전기(Electric)가 모든 전자 제품을 구동하는데 있어서 기본적인 동력 역할을 해주는 요소라는 것은 두말할 필요가 없을 것이다. 물론 음향에서도 안정적인 전기를 공급하는 것이 공연을 무사히 마칠 수 있는 뒷받침이 된다.
일반적으로 큰 공연을 할 때 조명 같은 경우는 발전기를 사용하지만 음향은 주로 상전을 사용하게 된다. 참고로 발전기는 일반 발전기와 일반 발전기에 소음기를 부착한 저소음형 발전기가 있는데 공연 및 주위에 소음으로 지장을 초래 할 수 있으므로 주로 소음기가 부착된 발전기를 사용한다.
보통 조명에서는 최하 75kw급 용량을 사용하지만 발전기의 효율은 일반 상전과 달라 70% 정도만 사용 가능하다고 보면 될 것이다.
음향과 조명을 동시에 사용할 때 부득이하게 조명의 전원을 발전기로 사용 할 수 없을 때가 있는데 이런 경우에는 같은 건물내의 상전을 사용할 수밖에 없을 것이다. 분전반이 3상4선식이라고 했을 때 조명은 4Line을 모두 사용하고 그 중에서 2Line은 음향전원으로 사용하는데 이렇게 되면 음향에 잡음이 타고 들어 올 것이 당연할 것이다. 이럴 경우에는 음향전원에 자동 전압 조정기인 AVR(Automatic Voltage Regulator)을 사용하는 것이 가장 좋은 방법이 될 것이며 접지를 여러 방법으로 시켜 주는 것도 잡음을 최소화 할 수 있을 것이다. 상전이 불안정하거나 접지가 완벽하지 않다는 요소들은 음향설비에 있어서 크나큰 장애가 된다.
우리는 보통 전기를 교류(Alternating Current)와 직류(Direct current)로 구분하는데 교류는 방향이 번갈아 바뀌는 전압, 즉 시간의 변화에 따라 크기와 방향이 주기적으로 변하는 전압 전류이다. 우리가 흔히 사용하는 가전제품과 같이 110V와 220V로 구동 시키는 전기를 말하며 직류는 시간의 변화에 따라서 크기와 방향이 일정한 전압 전류를 뜻하며 건전지가 여기에 속한다. 직류에서 유념할 것은 직류 자체가 전류란 뜻이기에 직류 전류란 표현은 쓰지 않는다는 것이다.
전압에서 정격 유지 전압(전압 강하)이라는 것이 있는데 110V에서는 ±6V이며, 220V에서는 ±13V, 380V에서는 ±38V이다. 그리고 정격 유지 주파수는 60 Hz ±0.2 Hz이다. 이는 건물의 전압을 측정 했는데 테스터가 215V를 가리킨다고 해서 상전이 나쁘다고는 볼 수 없다는 것이다. 결국은 전류에서 결정될 문제이기 때문이다. 그렇다면 110V 와 220V를 간단하게 비교해 보면 110V의 장점은 감전시의 위험도에 대한 안전성이 좋고 단점으로는 발전소에서 수용가까지 송전하기 위해서는 많은 변전소와 변압기가 필요하기 때문에 설비의 투자가 많이 든다.
220V의 장점은 발전소에서 수용가까지 송전하기 위해서 송전을 멀리까지 보낼 수 있으므로 변전소 및 변압기를 절감할 수 있다. 이는 설비 투자가 적게 든다는 의미이다. 또 같은 시설에 멀리까지 송전할 수 있으므로 전압강하가 적으며 선로의 공급용량이 110V에 비해서 2.2배가 되며 옥내배선의 재설치를 하지않고도 대용량기기의 사용이 가능해진다. 즉, P=VI이므로 같은 전력에서 전압이 높아지면 전류는 감소하므로 전선의 굵기도 줄어든다.
#교류의 표현방법
교류나 교류전압을 수식으로 나타내는 경우의 하나가 주파수이다.
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주파수의 종류 |
주파수 |
용도 |
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상용주파수 |
50 ~ 60Hz |
전등, 전력용 |
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가청주파수 |
20 ~ 20,000 Hz |
소리로 들린다 |
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반송주파수 |
10 ~ 200kHz |
유선 통신용 |
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무선주파수 |
30 kHz ~ 30 GHz |
방송, 무선, 레이더 |
다음은 파형으로 보는 교류 회로이다.
이와 같이 교류는 (+)와 (-)가 바뀜을 알 수 있다.
여기서 우리는 주파수에 대해서 잠시 짚고 넘어가도록 하겠다. 주파수(Frequency)란 교류나 교류전압을 수식으로 나타내는 것을 뜻한다고 보면 될 것이다. 더 정확히 말하면 1초 동안에 반복되는 Cycle의 수이며 기호는 [f], 단위는 [Hz], 수식은 f=1/T[Hz]이다.
여기서 T는 주기로서 1Cycle의 변화에 요하는 시간을 말하며 단위는 [s]이다. 그리고 각속도(각주파수)가 등장하게 되는데 각속도란 회전체가 1초 동안에 회전한 각도를 말한다. 1Cycle이 끝나는 부분이 2p[rad]만큼 진행함을 뜻하고 2Cycle이 끝나는 부분이 4p[rad]만큼 진행한다 . 그래서 1초는 120p[rad]가 되며
T = 1/f = 2p/w (w=2pf)
와 같은 식이 많이 응용하는 식이다.
이와 같은 주파수가 음향에서도 약방의 감초처럼 자주 등장하게 된다. Frequency Range나 Frequency Response같은 말들이 그 예일 것이다.
전기에서 사용되는 주파수를 상용 주파수라고 하고 우리나라에서의 상용주파수는 60Hz인데 이와 같은 상용 주파수는 전등 및 전력용으로 사용 된다. 상용 주파수가 60Hz 라는 것은 1 초에 60 번 주기가 바뀌게 됨을 뜻한다. 그래서 교류에서는 흔히 극성이 없으니까 벽 콘센트에 콘센트를 아무렇게나 꽂아도 무관하다는 것이다. 그러나 엄밀히 따지면 교류도 (+)와 (-)가 있다고 보는 것이 맞다. 일본과 같은 경우는 후지가와를 기준으로 서쪽은 60Hz이고 동쪽은 50Hz를 사용하고 있다고 한다.
1Cycle 을 1주기라고 하면 1초에 60주기를 60Hz라고 한다. 그래서 형광등이나 백열전구가 1초에 60번 주기가 바뀌다 보니 계속 켜져 있는 것처럼 보이는 것이다. 백열전구에서 플리커(Flicker:깜빡임 현상) 현상은 전력 소비가 크고 부하전류의 크기가 빠르게 변동해서 전압변동이 일어나기 때문에 나타나는 것인데 여기에 덧붙일 수 있는 설명이 주파수의 변화이다. 주기가 현저히 커져서 주파수가 감소하는 경우 이런 현상이 나타나는데 산 정상에서 도시 야경의 불빛이 깜빡거리는 것을 볼 수 있는데 이것도 주파수와 거리와의 관계 때문이다.
상용 주파수를 이해했다면 음향에서 사용되는 가청 주파수도 이해가 빠를 것이다. 가청 주파수란 인간이 최대로 들을 수 있는 범위를 뜻한다. 그 범위는 20Hz~20kHz인데 20Hz에 가까운 주파수일수록 주기가 길고 20Khz에 가까운 주파수일수록 주기가 짧다는 것을 알 수 있다. 비교를 하자면 저역쪽은 남성의 목소리로 고역쪽은 여성의 목소리로 비교 할 수 있다. 그 외의 주파수로는 유선 통신용에 사용되는 반송 주파수와 방송에 사용되는 무선 주파수 (20kHz~30GHz)가 있다.
다음은 파형으로 보는 직류회로이다.
위와 같이 직류회로는 (+)와 (-)가 정확하게 구분된다. 건전지와 음향기기 내부도 이와 같은 직류로 전원을 공급한다. 그렇다면 어떻게 해서 AC220V 콘센트에 코드를 꽂았는데 기기 내부에서는 DC의 전원이 공급이 될까? 여기서 정류회로(Rectifier Circuit)가 등장하게 된다.
정류 (整流)는 AC를 DC로 변환해주는 변환장치이며 종류에는 반파, 전파, 브릿지정류, 배전압정류 등이 있다.