잡음은 다른 간단한 방법으로 해결하려 해도 안되는 경우가 많은데, 그 이유는 가장 근원적인 부분이기 때문입니다. 근원을 제대로 해결만 하면 앞으로 전기 잡음 문제는 일어날 가능성이 거의 없습니다. 그만큼 공급되는 전기에서 접지는 음향 시스템을 위해서 반드시 필요하고 확보되어야 합니다.

접지(땅에 접지를 하기에 GROUND, 약자로 GND로 보통 표기하고 EARTH로 표기하기도 합니다.)는 누설 전류를 대지로 보내 버리는 역할을 해 누설 전류로 인한 잡음, 오작동, 전자 전기 기기 고장을 예방합니다.
건물의 배전반을 보면 한전에서 보내는 인입선 외에 녹색의 굵은 선이 보입니다. 이것이 접지선이고 이 접지선은 한전이 설치해 주는 것이 아니라 건물 건축 시 건물을 올리기 전 땅을 파고 구리 접지봉이나 접지 판, 또는 접지 메쉬를 정해진 깊이 이상에 묻고 거기에 접지 케이블을 용접해 배전반으로 보내게 됩니다. (오래된 건물의 경우 이런 기초 접지 공사 자체가 안 딘 경우가 종종 있습니다.)

이 접지 원선이 배전반(또는 분전반)에 들어와야 합니다. 최근에 방문한 교회에서는 이 원선이 없이 각 콘센트로 나가는 접지선만 있어서 실제 접지는 전혀 안되는 경우가 있었습니다. 컨센트에서는 접지 테스터기로 확인하면 접지가 되어 있다고 표시가 되나 실제로는 안 되는 헛헙지인 경우였습니다. 반대로 접지 원선은 들어와 있으나 콘센트로 나가는 접지선이 없는 경우는 더 자주 볼 수 있습니다.

접지 문제에 있어서 위와 같은 경우에는 건물주가 건물주 비용으로 고쳐줄 의무가 있습니다.

접지가 안되면 정확히 60Hz의 잡음이 생깁니다. 이는 우리나라 발전 방식이 초당 60회 회전하는 발전기에서 나오기 때문입니다.

접지가 안되어 잡음이 나오는 상태로 계속 운용할 경우 음향 장비의 노이즈는 기본이고, 각종 전기 전자 기기에 누설 전류가 흘러 전자 소자들이 빨리 상하게 됩니다. 그래서 PC, TV, 냉장고 등이 일찍 고장이 나고 수명이 짧아지게 됩니다.

교회의 음향 영상 시스템이 고가인 관계로 누설전류로 인한 잡음 외의 피해는 상당합니다. 음향에서는 누설 전류로 인한 작은 잡음이 생기다가 음향 기기 고장으로 인한 더 큰 잡음이 생기고, 믹서 입출력 채널이 먹통이 되면서 수명까지 줄어들게 됩니다. 영상에서는 화면에 영상 노이즈가 끼이기도 하고 역시 쉽게 고장이 나고 수명이 짧아집니다.

따라서 음향 영상의 베이스가 되는 전기가 제대로 시공되는 것이 가장 기초이고 중요합니다. 전체 음향의 품질을 좌우하는 것이 전기이니만큼 접지의 유무가 음향 시스템에서 제일 중요합니다.

접지가 없어 발생하는 잡음은 전기 전문가에게 의뢰해 접지 공사를 하지 않으면 고칠 방법이 거의 없습니다. (음향 전문가가 해결해 주는 것이 아니라 반드시 전기 자격증이 있는 전기 전문가에게 의뢰하셔야 합니다.)

상가 임대를 한 교회의 경우, 접지 문제의 해결은 건물주가 건물주 비용으로 해결해 줘야 합니다. 접지가 안되면 음향 잡음 문제도 있지만, 전반적으로 모든 전기 전자 제품의 수명과 성능에 영향을 미치기 때문입니다.

전기 케이블로 인한 유도 전류

마이크/라인 케이블이나 멀티 케이블과 나란히 전기 케이블이 가까이 있게 되면 전기 케이블의 높은 전류로 유도 전류가 만들어져 높은 주파수 대역에 잡음이 만들어 집니다. 자가 시공의 경우 흔히 보게 되는 문제입니다.

시공 시 충분히 이격 시켜야 하며, 이격 시키기 힘든 경우는 차폐를 할 수 있는 방안을 세워야 합니다.

전자 악기와 찬송가 반주기

현대 예배에서는 전자 악기가 필수입니다. 작은 교회에서는 반주자가 없어 찬송가 반주기를 사용합니다. 그런데 이런 전자 악기에서의 출력은 접지가 없는 불평형 타입이라(Unbalanced) 외부 잡음에 취약하여 케이블이 5m 이상만 되어도 잡음이 발생합니다.
이럴 경우는 Direct Box라는 장치를 사용해 평형 출력으로 바꾸어서 평형 타입 케이블인 마이크 케이블로 믹서쪽으로 신호를 보내면 해결이 됩니다.

가끔 Direct Box(줄여서 DI Box라고도 함)를 연결 했는데도 잡음이 난다고 하시는데, 이럴 경우는 DI Box에 있는 GND/Lift 스위치를 반대로 해 주면 잡음이 사라집니다.(이 경우는 음향과 전자 악기 등이 이중으로 접지가 되어 Ground Loop라는 구조가 되어 잔류 전류가 빠져 나가지 못하는 경우가 생겨 한 쪽에서 끊어 주어야 하는데 GND/Lift 스위치가 그 역할을 합니다.)

컴퓨터

그 외 PC나 노트북에서 믹서로 소리를 보낼 때, 오디오 아웃 출력 단자인 헤드폰 단자에서 믹서로 연결하는 경우 쉽게 잡음이 발생합니다.

컴퓨터의 설계가 고품질 오디오 출력을 위해 만들어지지 않았기 때문에 이런 문제가 쉽게 발생합니다.

특히 저가의 메인 보드를 사용한 저가 PC는 시간이 갈 수록 잡음이 점점 더 커지는 경향이 있습니다. 컨덴서 소자를 고급으로, 또 많은 숫자가 들어간 메인 보드가 낫지만, 단가가 많이 올라가기에 이 방법 보다는 아래 방법을 추천 드립니다.

근본적으로 잡음을 제거하려면 오디오 인터페이스나 USB 타입의 DI Box를 사용해야 합니다. 어떤 분들은 PC에 사운드 카드를 설치하면 된다고 하시는데, 사운드 카드 출력이 불평형 방식이라 잡음에서 자유롭지 못합니다.

음향 기기의 고장

음향 기기가 내구 연한이 지나면 내부 주요 전자 소자인 커패시터부터 고장이 납니다. 커패시터는 컨덴서라고 불리기도 하는데, 누설 전류를 잡아 두는 저수지 역할을 합니다. 커패시터가 고장이 나면 누설전류들이 많아져 전자 소자들을 고장내고 잡음을 만듭니다. 음향 기기의 음질과 수명은 이 커패시터의 품질과 용량, 수량에 달려 있습니다. 저가 제품은 그 만큼 커패시터를 적게 사용하고 품질이 낮아 빨리 잡음이 생기고 고장이 나며 수명이 짧습니다.

이런 회사 제품을 열어보면 동급 타사 제품에 비해 충격적일 만큼 커패시터를 적게 써 단가를 낮추는데, 이 때문에 음질과 수명이 짧을 수밖에 없습니다. 싼 것이 비지떡이란 말이 맞는 경우입니다. 그러니 믹서나 앰프 등 주요 음향 장비는 동급의 비슷한 가격대의 제품을 구입하셔야지, 예산이 적다고 최고 저렴한 제품을 사시다가는 결국 1#년 내에 또 다시 제품을 새로 사야 해서(예전과 같이 또 최저가 제품을 살 수는 없는) 결국 돈을 아끼려다 낭비하게 되는 결과가 되어버립니다.

케이블과 커넥터 문제

첫 번째는 케이블에서 커넥터 안의 냉납 문제로 인한 잡음입니다.

케이블 제작 시 커넥터에서 냉납으로 인한 접촉 불량이 나면 커넥터를 끼울 때나 움직이면 큰 잡음이 발생합니다.

냉납(Cold joint soldering)은 납땜 시 납땡이 되는 모재가 충분히 가열되도록 납이 묻은 인두를 대고 케이블을 붙여야 하는데, 모재가 되는 단자에 급히 붙여버려 납이 표면만 붙어 있어서 나중에 시간이 지나고 충격을 받으면 납땜이 된 부분이 떨어지는 것을 말합니다. 그리고 납의 양을 충분하게 해서 모재가 가열되게 해서 붙여야 합니다.

두 번째는 접지가 안된 케이블입니다.

케이블 제작에서 접지선 역할을 하는 1번 선을 커넥터 1번에 연결하지 않게 되면 불평형(Unbalance) 케이블이 되어버려 접지 효과가 사라져 전기 잡음에 취약하게 됩니다.

세 번째는 쉴드가 없는 케이블 사용입니다.

Sheild가 없는 저가 케이블을 사용한 경우 전자파를 잡는 안테나가 되어버려 잡음이 발생합니다. 심한 경우는 라디오 전파가 잡히기도 합니다. 이는 접지가 없는 긴 케이블이 안테나 역할을 하기 때문입니다. 단, 레벨이 높은 스피커 케이블은 예외라 판매되는 스피커 케이블에서는 Sheild가 없습니다. 마이크 케이블, 라인 케이블, Y 케이블 등 입력부에 연결하는 케이블은 반드시 Sheild가 되어야 합니다. 저가의 케이블은 Sheild가 안되어 있으니 싸다고 사용하다가는 쉽게 잡음이 생겨버립니다.

넷 째는 잘 못된 케이블 감기로 인한 문제입니다.

케이블을 감는 정확한 방법을 모르고 한 방향으로만 돌돌 감는 것을 계속 하다 보면 나중에 풀면서 선이 끊어져 접촉 불량이 생겨 잡음이 발생하기도 합니다. 그러므로 케이블 감기에 관한 제대로 된 방법을 방송실 담당자와 찬양 팀원들이 반드시 숙지하는 것이 필요합니다. 케이블 비용이 얼마 안 들거라 생각하지만 의외로 비용이 들어가기에 쉽게 버리는 소모품이 안되도록 제대로 된 관리를 하셔야 합니다.(저가의 케이블은 품질이 그만큼 많이 떨어집니다.) 유튜브에 보시면 마이크 케이블 감는 법에 대해 여러 좋은 영상들이 올라와 있으니 참고하시면 좋겠습니다.

다섯째는 커넥터 불량으로 인한 문제입니다.

커넥터가 불량이면 접촉 불량 문제로 잡음이 발생합니다. 비슷한 부분으로 강단 구즈넥 마이크 베이스에 마이크가 잘 꽂히지 않아 유격이 생기면 잡음이 발생합니다. 베이스 불량이면 교환 받으시거나 고쳐야 합니다. 마이크 베이스 커넥터의 유격 문제가 아니라 A사 마이크 베이스를 B사 마이크에 사용했을 때, 전류량 등이 서로 맞지 않아 ON/OFF 스위치 작동 시 잡음이 발생하기도 합니다. 이럴 경우는 서로 맞는 마이크 베이스를 사용하셔야 합니다.

게인 스트럭처 실패

소리의 레벨을 제대로 잡지 못하면 이로 인해 잡음이 발생합니다.

2가지 유형의 잡음이 발생할 수 있는데 Gain 레벨 과잉일 때(Peak를 넘을 때) 나타나는 Distortion Noise와 Gain 레벨이 너무 작아 페이더 이후에서 소리를 키울 경우 믹서 회로 자체가 가지는 작은 Floor Noise가 같이 증폭되어 발생하는 Hum Noise입니다.

1) Peak Noise 피하기

각 입력 채널에 있는 PFL버튼(또는 Solo, CUE 버튼)을 누르면 개별 입력의 레벨을 LED 메터로 확인할 수 있습니다. 디지털 믹서의 경우 맨 위 0 에서부터 아래로 -18dBFS의 Headroom이라는 여유를 두어야 하고, 아날로그 믹서의 경우 22dBU의 헤드룸을 두어서 Peak로 인한 찌그러진 노이즈가 뜨지 않게 Gain 다이얼을 조정해 평균 레벨 관리를 하셔야 이런 잡음이 발생하지 않습니다.

전자 악기 등의 Line 입력은 마이크 입력보다 레벨이 100~1000배정도 크기 때문에 DI Box에서 Pad 스위치를 이용해 -20dB 이상 줄이거나, 믹서에서 Pad 스위치를 누르거나 Line 입력 단자로 받으셔야 합니다. 안 그러면 너무 큰 레벨로 쉽게 Peak가 되어 Distortion된(찌그러진) 잡음이 발생하게 됩니다.

2) Floor Noise 피하기

위와는 반대로 Gain 레벨을 너무 작게 잡고 이후 믹서의 Fader와 파워 앰프에서 소리를 키우면 “솨~”하는 잡음이 생기게 됩니다.

특히 새벽기도회 같이 조용할 때 스피커에서 나오는 잡음을 잘 들을 수 있습니다.
모든 전자기판에는 근본적으로 생기는 바닥 잡음(Floor Noise)가 있습니다. 그래서 이 작음 플로어 노이즈와 음향 전기 신호의 격차를 Gain을 올려 크게 두지 않으면 뒤에서 키울 때 플로어 노이즈도 같이 키워지게 됩니다.

따라서 믹서 첫 단에 작은 음향 전기 신호를 증폭하는 Pre-Amp 의 증폭을 Head Room을 위 1)번과 같이 주는 정도로 증폭시키면 플로어 노이즈에서도 해방되고 Peak 노이즈에서도 해방됩니다. (이 때 Fader는 0 또는 U로 표시된 레벨에 맞추고 Gain을 조정하시기 바랍니다.)
이렇게 증폭시켰을 때 소리가 너무 크면 파워 앰프 레벨을 줄여야 합니다.

모터 잡음

엘리베이터 작동 시에만 들어오는 잡음은 원인이 엘리베이터 모터로 인한 것입니다. 큰 건물에서는 엘리베이터 전용 전기로 분리해 설계를 하지만, 작은 건물에서는 그렇지 못하기 때문입니다. 해당 엘리베이터 사에 연락해 엘리베이터 3상 모터에 노이즈 필터를 설치 받아야 합니다. 건물이 오래 안되었다면 무상 처리가 되지만, 오래 된 건물은 비용이 들어갑니다.

다른 방법으로는 분전반에서 첫 번째 차단기에 복권식 AVR을 달아 거기에서 나오는 전기로만 음향 시스템을 사용하는 것입니다.

비슷한 원인으로 다른 층의 치과 장비(모터)를 사용할 때 잡음이 타고 들어오는 경우도 분전반에서 첫 번째 차단기에 복권식 AVR을 달아 거기에서 나오는 전기로만 음향 시스템을 사용해 해결합니다.

전파 혼선

무선 마이크를 사용할 때에는 주파수 법에 정한 200MHz 대역, 900MHz 대역, 2.4GHz 대역, 5.8GHz 대역에 해당하는 무선 마이크를 사용해야 합니다. 기존에 많이 사용하던 700MHz 대역은 전파법으로 사용하면 과태료를 물뿐만 아니라, 현재 LTE와 UHD TV, 국가 비상 방송망으로 사용하고 있기에 잡음이 당연히 생깁니다.

정한 주파수 대역의 무선 마이크를 사용하더라도 잡 전파들이 항시 있기에 무선 마이크에서 잡음이 자주 생기면 주파수 채널을 바꿔 피해야 합니다. 2대 이상의 무선 마이크를 사용할 때 서로 너무 인접한 주파수를 사용하게 되면 주 주파수 주변에 기생 주파수가 생겨 서로 방해를 일으켜 잡음이 쉽게 발생합니다.

저희 같은 경우, 시공이나 튜닝 할 때 주파수 스캐너로 이를 탐지해 최적의 주파수로 재설정 합니다. 그러나 이것은 고정이 아닙니다. 몇 달 전 대기업 그룹 산하 연구소 내부 웨비나 행사 음향을 진행할 때, 기존의 무선 마이크가 혼선이 없다고 시설 담당자가 말했지만, 주파수 스캐너로 탐지한 결과 여러 주파수가 무선 마이크의 주파수 인근에 발생하여 주파수를 재조정하였습니다. 이처럼 설비 처음에는 혼선이 없다가도 나중에 외부 환경의 변화로 혼선이 얼마든지 생길 수 있습니다. 특히 상가 밀집 지역에서 인근 교회와 노래방의 무선 주파수가 쉽게 겹치므로 미리 자주 체크를 하고 혼선이나 잡음이 발생하면 빨리 주파수 채널을 바꿔야 합니다.

디지털 음향 장비들에서의 잡음

1) Sync 문제로 인한 잡음

복수의 디지털 음향 장비들을 디지털로 연결해 사용할 때 모든 장비가 Sync가 맞아야 합니다.
이것이 틀어지면 Zitter Noise가 발생합니다.

마치 콩 볶는 듯한 탁탁 거리는 잡음 형태가 흔합니다.

이럴 경우는 외부 동기화 장치인 Wordclock을 구입해 이것을 동기화를 하는 Master로 하고 나머지 장비는 Slave로 하면 해결이 됩니다.
그리고 이런 장비들을 직렬로 많이 연결하면 조금씩 시간차가 쌓이니 단일 직렬 연결은 피하시기 바랍니다.
시간차를 줄이면 줄일 수록 품질 좋은 Wordclock이며 음질 개선이 되기에 이 부분도 고려해 구입하시기 바랍니다.

2) Convertor 고장으로 인한 잡음

흔치 않은 경우이나 디지털 믹서에서 아날로그 음향 신호를 디지털 음향 신호로 바꾸거나(입력측), 그 반대로 디지털 음향 신호를 아날로그로 바꾸는(출력측) 컨버터가 고장나 잡음이 발생하기도 합니다.
여러 디지털 음향 장비를 연결해 사용하는 경우가 아니고 다른 곳에서의 잡음 원인도 없을 때 의심을 해 봐야 하는 부분입니다.

영상 장비

LED 전광판에서도 여러 잡음이 발생합니다. 제대로 된 제작사라면 차폐를 잘하여 큰 문제가 없지만, 가끔 그렇지 못한 경우가 있습니다. 일단은 LED 스크린 근처에 무선 마이크 수신기를 가까이 놓지 않는 것이 좋습니다.

HDMI 증폭기 등 영상 장비에서도 전자파가 생기니 인근에 음향 장비나 케이블이 가까이 있지 않도록 설비 하는 것이 좋습니다.

결론

위와 같이 잡음은 다양한 이유로 발생합니다. 현장을 가 보면 한 가지 이유가 아닌 복합적인 이유로 발생하기도 합니다. 제 글을 보셔서 이제 잡음이 발생하는 이유를 알고 간단한 문제는 스스로 해결하실 수 있습니다만, 복합적인 잡음의 문제는 파악하기 어렵습니다. 이런 경우는 저희 연구소를 부르시면 잘 해결해 드릴 수 있습니다. 다만 미접지로 인한 문제는 상가 교회라면 건물주에게 우선 해결 요청을 하셔야 하고, 자가 건물이라면 전기 전문가를 통해 접지 설비 시공을 먼저 하셔야 합니다.
새로 음향을 시공하는 경우 이런 부분을 다 점검 및 고려한 후 설계하고 시공할 수 있는 곳에 맡겨야 합니다. 업체가 상담하러 와서 전기 배전반도 살피지 않는다면(접지 체크) 가장 기초가 되는 잡음 문제 관리에서부터 모르는 것입니다.
저희 연구소에서 꼼꼼히 살펴드리니 시공을 고려하시는 교회에서는 연락 주십시오.

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© 하이테크 예배 신학 연구소 소장 우한별 목사

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