오디아 플라이트와 커런트 피드백 앰프

이탈리아 오디아 플라이트(Audia Flight) 앰프를 접할 때마다 놀라는 것은 그 생기 넘치는 소릿결과 막힌 속 확 뚫어주는 화끈한 스피커 구동력이다. 특히 플래그십 프리앰프 Strumento No.1과 모노블록 파워앰프 Strumento No.8 조합은 숨은 명기라 할 만했다. 이들이 포칼의 Grand Utopia EM EVO 스피커를 만나 펼쳐낸 그 순도 높은 재생음의 세계는 지금도 필자의 레퍼런스 중 하나로 자리 잡고 있다. 

이 같은 상찬이 비단 스트루멘토 듀오에만 해당하는 것은 아니다. 중견 FLS1 프리앰프와 FLS4 파워앰프 조합을 비롯해, FLS10 인티앰프와 이번 시청기인 엔트리 FL Three S 인티앰프도 그 출력값이나 공간감, SN비 같은 레벨만 다를 뿐 기본적인 소릿결과 구동력은 매한가지였다. 맞다. “입력신호가 부품에 큰 영향을 받지 않는 앰프를 만들고 싶었다"라는 오디아 플라이트의 출사표는 그냥 빈말이 아니었던 것이다.

필자가 보기에 오디아 플라이트 사운드의 원천은 커런트 피드백 앰프(CFB. Current Feedback Amplifier) 설계에 있다. 이들이 기존 앰프의 한계를 뛰어넘기 위해 선택한 것이 커런트 피드백 앰프였고, 이 회로 설계에 대한 2년여의 R&D가 끝난 후에야 오디아 플라이트가 설립되었기 때문이다. 설립자 마시밀리아노 마르치(Massimiliano Marzi)가 인터뷰 때마다 “커런트 피드백 앰프를 통해 스피드와 정확도를 얻을 수 있었다"라고 강조하는 이유도 여기에 있다.

실제로 지금까지 필자가 리뷰한 몇몇 앰프들의 슬루 레이트(slew rate)를 보면 커런트 피드백 앰프 설계를 취한 오디아 플라이트 앰프들이 상위에 랭크됐다. CFB 설계를 했기 때문에 슬루 레이트가 반드시 높다는 것은 아니지만 유의미한 상관관계 정도는 알 수 있다. 슬루 레이트는 단위 시간(us. 100만 분의 1초)당 얼마나 많은 전압(V)을 출력할 수 있는지를 알려줘 앰프의 스피드와 IMD(혼변조왜곡) 값을 알 수 있는 대표적 지표다. 

• 소울루션 711 파워앰프 : 400V/us
• 오디아플라이트 Strumento No.8 MKII 모노 파워앰프 : 200V/us – CFB
• 오디아플라이트 FLS 4 파워앰프 : 160V/us – CFB
• 파라사운드 A21+ 파워앰프 : 130V/us
• EMM랩스 MTRX 모노 파워앰프 : 100V/us
• 오디아플라이트 FL Three S 인티앰프 : 80V/us – CFB
• 클라쎄 Delta Mono 모노 파워앰프 : 75V/us
• 클라쎄 Delta Stereo 파워앰프 : 75V/us
• 심오디오 Moon 880M 모노 파워앰프 : 70V/us
• 코드 CPM 3350 인티앰프 : 70V/us
• T+A PA3100HV 인티앰프 : 60V/us
• 브라이스턴 4B3 파워앰프 : 60V/us
• 패스 XA200.8 파워앰프 : 50V/us – CFB
• 플리니우스 Hautonga 인티앰프 : 50V/us
• 비투스 SM-103 파워앰프 : 35V/us
• 오르페우스 Heritage Ultimate Power Amplifier 모노 파워앰프 : 35V/us

FL Three S 인티앰프 팩트 체크

하이파이클럽 시청실에서 만난 FL Three S는 풀 사이즈 인티앰프로 예의 새의 비상(flight)을 형상화한 OLED 디스플레이 디자인이 눈길을 끈다. 두께 10mm의 알루미늄 전면 패널에는 전원 온오프, 입력 선택, 스피커 오프, 세트, 뮤트 버튼이 마련됐고 오른쪽에는 6.3mm 헤드폰 잭과 ALPS 볼륨단을 채택한 볼륨 노브가 있다. 가로폭은 450mm, 높이는 110mm, 안길이는 430mm, 무게는 16.5kg. 

후면은 인티앰프답게 여러 단자가 가지런히 도열했는데, RCA 언밸런스 입력 4조(입력 임피던스 51k옴), XLR 밸런스 입력 1조(입력 임피던스 33k옴), RCA 모니터 입력 1조, RCA 언밸런스 프리아웃 1조, RCA 언밸런스 레코드 아웃 1조, 그리고 스피커케이블 연결을 위한 좌우 채널 바인딩 포스트 2조가 마련됐다. 리모컨도 있다. 

FL Three S는 기본적으로 8옴에서 100W, 4옴에서 160W를 내는 솔리드 인티앰프다. 출력단에 바이폴라 트랜지스터를 투입, 클래스AB 증폭, 푸시풀 구동을 하며 0.5W까지는 클래스A로 증폭한다. 파워앰프부는 위에서 언급한 것처럼 커런트 피드백 앰프(CFB) 설계를 취했는데, 이 설계의 원리와 이득에 대해서는 뒤에서 자세히 살펴볼 것이다.

전원부는 576VA 토로이달 전원 트랜스와 7만 2000uF 용량의 평활 커패시터를 핵심으로 한 리니어 구성. FL Three S가 이전 버전(FL Three, FL Three MKII)과 달라진 것이 바로 이 토로이달 트랜스 용량이 400VA에서 576VA로 늘어나고 이에 따라 출력이 8옴 75W, 4옴 125W에서 8옴 100W, 4옴 160W로 대폭 늘어난 것이다. 앰프의 로직 회로용 별도 소형 토로이달 전원 트랜스도 마련됐다.

전압 증폭단의 게인은 인티앰프로서는 낮은 편인 26dB, 주파수 응답 특성은 -3dB 기준 1Hz~450kHz, 슬루 레이트는 80V/us, SNR은 95dB 이상, THD는 0.05% 미만을 보인다. 확실히 체급에 비해 밴드위쓰가 넓고 슬루 레이트가 높은 점이 눈길을 끈다. 

한편 FL Three S는 유료 옵션으로 MM/MC 포노 스테이지 보드(입력 1), USB 24비트/192kHz DAC 보드(입력 6)를 장착할 수 있다. 

집중 탐구 : 커런트 피드백 앰프

네거티브 피드백(Negative Feedback)은 트랜지스터가 증폭의 선형성, 즉 리니어리티가 떨어지는 문제를 해결하기 위해 등장한 획기적인 발명이다. 출력값에서 일부를 입력단에 되먹임 해서(feedback) 원래 입력신호와 오차를 줄여나가는 설계인데, 피드백 신호가 항상 반전 입력단(Inverting Input)에 들어온다고 해서 ‘네거티브’다. 

네거티브 피드백은 결국 수많은 되먹임 동작으로 인위적인 소리를 얻는다는 한계는 있지만, 증폭의 리니어리티와 안전성을 높인다는 점에서 쓸모가 많다. 특히 증폭의 신뢰도가 낮은 트랜지스터의 자체 게인 값(Open-Loop Gain) 대신, 되먹임 신호에 관여하는 두 저항(피드백 저항 Rf, 게인 저항 Rg)의 비가 해당 앰프의 최종 게인 값(Closed-Loop Gain)을 결정짓는다는 점에서 획기적이다. 

• 네거티브 피드백의 클로즈드 루프 게인 : 1+Rf/Rg(오프 루프 게인값이 10만배, 20만배 등으로 충분히 높을 경우)

하지만 이 같은 네거티브 피드백 방식은 되먹임 된 반전 입력 신호(Vn)와 원래 입력 신호(Vp)의 전압 차이(differential voltage)를 증폭하는 전압 피드백 앰프(VFA. Voltage Feedback Amplifier) 설계다. 말 그대로 두 입력신호 사이의 에러 전압(Vd)을 증폭하는 것이고, 최종 클로즈드 루프 게인은 위에서 언급한 것처럼 두 저항의 비로부터 결정적 영향을 받는다. 

그런데 오디아 플라이트에서는 전압 피드백 앰프의 문제점으로 게인이 늘어나면 밴드위쓰(bandwidth), 즉 -3dB까지 플랫하게 유지되는 대역폭이 줄어드는 데 있다고 파악했다. 이는 전압 피드백 앰프의 게인대역폭곱(Gain Bandwidth Product. 단위는 MHz)이 늘 일정하기 때문에 발생하는 문제로, 반대로 말하면 밴드위쓰를 최대로 하려면 게인을 낮춰야 한다.

이처럼 밴드위쓰 값이 게인에 따라 변하는 문제는 앰프의 스피드, 즉 슬루 레이트(slew rate)에도 직접적인 영향을 미친다. 왜냐하면 슬루 레이트는 해당 앰프의 최대 밴드위쓰(fmax)와 피크 전압(Vpeak)으로부터 결정적 영향을 받기 때문이다. 

이 같은 전압 피드백 앰프의 한계를 뛰어넘기 위해 오디아 플라이트가 택한 것이 커런트 피드백 앰프, 즉 전류 피드백 앰프(CFB. Current Feedback Amplifier) 설계다. 출력 신호 중 일부를 되먹임 해 반전 입력 시키고, 이 과정에 두 저항(Rf, Rg)이 병렬로 연결되는 것은 VFB와 동일하지만, 반전 입력단에 흐르는 에러 전류(In)를 증폭한다는 점에서 VFB와 결정적 차이를 보인다. 

커런트 피드백 앰프(CFB)가 이처럼 반전 입력단에 에러 전류가 흐르는 것은 앰프 안에 들어간 버퍼 앰프 덕분이다. 위 블록 다이어그램에 표시된 것처럼, 

1. 이 버퍼 앰프의 출력단이 저항(Ri)을 통해 반전 입력단에 연결돼 있고, 
2. 이 버퍼 앰프의 출력 임피던스가 매우 낮기 때문에, 
3. 되먹임 신호 입장에서는 (VFB에서 상당히 높았던) 입력 임피던스가 매우 낮아서, 
4. 전류가 흐를 수 있는 것이다. 

그리고 반전 입력단에 흐르는 전류가 에러 전류인 것은 두 입력신호(Vin+, Vin-) 사이에 전압 차이가 있다는 증거이기 때문이다. 

• VFB 출력 전압 = 에러 전압(Vd) x 오픈 루프 게인(Aol) 
• CFB 출력 전압 = 에러 전류(In) x 오픈 루프 트랜스임피던스(Zol)

또 하나 전류 피드백 앰프에서 중요한 것은 출력 전압 값이 ‘에러 전류(In) x 오픈 루프 트랜스임피던스(Zol)’라는 것. 출력 전압 값에 오픈 루프 게인(Aol)이 관여되는 전압 피드백 앰프와 결정적으로 다른 부분이자, 왜 전류 피드백 앰프가 게인에 상관없이 밴드위쓰를 일정하게 유지하는지, 이로 인해 슬루 레이트가 높을 수밖에 없는지 알려주는 핵심 포인트다. 

참고로, 전류 피드백 앰프는 전압 출력을 위해 내부에 반드시 전류(I)를 전압(V)으로 바꿔주는 회로가 있어야 하는데 이 역할을 하는 것이 바로 트랜스임피던스(transimpedance) 회로다. ‘임피던스'라는 말이 붙은 것은 옴의 법칙에 의해 교류에 대한 저항값이 이 I/V 변환 회로에 일종의 게인으로 작용하기 때문이다(V = I x R).

시청

FL Three S 시청에는 MSB Premier DAC과 피에가의 Premium 701 플로어스탠딩 스피커를 동원했다. 스피커케이블은 텔루륨 Q의 Silver Diamond Speaker Cable. 음원은 룬으로 타이달과 코부즈 스트리밍 음원을 들었다. 

아티스트   The Weeknd 
곡   Blinding Lights 
앨범   After Hours 

첫인상은 음이 똑 부러지고 탄력적이며 싱싱하다는 것. 윤곽선에 색 번짐이 없는 모습도 포착됐다. 8옴 100W, 4옴 160W로도 스피커 드라이빙은 충분한 상황. 보컬의 발음은 분명하게 들리고 무대 앞 역시 투명했는데, 전체적으로 시간축이 정교하게 딱딱 맞아떨어지는 느낌이다. 바로 이 모습이 예전 스트루멘토나 FLS 앰프에서 감탄했던 바로 그 오디아 플라이트 사운드다.

곡이 진행될수록 피에가의 리본 트위터에서 상쾌한 바람이 불어오고 보컬은 점점 탁 트인 목소리를 들려준다. 찝찝하게 남기는 찌꺼기가 전혀 없다. 인티앰프로서 게인이 26dB이면 뭔가 음이 덜 자란 느낌을 받지 않을까 걱정했는데 다 기우였다. 잔향까지 잘 잡아냈다. 처음 들어본 오디아 플라이트 엔트리 앰프의 내공에 적지 않게 감탄했다. 

아티스트   Ada Meinich, Vladimir Ashkenazy 
곡   Sonata for Viola & Piano in C major
앨범   Shostakovich Piano Trios 1 & 2, Viola Sonata 

초반 비올라와 피아노가 일궈내는 콜 앤 리스폰스가 희극을 보는 것처럼 재미있다. 이어 비올라가 본격적으로 활강하기 시작하면서 바이올린과 첼로, 두 얼굴을 가진 자신의 장기를 마음껏 선보이는데, 이렇게 비올라의 음색과 아티큘레이션이 돋보인 것은 무대 배경이 그만큼 조용했기 때문이다. 피아노 인클로저 울림도 잘 들렸다. 

한참을 듣다 보니 지금이 스피커를 통한 재생음이었다는 사실도 까먹고 말았다. 그만큼 스테레오 이미지를 잘 구현했다, 스피커 유닛을 제대로 드라이빙 했다는 것인데, 커런트 피드백 앰프의 또 다른 이득이 스피커 임피던스 변화에 덜 영향을 받는다는 사실을 비로소 체감했다. 카랑카랑하고 다이내믹한 소릿결은 바이폴라 트랜지스터 앰프다운 시그니처다. 

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

예상했던 대로 바이올린이 비올라보다 훨씬 화사하고 고음이 더 예쁜 소리를 들려준다. 전체적으로 먹먹하거나 흐릿하지 않고 싱싱하고 활기가 도는 것이 오디아 플라이트 앰프들의 특징.

피에가 스피커 덕도 봤겠지만 바이올린의 고음이 막힘없이 쭉쭉 뻗어 더욱 맛깔스럽게 들린다. 이것이 바로 밴드위쓰 450kHz 앰프의 힘이다. 복잡다단한 음들이 이쪽저쪽에서 쉴 새 없이 샘솟았다. 

지휘   Philippe Herreweghe
앙상블   Collegium Vocale
곡   Cum Sancto Spiritu
앨범   Bach Mass in B minor

남녀 합창단이 일궈내는 수많은 음들이 교통체증 일절 없이 원활하게, 매끄럽게 뛰쳐나오고 있다. 합창단원들이 좀 더 입체적으로 도열한 모습이 파악되었으면 더 좋았겠지만, 이는 26dB 게인을 혼자서 책임지는 인티앰프의 태생적 한계라 할 것이다.

그보다는 정말 힘 하나 안 들이고 스피커에서 술술 소리가 나오게 하는 앰프의 덕목이 눈에 띈다. 작고 여린 소리도 살뜰히 챙기는 것을 보면, 전원부의 정전압 설계도 잘 베풀어진 것으로 보인다. 

지휘   Kirill Petrenko 
오케스트라   Berliner Philharmoniker 
곡   Beethoven: Symphony No. 9 
앨범   Beethoven: Symphony No. 9

4악장을 여는 한국인 바리톤에 모든 스포트라이트가 집중된 듯하고, 베를린필의 모든 악기들이 그를 둘러싼 것 같다. 이어 등장한 합창단까지 무대가 아기자기하게 잘 그려진다. 특히 여성 단원들의 존재감이 곡을 윤기 있고 성스럽게 만들고 있다. 베를린필 연주는 고급스럽고 리드미컬하며, 코러스는 그야말로 힐링 그 자체다. 

남성단원들의 중저음도 잘 뽑아내주는데 15분 59초 내내 그 폼을 유지하는 앰프의 모습에 엄지척을 할 수밖에 없었다. 볼륨을 더 올리면 보다 근육질에 몸집을 불린 헤비급 복서로 변신한다. 덩치도 그리 크지 않고 출력 또한 소박한데도 참으로 많은 음들이 힘차게 뛰쳐나오는 그런 앰프다. 

총평

오디아 플라이트 앰프, 특히 스트루멘토 시리즈는 필자가 스피커를 중량급으로 업그레이드할 경우 1순위로 짝을 지어줄 후보다. 필자가 이 정도로 오디아 플라이트 앰프의 매력에 빠진 것은 이들이 소릿결과 사운드스테이지, 스피커 구동력이라는 3마리 토끼를 모두 잡았다고 생각하기 때문이다.

FL Three S는 이번에 처음 시청한 이들의 엔트리 인티앰프였는데, 건재한 오디아 플라이트 사운드에 크게 만족했다. 물론 무대의 안 길이나 음의 입자감 등에서는 분리형 앰프에 비해 아쉬움이 들었지만, 이는 어쩌면 당연한 상급 앰프들이 응당 누려야 할 특권일 수도 있다. 커런트 피드백 앰프의 정신 번쩍 나는 재생음의 세계가 궁금한 애호가들에게 청음을 권해드린다.

by 김편 오디오 칼럼니스트

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