디지털 케이블에 대한 짧은 생각

USB 케이블과 LAN 케이블은 0과 1로 이뤄진 디지털 신호를 전송한다. 하지만 동시에 아날로그 전압과 전류 특성을 그대로 가진 케이블이기도 하다. 예를 들어 2000년 4월 27일에 개정된 650쪽짜리 USB Specification 문서는 USB 송수신 신호에 대한 전기 특성을 다음과 같이 규정하고 있다(D+, D-는 USB 데이터 송수신 담당 케이블 및 단자)

• USB는 차동 데이터를 보내고 받는다 : USB uses a differential transmission pair for data.
• 1 신호를 보낼 때는 D+에 그라운드 기준 2.8V 이상, D-에 3.6V 기준 0.3V 미만의 전압이 걸려야 한다 : On low and full speed devices, a differential ‘1’ is transmitted by pulling D+ over 2.8V with a 15K ohm resistor pulled to ground and D- under 0.3V with a 1.5K ohm resistor pulled to 3.6V.
• 0 신호를 보낼 때는 D-에 2.8V 이상, D+에 0.3V 미만의 전압이 걸려야 한다 : A differential ‘0’ on the other hand is a D- greater than 2.8V and a D+ less than 0.3V with the same appropriate pull down/up resistors.
• 받는 쪽에서는 D+ 전압이 D-보다 200mV 이상 높을 때 1로 인식하고, 200mV 미만일 때는 0으로 인식한다 : The receiver defines a differential ‘1’ as D+ 200mV greater than D- and a differential ‘0’ as D+ 200mV less than D-.

여기서 알 수 있는 것은 각 선재에 0과 1이라는 ‘추상적인’ 비트가 흐르는 것이 아니라, 아날로그 케이블과 마찬가지로 각 선재에 전압이 걸려 전류가 흐른다는 것. 때문에 USB 케이블이든, LAN 케이블이든 디지털 케이블은 아날로그 케이블과 마찬가지로 인덕턴스, 커패시턴스, 임피던스 값을 가질 수밖에 없고, 이는 디지털 케이블의 타이밍 에러인 지터(jitter)에 결정적 영향을 미친다는 것이 필자의 첫 번째 생각이다.

두 번째는 전자파 노이즈(EMI, RFI) 관련이다. 사실, 웰메이드 USB 케이블이나 LAN 케이블로 업그레이드했을 때 청감상 가장 큰 변화는 음이 깨끗하고 개운하며 배경이 정숙해진다는 것. 개인적으로는 해당 디지털 케이블과 단자에 끼어든 전자파 노이즈를 지오메트리나 절연, 쉴딩 등의 방법으로 차폐시킨 이득이 아닐까 싶다. 따지고 보면, LAN 케이블의 경우 전체 8개 선재가 2개씩 꼬여있는데, 이 역시 외부 ‘동상' 노이즈를 서로 상쇄시키기 위한 것이다.

헤밍웨이 Z-core USB, LAN Cable

이번 리뷰의 주인공은 대한민국 케이블 브랜드 헤밍웨이(Hemingway)의 Z-core USB 케이블과 Z-core LAN 케이블이다. Z-core는 2019년에 나온 헤밍웨이 최상위 시리즈로, 디지털 케이블은 2023년 5월 현재 USB와 LAN, 2종이 마련됐다. 아날로그 케이블이 최상위 오메가(Omega), 시그마(Sigma), 베타(Beta), 알파(Alpha) 순으로 등급이 나눠지고 이에 따라 커넥터와 스플리터 색상이 다른데 비해 디지털 케이블은 한 종류씩만 있다.

Z-core USB와 Z-core LAN 케이블은 일단 겉보기에 길이 1.5m에 일반적인 USB, LAN 케이블 표준 디자인과 구조를 취했다. Z-core USB는 수신단자에 USB-A 타입, 송신 단자에 USB-B 타입을 썼고, 내부 선재는 D+, D-, +5V, Ground, 4개로 이뤄졌다. Z-core LAN은 송수신 RJ45 단자에 핀 접촉력이 좋은 독일 텔레가트너(Telegartner) 단자, 내부 선재는 2개씩 페어를 이룬 8개 선재로 이뤄졌다.

좀 더 짚고 넘어가자. 일반적인 USB 케이블은 4개 선재로 이뤄졌다. A타입 단자의 경우 정면에서 봤을 때 왼쪽부터 4번(GND), 3번(Data+), 2번(Data-), 1번(+5V)이고, B타입 단자의 경우에는 역시 정면에서 봤을 때 위쪽에 1번(+5V), 2번(Data-), 아래쪽에 4번(GND), 3번(Data+) 핀이 마련됐다. 케이블 안에 들어간 선재는 +신호선이 그린, -신호선이 화이트(또는 골드), +5V 전원선이 레드(혹은 오렌지), 그라운드선이 블랙(혹은 블루)이다.

일반적인 LAN 케이블은 기본적으로 연선(stranded) 또는 단선(solid) 8가닥이 들어있고, 케이블 양 끝 수컷 단자는 RJ45 커넥터를 쓴다(RJ : Registered Jacket). LAN 케이블에는 또한 전송 속도와 대역폭과 관련해 산업 표준이 있는데(CAT : Category), CAT5/CAT5e(100Mbps, 100MHz), CAT6(1Gbps, 250MHz), CAT6a(1Gbps, 500MHz), CAT7(10Gbps, 600MHz) 등이다.

RJ45 커넥터와 케이블 안의 8가닥 선재를 연결하는 방법은 T568B 표준의 경우, 왼쪽부터 1번 핀에 피복 색상과 무늬를 기준으로 o(오렌지 띠+흰색), 2번 핀에 O(오렌지), 3번 핀에 g(그린 띠+흰색), 4번 핀에 B(블루), 5번 핀에 b(블루 띠+흰색), 6번 핀에 G(그린), 7번 핀에 br(브라운 띠+흰색), 8번 핀에 BR(브라운) 선재와 연결된다.

각 선재의 용도를 살펴보면, 신호 송신 선재는 1번(+)과 2번(-), 신호 수신 선재는 3번(+)과 6번(-). 결국 피복에 오렌지색이 들어간 두 선재가 송신용, 파란색이 들어간 두 선재가 수신용이다. 나머지 4개 선재는 당초 신호 송수신에 관여하지 않는 전원선(4번과 5번이 DC+, 7번과 8번이 DC-)이었지만 CAT6(1Gbps) 이상 표준에서는 이들도 신호 송수신에 모두 투입된다.

구리/은금 합금 도체, 6겹 차폐, FMCF, 3파장/5파장, 3웨이

다음은 헤밍웨이 Z-core 두 디지털 케이블에만 베풀어진 사항들이다. 미리 밝혀두지만 두 디지털 케이블 역시 도체나 절연, 쉴드, 지오메트리 등에서 XLR/RCA 인터케이블이나 스피커케이블 같은 Z-core 아날로그 케이블과 크게 다르지 않다. 헤밍웨이의 대표 기술인 FMCF, 멀티웨이 전송, 3파장/5파장 기술도 고스란히 이식됐다.

헤밍웨이가 공개한 Z-core 디지털 케이블 내부 모습을 보면, 가장 안쪽에 1차 절연을 끝낸 30~60개에 달하는 도체가 있다. 도체는 구리(Copper)와 금은 합금(Silver-Gold alloy). 헤밍웨이가 정확히 공개는 안했지만, USB 케이블은 이들 선재를 4개 묶음으로, LAN 케이블은 8개 묶음으로 나눈 뒤 차폐에 나선 것으로 짐작된다.

차폐는 이들 선재를 뒤퐁이 개발한 절연체 테플론(Teflon)으로 감싼 뒤, 이어 우레탄(Urethane), 고무(Rubber), 실드(Shielding), 실리콘(Silicon), 나일론 네트(Nylon Net)로 최종 마감했다. 결국 총 6겹으로 차폐가 이뤄진 셈인데, 이 차폐재에 헤밍웨이의 대표 기술인 FMCF(Frequency Modulation Cavity Fundamentals. 주파수변조공동화원리) 기술이 투입됐다.

FMCF는 ‘구멍'(cavity)에서 짐작할 수 있듯이 에어 인슐레이터에 일정 간격을 두고 낸 구멍을 통해 도체에서 발생한 전자기장을 컨트롤한다는 발상. 기술 이름에 ‘주파수 변조'(frequency modulation)가 들어간 것은 FMCF가 전자기장 뿐만 아니라 여러 다양한 주파수 변조도 컨트롤할 수 있기 때문이다. 이는 헤밍웨이에서 공개한 FMCF 그림을 보면 어느 정도 파악할 수 있다.

이 밖에 Z-core USB, LAN 케이블에는 기음과 배음을 나눠 전송하는 ‘3파장/5파장’(Three/Five Wavelength) 구조와 고음과 저음, 앰비언스, 역기전력 등을 나눠 전송하는 ‘멀티웨이’(Multi-way) 전송 방식이 투입됐는데, 이는 FMCF와 마찬가지로 두 디지털 케이블에 대한 헤밍웨이의 접근 방식이 기존 아날로그 케이블과 크게 다르지 않다는 것을 의미한다.

다만 멀티웨이 전송 방식의 경우 Z-core 아날로그 케이블에 투입된 5웨이 대신 3웨이를 채택했는데, 이는 USB, LAN 두 디지털 케이블뿐만 아니라 Z-core 이름을 달고 나온 아날로그 점퍼 케이블과 포노케이블에도 똑같이 베풀어졌다.

시청

필자의 시청실에서 진행한 헤밍웨이 Z-core USB, LAN 케이블 시청에는 네트워크 렌더러로 솜의 sMS-200 Ultra, 업샘플러로 코드의 Hugo M-Scaler, DAC로 마이텍의 Manhattan II DAC을 동원했다. 프리앰프는 패스의 XP-12, 파워앰프는 일렉트로콤파니에의 AW250R, 스피커는 PMC의 fact.12 Signature.

시청 방법은 먼저 기존 LAN 케이블과 USB 케이블로 들어본 후, LAN 케이블을 Z-core LAN으로 바꿔 다시 들어보고, 이후 USB 케이블까지 Z-core USB로 바꿔 음질 변화를 추적했다. 최종적으로는 다시 기존 LAN과 USB 케이블로 교체해 헤밍웨이 케이블의 빈자리를 확인했다. LAN 케이블은 벽체에서 솜으로, USB 케이블은 솜에서 코드로 연결된다. 음원은 룬으로 코부즈 스트리밍 음원을 들었다.

아티스트   Seong-Jin Cho
곡   Suite for keyboard Vol.1, No.2 in F major, HWV 427
앨범   The Handel Project

랜 케이블을 Z-core LAN으로 바꾸자 입자가 고와지고 음의 표면이 매끄러워진다. 매번 느끼는 것이지만 케이블 비청은 시작 전에는 분간이 될까 우려스럽지만 막상 시작하면 생각 이상으로 큰 차이가 난다. 피아노 연주가 보다 생동감이 넘치고 무대도 약간 뒤로 물러섰다. 음의 쿠션감도 좋아졌다. 상대적으로 기존 LAN 케이블 때는 음이 뻣뻣하고 강성 일변이었다. 배경 역시 칠흑처럼 조용해졌다.

USB 케이블도 Z-core USB로 바꿨다. 재생음이 보다 적극적이고 활달하며 액티브해졌다. 피아노의 실체도 더욱 분명해졌다는 인상. 저음을 담당하는 왼손 건반음도 형체가 또렷해졌고, 재생음의 전체적인 톤이 모노톤에서 컬러톤으로 바뀌었다. 피아노 음이 끊긴 순간에 찾아든 적막감이 하도 대단해서 순간 전기가 나간 줄 알았다. 2악장은 보다 온화하고 물 흐르듯 자연스러운 음을 들려줬다.

끝으로 헤밍웨이 케이블을 빼고 기존 두 케이블을 투입하니 음의 윤곽선은 색이 번지고 무대 앞에는 막이 끼었다. 왼손 건반음 역시 펑퍼짐하고, 무대는 평면적으로 바뀌었다.

아티스트   Diana Krall
곡   No Moon At All
앨범   Turn Up The Quiet

Z-core LAN 케이블로 바꾸니 기존 케이블이 상대적으로 우악스러운 음을 내줬다는 것을 비로소 알게 된다. 베이스의 저음은 단단하고 골격이 튼실해졌다. 악기 이미지도 훨씬 선명해진 상황. 다이애나 크롤의 치찰음도 줄어서 보다 편안한 마음으로 노래를 듣게 된다. 이어 등장한 피아노는 맑고 투명한 소리. 스트리밍 음원 재생에서 LAN 케이블이 이 정도로 큰 역할을 하는가 다시 깨닫게 됐다.

USB 케이블까지 Z-core USB로 바꾸니 베이스 현을 뜯는 손의 위치가 ‘갑자기’라고 할 만큼 선명하게 파악되고, 각 악기와 보컬의 이미지는 더욱 핀포인트로 맺힌다. 치찰음은 완전히 사라졌고, 정보량이나 색채감도 훨씬 늘어났다. 피아노 오른손 건반음이 보다 깨끗하고 맑게 들린 것도 이 때문인데, 마치 스피커 트위터를 업그레이드한 것 같다.

기존 LAN 케이블과 USB 케이블을 투입하면 베이스가 내는 음들이 비만에 걸린 것 같고, 피아노는 ‘투명’이나 ‘맑음’과는 거리가 먼 소리로 바뀌었다.

아티스트   Olafur Arnalds, Alice Sara Ott
곡   Eyes Shut - Nocturne in C Minor
앨범   The Chopin Project

Z-core LAN으로 교체하면 녹음 당시에 끼어든 여러 소리나 소란스러움이 생생하게 파악된다. 역시 LAN 케이블 교체에 따른 최고의 효과는 SN비의 증가다. 바이올린의 통울림도 더 잘 느껴지고, 고음에서 저음으로 활강하는 느낌도 더 잘 살아난다. 전체적으로 재생음의 텐션이 좋아져서 기존 LAN 케이블은 상대적으로 경직된 음을 낸 것 같다.

Z-core USB까지 투입하면 바이올린이 더욱 많은 소리를 들려주는 것이 이제 비로소 진짜 악기를 듣는 것 같다. 활이 현에서 떨어질 때 순간적으로 들리는 마찰음도 생생하게 포착된다. 맞다. USB 케이블 교체에 따른 최고의 효과는 ‘리얼함'과 ‘생생함’의 증가다.

기존 두 케이블로 다시 들어보면 피아노가 처음 내는 음부터 지저분해지고 SN비도 망가졌다. 바이올린 소리는 통울림 없이 그냥 현만을 긁는 것 같다. 한마디로 그윽하고 다채로운 표정이 사라졌다. 그러고 보니 재생음의 다이내믹 레인지도 크게 좁아지고 말았다. 헤밍웨이 케이블 반납 후에는 다시 이 케이블들을 들어야 한다고 생각하니 ‘이거 큰일 났군'이라는 말이 저절로 나온다.

아티스트   Marcus Miller
곡   Trip Trap
앨범   Laid Black

Z-core LAN 케이블로 바꾸니 무대가 입체적으로 바뀌고, 이렇게 많은 악기들이 있었나 싶을 만큼 악기 수가 늘어났다. 한마디로 음수와 무대에서 큰 변화가 생긴 상황. 마치 어느 날 갑자기 백화가 흐드러지게 만발한 봄날 같다. 전기 베이스 기타의 저음도 더욱 탄력적이고 리드미컬하게 바뀌었다.

Z-core USB 케이블까지 투입하니 재생음에 힘이 붙고 근육질로 바뀐다. 음이 야위지 않은 상태에서 해상력까지 높아진 상황. 이 대목에서 놀란 것은 몇 개월 전 리뷰했던 헤밍웨이 Z-core Omega XLR 인터케이블의 특성이 두 디지털 케이블에서도 파악됐다는 것. 디지털 스트리밍 음원을 듣는데도 음이 튼실하고 살집이 붙은 모습이 대단하다.

헤밍웨이 두 디지털 케이블을 빼버리니 정보량이 줄고 정갈한 맛이 사라졌다. 무대 앞은 먹먹하고 음의 윤곽선은 흐릿해졌다. 음들이 마구 두서없이 쏟아지는 모습은 거의 제어불능 상태에 빠진 듯.

지휘자   Varujan Kojian
오케스트라   Utah Symphony Orchestra
곡    Symphonie Fantastique for orchestra IV. Marche au supplice
앨범    Berlioz Symphonie Fantastique

Z-core LAN 케이블로 교체하니 4악장을 시작하는 낮은 포복음부터 선명하게 들린다. 기존 케이블에 비해 마스킹이 줄어들고, 음의 크레센도 역시 더욱 박력이 넘친다. 앞에 들었던 곡에서 느꼈듯이 음들이 보다 컬러풀해졌고, 무대 앞은 미세먼지가 사라진 것처럼 깨끗하고 투명해졌다. 오케스트라 대편성곡을 들으니 더욱 차이가 많이 난다.

Z-core USB 케이블까지 투입하니 초반 타격음의 에너지가 신기할 정도로 늘어나고, 무대는 조금도 흔들림 없이 견고한 모습으로 등장한다. 마치 단단하게 지면 작업을 한 것 같다. 총주 파트에서는 필자의 시청실 공기가 뜨거워지고 압축되었다가 확 터지는 느낌까지 받았다. 두 헤밍웨이 디지털 케이블을 기존 케이블로 바꾸면 강약이고 완급이고 모두 사라지고, 그냥 평범한 음과 무대가 되고 말았다.

총평

정신없이 디지털 케이블을 비청하다 보니 반나절이 후딱 갔다. 요약하면 헤밍웨이 Z-ore LAN, USB 케이블을 빼니 그 빈자리가 더욱 컸는데, 그것은 바로 ‘음들이 탁해지고 무대는 평면적으로 바뀌었으며, SN비는 곤두박질쳤다’는 것이다. 다시 한번 확인한 것이지만, 디지털 케이블도 도체와 차폐, 단자, 지오메트리 등의 차이가 최종적인 재생음에도 반영된다!

더욱이 일반적인 디지털 스트리밍 음원 재생 환경이 공유기, SMPS, 클럭, 노트북, PC 등을 통해 전자파 노이즈가 더욱 가득한 점을 감안하면, 디지털 케이블 교체에 따른 청감상 변화는 더욱 클 수밖에 없다. 그리고 이 과정에서 헤밍웨이가 내세우는 FMCF 기술이나 6겹 차폐 등이 크게 한몫한 것으로 보인다.

길이 1.5m짜리 디지털 케이블 2개를 바꿨다고 이 무슨 호들갑이냐고 자문해 보지만, 청음 당시의 감탄과 놀라움에 비하면 점잖은 수준이다. 애호가들의 꼼꼼한 비청을 권해드린다.

by 김편 오디오 칼럼니스트

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