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Public Address (System)
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1. 개요
대규모의 공공장소에서의 방송 행위 및 그것을 운영하는 전반적인 체계이다. Public은 많은 사람이 모이는 공공장소이고, Address는 확성장치(스피커) 등을 이용해서 연설이나 안내문 등을 전달한다는 의미가 있다.PA 시스템은 크게 구내 방송용 설비인 전관방송과 공연에 특화된 SR로 나뉜다. 둘은 공공 장소에 음향을 제공한다는 점에서만 유사성이 있고 운용하는 인력이나 장비에 있어서는 큰 차이가 난다.
2. 전관방송
전관방송 설비는 가정용 오디오와 같이 일반적인 임피던스를 사용하는 SR과는 다르게 아래에 설명된 정전압 스피커 시스템을 기반으로 하는 경우가 많다.자동화재탐지설비와 연동하여 비상 방송으로 사용하는 경우 화재 안전 기준[1]을 만족하는 장비를 사용해야 하고 음량이나 음질의 경우는 법적인 기준을 충족해야 한다. 소스의 경우는 비상 방송이나 배경 음악 송출을 위한 CD/MP3 플레이어, 리모트 마이크 정도로 간단하며 자동으로 전환되도록 만들어져 있어 별도의 믹싱 등이 거의 필요하지 않다.[2] 간단하게 만드는 이유는 비상시에 어느 누구라도 확실하게 작동할 수 있어야 하기 때문. 구성은 전원부-앰프부-배선-스피커라는 형식으로 일반적인 오디오와 같지만, 음향 장치가 아니라 경보 장치의 일부 개념이기 때문에 운용의 경우 보통 시설에 선임된 소방/안전 관리자가 담당하는 경우가 많다.
전관 방송에 라인 셀렉터나 음량 조절 장치를 설치하여 구역별로 제어하기도 한다. 음량조절장치 결선 방식에는 앰프와 음량조절장치 스피커가 직렬로 연결된 2선식과 2선식 결선에 음량 조절 장치를 통과하지 않는 비상용 선로가 추가된 3선식이 있다. 국내에서는 음량 조절 장치를 사용할 경우 3선식으로 결선해야 한다.
라인 셀렉터의 경우에도 화재 시 경보가 필요한 채널의 스위치가 자동으로 켜지도록 설치하여야 한다.
법에 의해 일정 규모 이상의 주택 단지, 상업 시설, 건물에는 화재 상황을 대비해 반드시 비상 방송 설비를 위한 PA시스템을 설치하여야 하므로, 경기와 건축 산업과 밀접한 관계가 있다. 아파트 단지나 쇼핑몰 등의 큰 규모의 건축물에 납품하면 돈이 될 뿐더러 소방 설비의 일부 개념이라 건물을 지으면 반드시 장치해야 하는 것이므로 꾸준히 수익을 낼 수 있는 알짜 산업이기도 하다. 대신 설치 노하우나 기존 건설업자와의 관계 등 신생 업체가 진입하기 어려운 구조 또한 갖고 있어서 여러모로 묘한 구석이 있는 분야.
3. 정전압 스피커 시스템
전관 방송 시스템에서는 스피커 라인의 분배가 중요하다. 따라서 효과적인 오디오 분배를 위해 정전압 스피커 시스템[3]을 사용한다.정전압 스피커 시스템은 증폭기가 최대 음량으로 작동하고 있을 때 증폭기의 정격 출력과 관계 없이 일정한 전압[4]을 출력하는 시스템을 말한다.
정전압 스피커 시스템에서는 8Ω 또는 4Ω의 임피던스 값을 가지는 일반적인 Hi-Fi 스피커와 다르게 정격 출력에 따라 수백에서 수천 Ω 정도의 높은 임피던스를 가지는 하이 임피던스 스피커를 사용한다. 스피커 유닛은 일반적인 오디오용 스피커와 같지만 스피커에 강압 변압기가 연결되어 있어 높은 임피던스를 가진다.[5]
증폭기에도 변압기가 내장되어 있어 시스템이 최대 음량으로 작동할 때 증폭기의 출력 전압이 100v나 70v가 되도록 전압을 조절하여 출력한다. 보통 국내에서는 100v와 70v의 두 모드로 나뉘는데 대다수의 앰프에서는 두가지를 모두 지원한다. 최근에는 앰프의 증폭용 반도체 소자에서 바로 100v또는 70v의 전압을 출력할수 있도록 개선되었다. 최근에 출시되는 앰프는 거의 이런 방식을 사용한다.
하나의 앰프에 많은 스피커를 연결하거나 장거리로 연결을 할 때에 좋다. 일반 오디오 스피커에서는 장거리로 연결하면 손실이 생겨서 음량이 줄어든다. 그러나 하이 임피던스에서는 승압을 하기 때문에 장거리 전송시 손실이 적다. 발전소에서 손실을 줄이기 위해 송전선에서는 고압으로 승압하여 보내고 가정에는 변압기를 설치하여 가정용 220v로 내려서 사용하는 것과 같은 원리이다.
또한 증폭기의 출력에 따라 스피커에 인가되는 전압이 바뀌지 않는 정전압 시스템이기 때문에 연결된 스피커의 합산 출력이 증폭기의 출력을 넘지만 않도록 한다면 자유롭게 오디오 라인을 분배 할 수 있다.[6]
부수적인 이점이지만 일반 스피커에 비해 전류가 줄어들었기 때문에 배선 시에 두꺼운 선을 사용할 필요가 없다. 그래서 백화점이나 마트처럼 BGM을 오픈부터 폐점까지 상시로 틀어놓는 사업장이 아닌 아파트 같은곳에서 비상방송용으로 사용하는 스피커는 출력이 3W를 간신히 넘기에 전류가 매우 작아서 MDF실 등에서 분배를 할 때에도 전화선 같은 것을 사용하기도 한다.
그러나 출력 트랜스를 통과하면서 손실이 발생하고, 변압기의 품질에 따라 신호가 왜곡되고 댐핑 팩터가 줄어든다.[7]
음질이 중요한 SR에서는 사용하지 않는다. 다만 자동차 경기장 같은 대규모의 시설에서는 앰프와 스피커간의 거리가 멀어져서 전력 손실이 크게 발생하기 때문에 SR에서도 하이 임피던스를 사용하는 경우가 있다.
4. SR
대략 90년대 초반부터 말에 담긴 뜻을 전하는데 그치지 않고 보다 엄격한 음질기준과 훨씬 커다란 음량 및 그것들을 구현하는데 필요한 제반사항까지 반영된 SR(Sound Reinforcement)이 PA의 하위개념으로써 등장하였다. 즉 말소리를 알아듣는 것에 그치지 않고 음악적인 즐거움과 큰 소리를 적극적으로 즐기기 위해 찾는 장소인 공연장이나 클럽같은 곳의 음향시설은 SR에 속한다. 당연히 교회의 음향 시스템도 SR에 속한다. 밴드 사운드를 많이 쓰기 때문.같은 개념으로 극장용 시스템이 있는데, 확성에 초점을 맞추어 2채널로도 되는 공연 시스템과 달리 극장용 시스템은 THX, Dolby 시스템 등 최소 5.1채널의 멀티 채널이 되면서 공연용 SR과 분리되어 발전했다. 문서 상단 어레이 스피커의 예로 든 사진의 JBL이 원래 극장용 스피커 시스템을 하던 곳이다.
SR은 음질적인 기준이 까다롭기 때문에 전 관객에게 음량이 고르게 전달될수 있도록 라인 어레이 스피커를 사용하고 극저음의 재생을 위한 서브 우퍼를 사용한다. 소스는 밴드 하나만 해도 보컬, 전자 기타, 키보드, 베이스 기타, 드럼 등으로 매우 다양하다. 각각의 소스별로 적절한 녹음 방법을 적용해야 하며 음향 효과 또한 활발하게 사용한다. 운용은 방송국이나 공연장 또는 음향기기 대여 업체에 소속된 음향 엔지니어가 담당한다.
SR에서는 스피커의 성능을 최대한 활용하기 위해서 별도의 스피커 프로세서(DSP)를 통한 룸 튜닝 시행한다.
대규모 공연장에서는 큰 음량을 멀리까지 전달하기 위해 지향성 스피커를 여러개 묶은 형태인 라인 어레이(Line-Array)스피커를 사용한다. 라인 어레이가 상용화되기 이전에는 스텍킹이라고 하여 스피커 여러 개를 쌓아 올린 형태로 운용하였다.
이런 공연용 시스템의 무서운 점은 이것이 고정식이 아니고 이동, 조립식이 많다는 것이다. 유명 락그룹의 공연에서 장비가 트럭 몇 대 분이 왔다느니 하는 기사가 그건데, 그 중 무대를 짓는 골조와 조명을 빼면 나머지 대부분이 음향 장비다. 대형 스타디움 같은 데라면 스피커만 톤 단위로 실어야 한다. 그걸 스탭들이 공연장마다 옮겨다니며 현장 상황에 맞춰 조립하고 세팅한다. 발전차까지 끌고 다니기도 한다.
SR에서는 액티브 크로스오버 네트워크를 이용하여, 믹서에서 나온 약한 전기 신호를 주파수별로 나눈 다음 나눠진 주파수를 각각의 앰프와 스피커로 보낸다. 이때 스피커는 전부 연결하여,하나의 스피커처럼 사용한다. 이 과정을 바이앰핑(BI-Amping)이라고 한다. 바이앰핑을 하는 이유는, 음의 밸런스와 스피커 안에 있는 패시브 크로스오버 네트워크에 의한 열화를 방지하기 위해서 한다. 소규모 시설의 경우 바이앰핑을 하지 않고, 일반 패시브 스피커처럼 사용할 수 있다. 이때에는 스피커 뒷면에 스위치를 패시브(Passive)로 맞춰야 한다.
글로는 설명하기가 어려우니, 사진을 참고 바람.
대규모의 공연장에서는 2개의 매인 스피커만으로는 음량이 부족한 경우가 많아서 딜레이 스피커를 추가로 사용하는 경우도 흔하다. 딜레이 스피커를 사용할 경우 관중석에서 멀리 떨어진 매인 스피커에서 나온 음향과의 위상 차이가 나지 않도록 음속을 고려하여 지연 시간을 주어야 한다.
어느정도 이상 규모가 되면 서브 우퍼를 같이 사용한다. 서브우퍼의 경우는 보통 무지향성임으로 보통 지향성인 매인 스피커에 비해 거리에 따라 음압이 줄어드는 정도가 크다. 그래서 대규모 PA시스템에서는 서브 우퍼를 일렬로 2대 이상 배치한 뒤 뒤쪽 서브우퍼에 딜레이를 주어 스피커 뒤쪽으로는 상쇄 간섭을, 앞쪽으로는 보강 간섭을 일으키게 하여 저음을 지향성 패턴으로 만든다.
라이브 앨범은 PA 시스템을 통해 녹음한 멀티 트랙을 믹싱해서 발매하는 것이다. PA 환경과 가정의 청취 환경이 다르기에 보통 PA 믹스를 그대로 쓰지 못하고 다시 믹싱해야 한다.[8] 보통 찬양 사역팀의 앨범도 라이브 앨범이다.
[1] 국내에는 배선, 전원 그리고 음량에 대한 기준만 있고 제품 자체에 기준이 마련되어 있지 않지만 유럽은 비상 방송에 대한 안전기준으로 EN54-24(스피커), EN54-16(증폭기 등 제어장치)가 있다.[2] 학교 강당 정도 규모만 되어도 최소 5*2 채널의 믹서가 필요하다. 영화관 같은 SR로 넘어가면 그 장소에 탑재하는 돌비씨어터나 THX등 음향시스템이 지원하는 만큼 채널이 추가된다.[3] Constant Voltage Speaker System[4] 국내에서는 보통 100v 혹은 70v[5] 간혹 빈티지 유니트, 이를테면 필립스의 풀레인지는 유닛 자체의 임피던스가 800Ω인 제품이 있다. 이런 제품들은 보통 높은 출력 임피던스를 가지는 진공관 앰프에 임피던스 매칭용 출력트랜스 없이 스피커 유니트를 직결시키는데 사용되기도 한다. 음질상으로 더 좋아진다고.[6] 하이파이 앰프는 출력이 10배라면 최대 음량에서 출력 전압도 10배가 되기 때문에 100w 스피커에 1000w앰프를 연결할 경우 스피커가 과전압으로 고장난다. 정전압 시스템에서는 100w 앰프나 1000w 앰프나 최대 음량에서 출력 전압이 100v이나 70v으로 고정되어 있음으로 과전압에 의해 스피커가 고장나지 않는다.[7] 이 특성 때문에 최근에는 매우 오래된 빈티지 오디오가 아닌 이상 출력 트랜스를 사용한 Hi-Fi용 앰프를 찾아보기 매우 힘들다.[8] 찬양 사역팀 마커스워십도 녹음 예배를 통해 녹음을 한뒤 스튜디오에서 깨끗한 음질의 추가 녹음을 통해 완성도를 올린다.