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영자가 게을러서 el100님의 주옥편을 제대로 옮겨 싣지 못했습니다.
죄송...


====== 이하는 el100님의 글을 옮긴 것입니다.




<<톤암>>

톤암은 고급 LP재생기에서 가장 복잡하게 보이고 멋 있게 보이는 부분으로, 카트리지의 자세와 침압을 만들어 주어 카트리지의 설계 성능이 제대로 나오게 하는 보조적인 일을 합니다.
다른 형태의 역할은 레코드 판에 기록된 신호의 진동과 휜 판이나 턴테이블의 낮은 진동 등등의 럼블 잡음을 분리하는 역할을 합니다. 신호와 휨 등에서 나오는 잡음의 분리를 위해서 카트리지의 compliance와 톤암의 무게와의 공진의 매칭이 중요한 것입니다. 이 공진 주파수를 경계로 카트리지가 재생하는 신호의 주파수와 톤암이 흡수하는 럼블 잡음의 주파수로 나누어집니다.

대부분의 경우는 턴테이블과 암과 베이스와 카트리지까지 일체 system으로 보급되나, 일부 고급기는 톤암을 별도로 붙이거나 교환 할 수 있게 되어 있고, 여러 회사에서 독창적인 아이디어에 의한 여러 종류의 톤암을 생산하고 있습니다. 일부 턴테이블에서는 여러 개의 톤암을 붙이는 것은 카트리지를 선택해서 사용한다는 정도의 의미입니다.
복잡하게 만든 것이나 기능이 많은 것은 카트리지의 자세 조정을 편하게 하기 위한 것으로 실제 사용상으로는 단순한 것과 차이는 나지 않습니다.

톤암의 종류
톤암은 모양과 길이와 조정 방법과 구조에 따라 여러 형태가 있습니다.
톤암의 종류는 모양에 따라 직선형/J자형/S자형/linear tracking tone-arm 등으로 나누어 집니다. Linear tracking tone-arm을 tangential tone-arm, 축을 중심으로 원 운동을 하는 일반적인 톤암을 radial tone-arm이라고도 합니다.
Radial tone-arm에서 톤암의 지지점으로부터 바늘의 팁까지의 유효 길이에 따라 9~10인치 전후인 표준형과 12인치 전후인 long tone-arm으로도 분류가 됩니다.
침압을 가하는 방법에 따라 dynamic balance형/static balance형/전자 제어식 등등으로 나누어 집니다.
기타로 래트럴 밸런스 조절의 유무, antiskid (bias control)조정 방식, headshell 의 종류 등등으로 더 나누어 집니다. 또 톤암 축의 지지 방법에 따라 나누어 지기도 합니다.
P-mount 톤암과, 특정한 카트리지를 전용 고정 방법을 사용하는 integrated 형 등도 있습니다.

대표적인 톤암 (직선형, J자형, S자형, Linear Tracking Arm)
직선형 암은 톤암의 축이 직선인 구조로 된 것을 말하며, 단순하며 가볍게 만들 수 있다는 장점은 있으나, 표준 헤드쉘을 사용할 수 없다는 단점을 가지고 있습니다. 헤드쉘이 고정되어 있거나 전용 교환 헤드쉘을 사용하며, 특정한 offset 각을 헤드쉘에서 가지고 있습니다. 일부 DJ용으로는 수평 트래킹 각도 보상을 무시한 형태의 offset각이 없는 것도 있습니다.
직선형 암의 최대 장점은 헤드쉘의 무게를 포함하여 10g 남짓의 등가 무게를 가지면서 견고함을 유지 할 수 있다는 것이나, 의외로 무거운 직선형 암도 있습니다.

J자형 암은 직선형 암에 표준 헤드쉘을 붙이기 위해 arm tube의 끝을 offset 각도에 해당한 만큼 굽힌 것 입니다.

S자형 암은 표준 헤드쉘을 붙이기 위한 offset 각을 만들고, 암을 지지하는 축이 암과 직각이 되게 하고, 무게 조절용 추의 방향이 암의 지지축의 중심과 팁의 위치와 일치하게 만들어서 침압 조절시 레터랄 밸런스의 조절이 유지되게 하는 구조 입니다. 기계적인 구조가 단순하기에 일반적으로 많이 사용하는 방식이나, 암 튜브 길이가 상대적으로 길어지고 정확히 만들기 위한 공정이 복잡하다는 단점이 있습니다.

리니어 트래킹 암은 암의 위치를 트래킹 오차가 최소가 되게 유지시켜주는 써보 모터를 이용한 기구로 구성하는 짧은 암을 가집니다. 써보 모터를 사용하지 않는 방법도 있으나 신뢰성에서 한계가 있습니다.
가장 이상적인 톤암이나, 써보 기구를 적용하기 위한 구조에 의해 성능에서 한계를 가집니다. Maniac들이 좋아하지 않는 멋 없는 모양이며, 카트리지의 종류가 제한된 모델이 많고, 일부 제품에서 써보 기구가 작동하는 모터 잡음이 있었다는 등등의 이유로 그렇게 많이 보급이 되지 않았습니다. 근래에도 몇몇 회사에서 고가로 만든 리니어 트래킹 톤암이 나옵니다. 여기에서는 radial tone-arm 중심으로 정리를 했기 때문에 linear tone-arm 이야기는 줄이겠습니다.

또 하나의 분류는 대응하는 카트리지의 무게와 침압의 범위로 경침압용과 중침압용으로 구분할 수 있습니다.

톤암의 음질
톤암에 의한 음질의 차이는 카트리지의 영향에 비하면 차이가 없다는 수준입니다.
카트리지가 정확히 장착 되었다면, 카트리지의 특성에 의해 모든 것이 결정되어 암의 모양으로는 소리가 달라질 이유가 없습니다. 차이가 난다면, 카트리지의 설치 오차(톤암의 길이도 포함)나 암의 무게에 의한 저음의 공진과 암의 기계적인 공진 형태 정도 입니다.
비싼 암 중에는 다기능인 것이 많으나, 설치 조정이 조금 편하다는 정도이고, 사용상 영향이 없는 것을 조정하게 된 것도 다수 있습니다.

톤암의 길이
톤암의 길이는 일반적으로 mounting distance 나 실효 길이를 말하며, mounting distance는 톤암의 축 중심에서 플래터의 중심까지의 거리이고, 실효 길이는 mounting distance에 overhang을 더한 것 즉 톤암의 축에서 바늘의 팁까지의 거리 입니다. 실효 길이가 대략 220mm 에서 320mm 까지 여러 종류가 있으나 대략, 235mm전후와 300mm전후에 거의 80% 이상이 분표합니다.

Long arm
12인치 또는 그 이상의 long arm은 수평 트래킹 오차로 발생하는 일그러짐 율의 최대치(판의 최외각 부와 최내각 부에서 발생함)가 조금 작다는 것 또는 같은 오차 내에 들어가게 조절할 때 조금 여유가 있다는 것 또는 16인치의 판이나 레코드 판의 내부 특히 7인치 판을 재생할 때의 트래킹 에러를 보정할 수도 있다는 장점이 있습니다. 대신 턴테이블의 크기가 커져야 하고, 톤암이 무거워진다는 단점이 있습니다.

톤암의 등가 무게
톤암 자체의 등가 무게에 카트리지 무게와 헤드쉘의 무게가 더해져서 전체 등가 무게가 되며, 이 무게에 의해 편심과 휨에 의해 불필요한 힘이 stylus tip과 레코드 판에 가해지고, 침압보다 클 때 튀게 됩니다. 심하게 휜 레코드 판을 경침압 카트리지를 사용할 때는 톤암의 전체 등가 무게가 침압의 10배 이하는 되어야 하고 일반적인 경우는 침압의 25배 이하가 되어야 합니다. 또한 이 무게가 카트리지의 compliance와 큰 공진을 일어나고, 그 공진주파수로 신호와 럼블 잡음을 분리해야 하기 때문에 그 공진주파수가 10Hz(8~13Hz)가 되도록 매칭시켜 주어야 합니다.
가벼운 것은 10g(그람) 이하에서부터 무거운 것은 헤드쉘 없이도 20g을 넘어가는 것도 있습니다. 근래에 주종을 이루고 있는 직선형 암이 고정된 헤드쉘을 포함하여 10g을 조금 넘게 만드는 것은 compliance가 큰 카트리지에 대응하게 만든 것입니다.
톤암이 대응할 수 있는 카트리지 무게는 대략 톤암이 밸런스를 맞출 수 있는 무게 범위를 의미하는 것입니다.

톤암의 구성
톤암은 카트리지를 고정하는 헤드쉘과 헤드쉘 커넥터와 tone-arm tube와 tone-arm의 지지부와 고정부와 각종 조정부와 동작시키기 위한 기구로 구성됩니다.
톤암의 기계적인 공진은 tone-arm tube 자체의 stiffness 와 헤드 부분의 무게에 의해 주로 일어납니다. 이 공진의 영향을 최소화 하기 위해서는 톤암의 강성이 크고 가볍고 짧은 것이 유리하며 톤암 내부에 댐핑 재질을 넣기도 합니다.
Tone arm tube는 가벼운 금속 파이프를 가공한 것과 주조한 것이 있습니다만, 길이와 가공 정밀도와 자체 공진의 특성과 무게 등에서 차이가 날 것이 없습니다. 가공 정밀도도 pivot부와 카트리지의 조립에서만 문제됩니다.

톤암에는 T4P 또는 P mount라고 하는 특수한 카트리지를 사용해야 하는 것과 표준 1/2인치 고정 방식의 카트리지를 사용하는 것이 있습니다. 톤암에 붙어있는 헤드쉘에는 교환 방식과 비교환 방식이 있고, 표준 방식인 universal headshell을 사용하는 톤암과 전용 비표준 방식이 있습니다. 다수의 카트리지를 사용하고자 턴테이블이나 톤암을 구할 때는 표준 헤드쉘용이냐 또는 쉽게 구할 수 있는 것인가를 확인해야 합니다.

P mount용은 모든 것을 표준화하여 조정이 필요 없는 특수한 형입니다. 고급 카트리지의 종류가 많지 않고, 별도의 암을 만들어 파는 것이 없어서 여기 논의에서는 제외 합니다.

P mount용을 제외한 대부분의 톤암에는 침압 조정부와 antiskid bias조정부가 있으며, 고급 톤암에서는 암의 높이 조정부와 azimuth (카트리지의 좌우 기울기) 조정부와 lateral balance 조정부가 있습니다. 이러한 고급기능은 카트리지를 조립할 때 편하다는 점은 있으나, 사용상 성능과는 무관한 것입니다. 잘못 조정되었을 경우에는 성능에 문제가 생길 수도 있습니다. 카트리지를 바꾸면서 사용하는 경우는 조정 기능이 단순한 것이 오히려 편합니다. 카트리지가 달린 헤드쉘을 교환하면서 침압과 bias만 다시 설정하게 하는 것이 편합니다.

Pivot 축
톤암의 또 하나의 중요한 부분은 지지축(pivot)으로, 베어링, knife edge, 보석 등을 사용합니다. 중요한 것은 움직임에 저항이 작아야 하고 정확한 평면을 유지해야 하고 움직일 때 자체의 진동이 없어야 합니다. Radial tone-arm에서 가장 많이 사용되는 것은 수직 수평의 움직임을 베어링 또는 점으로 지지하는 gimbal을 이용하는 형식 입니다. 일부에서는 수평면의 움직임 면을 유지하기 위해 정밀 베어링으로 축을 지지하고 수직은 knife edge를 사용하는 것과 움직임 저항을 없애기 위해 자석을 사용한 것도 있습니다. 한 때 유행 했고 지금도 일부 회사에서 생산하는 하나의 점으로 지지하는 unipivot 방식은 gimbal 방식의 단점인 베어링의 정밀성에 대해 강점이 있다고는 하나, 비슷한 문제가 unipivot에도 있고 무게의 중심 문제로 가벼운 톤암에서는 레터랄 밸런스와 턴테이블의 수평 등등을 정확하게 맞추어 주어야 하기 때문에 근대적인 카트리지에서는 장점이 없습니다.
암대에서 앞뒤 상하 좌우로 작은 힘을 주었을 때에 유격이 없어야 하고, 축의 움직임에 저항이 10밀리그램 이하가 되어야 합니다. 움직임 저항의 테스트 방법은 antiskid bias를 ‘0’으로 하고, 톤암을 수평으로 밸런스를 맞추고 밀리 그램까지 읽을 수 있는 계측기로 움직임 저항을 알아보는 방법과, 무게를 아는 프린터용지 등을 0.5cm 평방이 되게 잘라서 톤암이 바이어스가 없는 수평 상태에서 헤드쉘 위에 몇 개를 충격 없이 올리면 움직이느냐를 고정된 현미경으로 보는 방법도 있습니다.

톤암의 기타 기능
기타 기능으로는 톤암 고정장치(tone-arm rest)와 arm lifter와 톤암 댐퍼가 있습니다. 암 리프터는 판이 돌아갈 때 안전하게 톤암을 들거나 놓는 역할을 하며, 대부분이 댐퍼 장치가 있어서 톤암이 급히 내려가는 것을 방지하고 있습니다. 암 리프터의 댐퍼는 주로 오일을 사용하며 오일을 교환하게 되어있는 방식이 있고, 전자적인 제어나 기구적인 관성을 이용하는 것이 있습니다.
톤암 damper는 톤암에 부착물을 달고 그 부착물을 댐퍼용 오일에 담그는 방식 또는 전자 제어식 또는 자석식 등을 사용합니다. 톤암과 바늘의 공진, 톤암의 자체 공진을 줄이는 역할을 하지만, 톤암의 운동에 약간의 저항을 준다는 것과 오일의 오염 또는 유출 등의 문제가 있습니다.

헤드쉘
헤드쉘은 플라스틱으로 만든 것, 알루미늄 합금판을 찍어서 만든 것, 알루미늄 합금이나 가벼운 금속을 성형하여 만든 것 등등이 있습니다. 대표적인 형태는 얇은 금속으로 카트리지를 싸고 있는 듯한 형태와 가벼운 금속으로 ‘ㄱ’자 모양으로 만들어서 카트리지를 노출시키는 형태가 있으며, 기계적인 공진의 방지와 사용상으로는 카트리지가 노출되는 형태가 좋으나 무게는 약간 무거워집니다.
헤드쉘의 기계적인 강도 문제가 없는 범위에서 가벼워야 합니다. 헤드쉘과 카트리지의 자중의 합이 톤암의 총 등가 무게 중의 큰 부분을 차지하고 있기 때문에 헤드쉘의 무게가 중요합니다. 카트리지와 톤암의 형태에 따라 총 무게를 헤드쉘의 무게로도 조정할 수도 있습니다. 일반적으로 6그람 정도에서 20그람 정도까지 있으며, compliance가 크고 침압이 작은 카트리지에는 가장 가벼운 것을 사용하고 compliance가 작은 것은 무거운 것이 좋습니다. 카트리지의 무게와 헤드쉘의 무게는 톤암이 수평을 조정할 수 있는 범위 내에 있어야 합니다.
표준 헤드쉘은 overhang의 길이와 높이와 무게를 제외하고는 서로 호환성을 가지고 있습니다. 톤암 마다 overhang 길이가 다르기 때문에 확인해야 합니다.

DJ용으로 공급하는 추는 사용하지 말아야 합니다. Scratching 용으로 공급하는 것으로, 가볍게 만든 톤암에 반대로 무게를 늘일 일이 없습니다. 카트리지를 고정하는 나사 등을 알루미늄 등의 가벼운 금속이나 플라스틱으로 만드는 것도 무게를 줄이기 위한 것입니다.
고정식 헤드쉘은 무게를 줄일 수 있는 좋은 방법이나, 카트리지를 쉽게 교환할 수 있는 편리함을 잃어 버립니다.

톤암의 조정
톤암에는 카트리지를 정확히 고정시키기 위한 기구와 각종 밸런스를 맞추기 위한 기구로 구성되어 있으며, 카트리지를 설치할 때와 사용시에 정확한 조정이 필요합니다.
수평 트래킹 각도(overhang과 수평 조립 각도), 수직 트래킹 각도(VTA, 톤암의 높이), 팁의 azimuth (톤암의 좌우 기울기), 침압, antiskid bias 등은 기본적으로 조정되어야 하는 것입니다. 일부에서는 lateral balance를 조절하는 것도 있습니다.

오실로스코프와 조정용 표준 레코드 판이 없는 경우인 일반인들은 순서대로 카트리지나 톤암 제조사에서 제공하는 도구 등등을 이용하여 조정할 수 밖에 없습니다. 암의 높이를 조정하기 위해서는 투명 반원형의 분도기와 자가 필요하고, azimuth를 조정하기 위해서는 거울이나 카트리지 제조사가 제공하는 기구가 필요하고, overhang 과 수평 트래킹 각을 조정하기 위해서는 전용 분도기(protractor) 기구나 도면이 필요합니다.
침압은 톤암의 눈금으로 비교적 정확한 조정이 가능하나 antiskid bias는 조정 기구의 정확성은 테스트해 볼 필요는 있습니다. 일부 톤암에서 사용하는 추를 이용하는 방법이 숫자 측면에서는 정확한 방법이라고 할 수 있습니다.
카트리지를 암에 조립하여 높이와 azimuth와 overhang과 수평 트래킹 각을 맞출 때 기준은 플래터에 놓인 레코드 판이며, 플래터는 회전이 되지 않게 고무 쐐기 등으로 완전히 고정하여야 바늘을 파괴하는 실수를 방지할 수 있습니다.

하나의 톤암에 여러 카트리지를 사용할 경우에는, 각각의 카트리지를 하나를 기준으로 하거나 표준 위치에서 톤암의 기능이 없을 때의 방법으로 헤드쉘에 조정해 조립해놓고, 카트리지가 달린 헤드쉘을 바꿀 때 침압과 bias만 새로 조정하게 하면 편리합니다.

암의 높이 조정
암의 높이 조정은 레코드 판에 기록된 신호 파형의 기울기와 바늘의 기울기를 일치시켜 일그러짐을 최소하기 위한 것입니다. 수직 트래킹각(vertical tracking angle, VTA)의 오차는 분리도에도 영향을 줄 수 있으나 일그러짐의 제한이 먼저 일어 납니다.
카트리지의 수직 트래킹 각과 SRA을 맞추는 것은, 대부분의 암에서 재생시 암대의 중심을 수평이 되게 암의 고정 축의 높이를 조정하는 것으로 맞추게 되어 있습니다. 일반적인 경우 적정 침압으로 레코드 판에 올려 놓았을 때에 수평에서 카트리지 쪽이 0~3mm 이내로 낮게 조정하는 것을 권장합니다. 바늘의 cantilever와 정지된 레코드 판의 각도가 카트리지의 규정 VTA보다 1도 이내로 조금 큰 각도로 맞추어 주는 것입니다. 최내각에서 0.5% 일그러짐 이하가 되기 위한 오차범위는 1.1도 정도로, 230mm 톤암에서의 pivot측의 높이를 기준으로 카트리지측이 +-4mm 정도 높이 차이가 나는 것이 오차 한계이나, SRA각이 음수로 유지하기 위해 카트리지측이 더 낮게 조정하는 것입니다.

축의 높이를 조정할 수 없는 톤암에서는 카트리지를 조립할 때 spacer를 넣거나(카트리지 측이 낮을 때), 쐐기로 앞 쪽을 기울여서(카트리지 측이 높을 때) 조정합니다. 대부분의 경우 높이에 대한 허용 공차가 크기 때문에 높이의 조정이 필요치 않습니다. 소리를 들으면서 조정한다는 것은 거의 불가능하기 때문에 자나 분도기나 수준기를 이용하여 조정을 합니다.
옛날 LP 전성기 때에 카트리지 측이 고정 축 보다 5mm 낮게 하면 소리가 더 살아난다는 것으로 알려져 있었던 것입니다. 이 것은 바늘이 수직에서 소리골이 진행하는 반대 방향으로 약간 기우려 지는 것 때문에 일어나는 약간의 일그러짐의 증가로 하모닉스가 증가하는 것 때문에 일어나는 현상입니다. 반대로 카트리지측 보다 고정 축 쪽이 낮아지면 고음이 약해 집니다. 이러한 현상을 이용하여 암의 높이를 조정하는 방법이 있다고 하나, 민감하지 않아서 거의 불가능합니다.
판을 여러 장 겹쳐서 듣는 것은 이 VTA가 달라지기 때문에 피하는 것이 좋습니다. 특수하게 두꺼운 mat를 사용할 경우에는 높이 조정을 다시 하여야 합니다.

Azimuth (팁의 좌우 기울기각도) 조정
바늘이 카트리지 정면으로 보았을 경우에 팁이 수직이 되어야 합니다. 이 각도 조절을 azimuth 조정이라고 하며, 특히 팁이 고급일 수록 정확히 맞추어 주어야 합니다.
이 조정은 스테레오 분리도에 관련되며, 대략 분리도가 20dB인 카트리지에서 3도 이내로 조정이 되어야 하고, 30dB급은 1도 전후의 오차로 조정되어야 합니다. 그러나 실제로는 도구 없이는 1도 전후의 각도를 조정하는 것이 쉽지는 않습니다.

Azimuth 조정 기능은 헤드쉘 커넥터나 암대의 고정을 풀어 조금 돌려서 다시 고정하는 방식으로 카트리지의 좌우 각도를 조정하는 것을 말합니다. 이러한 기능이 없는 톤암은 카트리지와 헤드쉘 사이에 마일라 종이를 한 쪽에 넣어서 좌우의 기울기를 조절합니다.
고급 MM 카트리지는 제조사에서 바늘 대신 azimuth 확인에 사용하는 것을 제공하기도 하며, 없으면 레코드 판 위의 거울에 바늘을 놓고 정면에서의 팁과 거울에 비친 팁의 상이 일직선이 되게 조정합니다. 간단하게는 stylus cover가 레코드 판에서 판에 밀착 되는 것으로 하는 방법이 있으나 정밀도는 미지수 입니다.
표준 헤드쉘을 사용할 경우는 고정부에서 약간 놀기 때문에 중앙 부분 근처에서 대략 수직을 이룬다면 꼭 카트리지를 조립할 때 조정할 필요는 없지만, 카트리지가 장착된 헤드쉘을 바꿀 때마다 azimuth를 확인하는 것이 좋습니다.

수평 트래킹 각도 조정, offset angle, overhang
녹음시에 cutting head가 linear tone-arm과 같이 안쪽으로 평행하게 이동하며 바늘이 언제나 접선에 일치되게 유지하며 녹음을 하지만, Radial tone-arm에서는 톤암은 일점 축을 중심으로 회전하기에 바늘이 소리골의 접선과 일치하지 않고 수평 트래킹 오차를 가집니다. 이 오차로 파형의 일그러짐을 발생시킵니다.
이 오차를 최소로 하기 위한 방법으로 바늘 끝의 회전 반경을 레코드 spindle 축보다 조금 길게 overhang 길이를 주고, 바늘에 적당한 offset 각을 주어서 레코드 판의 어떤 위치에서도 오차가 어느 범위를 벋어나지 않게 하는 것입니다. 레코드 판의 외측과 내측은 ‘+’ 각오차가 생기며 그 중간에 ‘–‘ 각오차가 생기며 오차가 없는 두개의 점이 생깁니다. 오차가 없는 두 점의 위치를 전용 분도기(protractor)의 기구 또는 도면의 조정점으로 이용합니다. 이 두 점의 위치에 따라서 각 부분의 일그러짐 율이 결정됩니다.

대부분이 트래킹 각의 오차가 레코드 판의 위치의 반경에 따라 ‘0.2 도/레코드 반경(cm)’ 이내가 되게 하여, 표준 녹음 속도에서 2차 일그러짐 율을 0.5%이하로 유지하게 합니다. 이 각도는 외측에서 2.8도 이내, 내측에서는 1.1도 이내가 되어야 하기에, 카트리지가 헤드쉘에 0.3도 이하의 각도 오차로 설치되어야 합니다.
카트리지의 설치시에 overhang의 조절도 중요하지만 카트리지가 정확히 주어진 offset angle을 맞추기 위해 헤드쉘의 중앙선에 카트리지를 완전히 일치시키는 것이 더 중요합니다. 이를 지키지 않으면 overhang 조정의 의미가 없습니다. 카트리지가 톤암의 offset각도에 거의 정확하게 설치되었을 때만 overhang의 길이가 의미가 있습니다.

Offset 각과 overhang을 설정하는 방법은, 일그러짐 율을 가장 큰 3곳(최외각과 최내각과 가운데 어느 부분)에서 비슷한 피크 치를 가지면서 그 피크치의 일그러짐을 최소로 만드는 방법(Baerwald 방법; 오차가 없는 점의 반경이 66mm와 120.89mm))과 대부분의 바늘이 레코드 안쪽에서 심한 일그러짐이 일어나고 안쪽 마지막 부분까지 기록된 음반이 드물다는 점에서 최내측의 일그러짐 율을 조금 높이고 나머지 부분을 개선한 방법(Loefgren 방법; 70.29/116.6mm))과 내측 부분의 일그러짐을 최소화 하여 EP판에도 대응하는 방법(Stevenson 방법; 60.325/117.4mm)이 대표적으로 소개 되고 있습니다.
일그러짐 율의 피크 치를 규제하는 Baerwald 방법을 많이 사용하며, 롱암에서는 Stevenson 방법이 유리하기 때문에 많이 사용합니다.
일부 회사는 이들이 만든 공식과 다른 형태도 사용하고 있으며, 사용자가 자신의 취향에 맞게 조정도 가능합니다. 암 데이터에서 주어지는 overhang의 길이는 설계된 값에 맞추기 위한 것이며, 바늘이 정확히 offset각에 있다는 가정에서 제시하는 값입니다. 이 내용을 알고 있으면 overhang과 offset각을 조정하여 사용자가 자신이 원하는 방식으로도 조정할 수 있는 것입니다.

Overhang 길이의 허용 오차는 Baerwald 법에서는 1%THD에 +1.5~3mm 정도, 0.75%THD에 +1~-2mm정도, 0.5% THD에 +0.5~-1mm이내로 맞추어야 합니다 (300mm 암의 Stevenson 법에서는 각각 +- 2.5mm /+2~-1.7mm /+1.2~-1mm 정도).
전용도구 없이 offset각을 맞추면서 플래터 샤프트 중심에서 바늘의 팁까지 거리로 overhang 길이를 1~2mm이내 오차로 맞추는 것은 실제로는 불가능합니다. 대부분의 톤암이나 턴테이블의 메이커에서 제공하는 헤드쉘에서 암대에 고정 부분에서 바늘 팁까지의 길이의 자료를 이용하거나 protractor를 사용하는 것이 좋습니다. 일부 암 제조사에서는 헤드쉘의 고정부에서 바늘 끝 부분까지의 거리를 맞출 수 있는 도구를 제공하기도 합니다.

대부분의 톤암 회사에서 특수한 분도기(protractor)라는 조절 눈금이 있는 자 또는 도면을 제공합니다. Baerwald 방법을 예로 들면, 레코드 회전축에서 반경 66mm 와 120.89mm(암의 길이와 설계 사상의 차이에 의해 약간 다른 위치를 선택하는 경우도 있습니다.)에서 완전히 접선에 평행하게 조절 설치할 수 있게 조정하는 기준을 제공하는 것입니다.
플래터를 쐐기 등으로 완전히 고정시키고, 도면으로 된 전용 protractor를 spindle에 끼우고, 카트리지의 고정 나사를 조금 풀어 대략의 overhang 거리를 맞추고, protractor의 한 점에 바늘을 정확히 올리고, 카트리지의 양 쪽 측면의 직선부가 protractor에 그려진 평행선에 일치되게 카트리지를 움직여서 맞춘 후, 다른 점에서 같은 방법으로 또 맞추고 하는 것을 여러 번 반복하여 두점에 바늘 끝을 맞추었을 때 완전히 평행하게 조정하는 것입니다. 주의 할 것은 카트리지의 수직 높이가 정확하지 않다는 등등으로 카트리지의 한쪽 면으로만 맞추면 다를 수가 있기 때문에 양측 측면에서 모두 다 관측해야 한다는 것입니다.
안쪽 점에서 먼지 평행을 맞추고 바깥 점에서 평행을 맞추었을 때의 길이 차이의 절반 정도로 옮겨서 평행을 맞추고 안쪽 점에서 같은 방법으로..., 하는 방식이 가장 빨리 접근하는 방법입니다.

카트리지의 외부 모양이 완전히 사각형이 아니면 정면에서 cantilever와 선으로 맞추어야 때문에 쉽지 않습니다. 눈으로 0.3도내의 오차로 맞춘다는 것이 어려워, 일부 카트리지 회사에서는 자신의 카트리지에 맞는 기구를 제공하기도 합니다.

수평 트래킹 각도(overhang 등)도 톤암의 베이스를 움직여서 조정이 가능합니다. 헤드쉘에서는 카트리지를 한 위치에서만 정확히 고정시키게 만들고, 톤암 베이스를 움직여서 overhang과 수평 트래킹 각을 조정하게 만든 것도 있습니다. 이러한 암은 카트리지를 고정하고 침압을 맞춘 후에, 암의 높이와 azimuth를 대략 맞추고 수평 트래킹을 조정하고 암 높이와 azimuth를 정확히 조정하는 것이 순서 입니다.

침압 기구
톤암에서 침압을 가하는 방법은 static balance 형과 dynamic balance형과 전자 제어식이 있습니다. 어느 쪽이 우수하다고 할 수는 없으나, 나사로 움직이는 추 만을 사용하는 static balance형이 간단하고 사용이 편리하고 고장이 날 가능성이 적습니다.

Static balance형은 수평 조정과 침압 설정시 lateral balance 와 등가 무게가 변한다는 단점이 있으나 S자 암에서는 lateral balance의 문제가 없고, 가벼운 헤드쉘과 카트리지를 사용하면 등가 무게 문제도 크지 않습니다. 카트리지와 헤드쉘이 조립 완료된 상태에서 추를 돌려서 조절하여 톤암을 수평으로 맞추고, 숫자 다이얼 판만 돌려서 0에 눈금을 맞추고, 추를 돌려서 필요한 침압의 눈금에 맞추면 되는 것입니다. 다른 형태는 주 추로 수평 평형을 맞추고 침압은 작은 추를 사용하는 방법과 무게가 다른 추를 사용하는 방법이 있으나, 카트리지의 무게의 적용 범위는 커집니다만 복잡하게 만들었다는 것 외는 아무 것도 아닙니다.

Dynamic balance 형은 스프링의 힘에 의해 침압을 결정하는 형태 입니다. 침압을 바꾸어도 톤암의 등가 무게와 래트럴 밸런스가 변하지 않는다는 장점이 있으나, 스프링의 비직선성 문제로 정밀하지 못하여 경침압 카트리지는 꼭 별도의 침압계로 조정해주어야 합니다. 이러한 단점을 보완하기 위해 수평 밸런스용 조정과 침압 조정을 별도로 나누어진 형태와 수평조정은 추로 하고 침압은 스프링으로 하는 여러 형태 등의 암이 존재합니다. 이러한 설계에서는 static방식에 대한 장점이 없어집니다. 이론적으로는 추에 의한 밸런스형 보다는 톤암의 무게를 줄일 수 있다는 장점은 있으나 실제로는 기구적인 무게의 증가로 차이가 나지 않고 침압조정용 스프링에 의해 또 하나의 공진을 만들 뿐이고, 더욱이 밸런스용과 침압용의 분리로 static 방식보다 가벼워지지 않습니다. 괜히 비싸게 만들려고 노력한 것에 지나지 않습니다.

전자 밸런스형은 대부분의 linear tracking 턴테이블의 톤암과 일부의 radial 톤암에 적용되었었습니다. 일부의 linear tracking 톤암 방식 턴테이블이 수직으로 세워도 동작하는 것은 전자 밸런스 방식을 채택하였기 때문입니다.

침압은 카트리지의 바늘에서 요구하는 것에 맞추어 주어야 제 성능을 발휘할 수 있습니다. 고급 카트리지는 trackability가 충분하기 때문에 정규 침압을 사용하는 것이 좋고, 보급형은 최대 침압을 넘기지 않는 범위에서 정규 침압에 10~20%를 추가하는 것이 좋습니다. DJ용으로 만든 것은 정확한 소리를 목적으로 하는 것이 아니기 때문에 넓은 범위에서 사용하게 만든 것으로 예외적인 것입니다.
정확하게 맞추기 위해서 침압계를 사용하는 것이 좋지만, 원래의 추를 사용하는 static형에서는 침압계가 별도로 필요하지 않습니다.

Inside force, antiskid, bias 조정
카트리지를 offset angle을 주어서 설치되면, 회전시에 바늘이 받는 마찰력의 방향이 팁에서부터 톤암의 축과의 방향과 다르기 때문에 암을 안쪽으로 미는 inside force라는 힘이 발생합니다. 리니어 트래킹 암에서는 일어나지 않는 현상입니다. 이 힘을 보상하기 위한 장치가  antiskid 또는 inside force canceller 또는 bias 조정이라고 하고, 추를 이용하는 방법과 스프링을 이용하는 방법과 자석을 이용하는 방법과 전자제어 방법 등등이 있습니다.
Inside force는 대부분이 바늘과 판의 마찰에 의한 것으로, 침압과 바늘의 모양에 따라 차이가 있을 수는 있으나 표준 신호의 크기를 기준으로 vinyl 과 18미크론의 원추형 팁 간의 대략 마찰 계수는 0.3정도로 알려져 있고, 이 값에 offset 각의 sine 값을 곱한 inside force는 대략 침압의 10% 정도가 됩니다.
이 힘 때문에 팁이 가해지는 침압이 소리골의 좌우 측면에 가해지는 침압이 달라지고, 바늘이 쉽게 튀고, 바늘에 힘이 가해져서 표준 신호 변위의 1~2배의 크기로 한 쪽으로 기울어지거나 치우쳐져서 일그러짐과 분리도 특성을 나쁘게 하는 것입니다. 이러한 이유로 inside force를 보상해 주는 것을 bias조정이라고도 합니다

일반적인 보상 장치의 형태는 bias 조절 부의 눈금을 침압과 같은 숫자에 맞추는 방법 또는 보상 추의 위치를 조정해 주는 형식을 사용합니다. 추를 사용하는 것이 아니면 antiskid 조정 눈금이 그렇게 정확하지 않으나, 녹음된 신호의 상태에 따라 마찰 계수가 다르고, 수평 트래킹 각이 일정하지 않고, 침압과 팁의 모양에 따라 접촉 모양이 달라지므로 아무리 정확하게 조정해도 오차는 피할 수 없습니다.
이론적으로 접촉면의 상태가 동일하면 마찰력은 접촉 면적에 무관하고 침압에만 비례하나, 바늘의 팁 모양에 따라 접촉면의 상태와 압력에 의한 레코드 판의 변형의 차이로 팁의 모양에 따라 차이가 날 수 있습니다. 접촉면이 작은 팁은 변형에 의해, 선접촉형 팁은 긴 접촉부의 방향에 의해 더 클 것으로 생각이 됩니다. 일반적으로 타원형(7 * 18미크론)의 경우 20% 전후, 선접촉 팁(5 * 65미크론)의 경우 10% 이상 마찰 저항이 크다고 알려졌습니다.
브라쉬가 달린 카트리지의 경우는 브라쉬의 마찰 저항이 바늘 팁보다 훨씬 크기 때문에 브라쉬에 의해 요구되는 추가 침압의 2배 이상을 antiskid dial에서 추가해 주어야 합니다.

바늘 팁을 레코드 판의 소리골이 없는 부분에 바늘을 놓고 돌려서 소리골을 만나기 전까지 암이 정지된 위치를 유지하는 값에서 10~20% 정도 더해준 값으로 bias 값을 찾는 방법이 있습니다만 별로 민감하지 못하고, 선접촉형에서는 이 방법으로 조정한 것이 잘 맞지 않습니다.
소리로 조정하는 방법은 모노 판에서 음상의 위치의 변화로 찾을 수 있으나 밸런스에 관련되는 다른 요인도 많고 민감하지 않아 추천할 방법은 아닙니다. 오실로스코프와 테스트 표준 디스크를 이용하여 좌우 신호를 vector 표시법으로 찾는 방법이 좋으나 개인이 할 수 있는 일이 아니겠지요. 간단하고(?) 확실하게 테스트 하는 방법은 재생 중에 충격으로 바늘이 튀었을 때 어디로 가느냐를 보는 방법입니다. 못 쓰는 판을 재생하면서 턴 샤시에 약한 충격을 주어서 알 수 있는 방법입니다.

Offset각도가 없으면 inside force가 작다는 것 때문에 일부 DJ전용 턴테이블에서는 offset를 주지 않고 바늘의 괘도를 턴테이블의 스핀들 축 중심보다 짧게 하는 방식으로 scratching시 튀는 것은 방지하나, 수평 트래킹 오차가 너무 크기 때문에 일그러짐 율이 나빠서 가정용으로는 부적합한 것입니다.

Lateral balance
일부 톤암에는 래트럴 밸런스를 조정하는 기능이 있습니다. 톤암의 팁과 톤암의 고정축를 잇는 선을 중심으로 톤암 좌우 무게의 평형을 맞추는 것으로, 톤암을 지지하는 구조에 따라 꼭 맞추어 주어야 하는 톤암이 있습니다만 대부분의 암에서는 그렇게 중요하지 않습니다. 턴테이블의 수평 조정이 잘 되어 있으면 gimbal 형의 대부분의 톤암에서는 크게 문제되지 않습니다. 지지축의 설계에서 문제가 없다면, 턴테이블이 수평으로 설치가 되지 않았을 경우 쏠리는 현상을 방지하는 것입니다.
톤암의 침압조절로 톤암이 수평으로 만든 후(antiskid bias를 0으로 해야 함) 턴테이블을 기울어 보면 좌우 lateral balance 상태를 알 수 있습니다. Lateral balance 가 잡힌 톤암은 턴테이블을 기울이어도 그대로 있습니다.

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-. 톤암의 역할은 카트리지가 정확히 동작되게 도와주는 역할만 합니다. 톤암에서는 카트리지가 가진 성능과 소리를 얼마나 열화시키지 않느냐 하는 것입니다.
-. 표준 헤드쉘을 사용하는 것이 카트리지를 여러 개 사용할 때 편리합니다. 직선형 톤암이 달렸을 경우 헤드쉘이 교환형인지, 헤드쉘을 쉽게 구할 수 있는지를 확인하는 것이 좋습니다.
-. 대부분의 턴테이블의 가벼운 톤암으로도 대부분의 카트리지의 성능을 최대로 할 수 있습니다.
-. 별도로 톤암을 붙일 때는 톤암의 조립시에 조립위치와 높이와 기울기 등등을 정확히 맞추어 주어야 합니다.
-. 톤암의 기능이 너무 많은 것은 사용하는 방법을 모르거나 잘못 조정했을 경우에는 더 나빠집니다.
-. 톤암의 등가 무게는 카트리지와 매칭이 되어야 합니다. 카트리지의 compliance가 큰 것에는 가벼운 톤암을, compliance가 작은 것에는 무거운 톤암을 사용해야 합니다. 현대적인 MM카트리지는 compliance가 크기 때문에 가벼운 톤암이 유리하고, 구형 MC 카트리지는 compliance가 대부분이 작기 때문에 무겁고 긴 톤암이 유리 합니다.
-. 헤드쉘은 프레스 공정으로 만든 것 보다는 성형시킨 것으로 가벼운 것이 좋습니다.
-. 헤드쉘에 DJ용 보조 무게는 사용하지 말아야 합니다.
-. 카트리지를 조립할 시, 카트리지를 offset각도와 규정된 overhang을 맞추어 주어야 됩니다. 톤암 제조사나 카트리지 제조사에서 제공하는 기구나 protractor를 사용하는 것이 좋습니다.
-. 카트리지를 헤드쉘에 조립시 바늘 보호장치를 해야 하며, 선 연결을 정확히 해야 합니다. 선의 커넥터를 핀셋이나 집게로 잡고 카트리지의 연결 핀에 연결하는 것이 좋습니다.
-. 재생시 암대가 레코드 판에 평행하게 하면, 수직 트래킹 각을 맞추어 집니다
-. 카트리지 정면에서 보는 팁과 판의 각도가 완전히 직각이 되어야 합니다. 거울을 이용하여 이 azimuth 각도를 조절할 수 있습니다
-. 침압은 규정침압에 정확히 맞추어 주어야 합니다.
-. 별도의 침압계는 static형 톤암에서는 필요 없습니다.
-. Antiskid(Bias, Inside force canceller)조정은 정확도는 확인 해야 할 필요가 있습니다. 바늘의 종류나 방식에 따라 가감해 주어야 합니다.
-. Lateral balance는 수평 조정만 잘 되면, 대강 맞추어도 문제가 없습니다. Lateral balance의 조정 기능이 없는 암도 많습니다.
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내용이 중복된 부분도 있지만, 처음 시작할 때 예상보다도 분량이 많아졌습니다. 여기에 다루지 못한 부분도 많을 것으로 생각되지만, 사용하는 입장에서 알면 좋은 것을 나름대로 정리를 해본 것입니다. 분량이 적지 않다는 것은, 턴테이블의 다양성이나 고려해야 할 것이 많다는 것으로 재미난 기기임에는 틀림없습니다. 다른 이야기를 하면 기술적으로 문제가 많은 기기라는 뜻도 됩니다. 하여간에 기기를 알고 즐기는 것이 취미 생활을 더 즐겁게 할 수 있는 길이라고 봅니다. 미신이나 아무것도 모르는 사람이 거짓말한 것을 진실인양 취급되는 정보화시대의 역기능에서 벋어나 헛시간이나 헛돈을 낭비하지 않는데 도움이 되었으면 합니다.

꼭 Quad-core시대에 Apple컴퓨터 이야기를 확대하여 미신을 만드는 것 같은 이야기가 레코드 판 재생기에 나돌고 있는 것이 재미있는 일이나, 이 것이 사이비 종교화되어 맹신자 집단의 광기를 느끼게 합니다. 이러한 것에 현혹되지 않기 위해 여러분들이 관련 기술을 이해했으면 합니다. 여기서 이야기한 것들은 70~80년대 LP 시대에서는 상식으로 통했던 것들입니다. 기술적인 사항의 문의나 사용상 의문이 있는 부분의 질문은 환영합니다.

왔다 갔다 하며 정리도 안된, 재미 없는 글을 읽어 주셔서 감사합니다. 한 번 전체를 정리하는 차원에서 한 차례 수정을 하였으나 만족스럽지 못합니다.
이 자료에 관한 모든 권리는 저와 영자님에게 있습니다. 개인적인 용도로만 사용해 주시기 바랍니다.




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