그라운드루프에 대한 이해와 방지대책

그라운드루프에 대한 이야기를 해보겠습니다.
여기에서 그라운드루프란 무엇이고, 어떤 원리로 잡음이 나는지 이해하고, 그 방지대책은 무엇이 있는지 알아 보고자 합니다.

아래 그림은 인터넷에서 퍼온 자료를 발췌&편집한것입니다.
계측제어분야에서 센서케이블에 그라운드루프가 형성되어 잡음이 생기는 원리를 설명한 그림입니다.
신호를 다루는 기기라서 오디오와 본질적으로 동일합니다.

먼저 상단의 그림을 해설하면
주변에 강력한 잡음원이 있습니다. 변압기라든가 전동기 등이 해당되겠죠.
이에 따라 센서케이블에는 이 잡음원에 의해 유도된 신호(잡음)가 발생합니다.
그러나 유도신호 e1(속심)과 e2(쉴드)는 같은 전압과 위상이라 상쇄되어 원신호(Vsensor)만 남습니다.
 
하단의 그림에서는
왼쪽의 센서에 그라운드가 추가되어(황색점선) 그라운드루프(녹색점선)가 형성됩니다.
이제 이 루프에는 수암페어의 큰 유도전류가 흐르고 센서케이블 쉴드의 미세한 저항성분에 의해 만들어진 신호(eshld)가 추가로 발생(V=I*R)합니다.
결과적으로 e1과 e2는 상쇄되지만 eshld는 그대로 남아서 원신호에 더해집니다.

이것이 그라운드루프에 의한 잡음발생 원리입니다.
오디오로 표현하면 기기들의 전원접지가 인터케이블의 쉴드에 의해 연결되어 루프를 형성하여 잡음이 발생하는 것입니다.
물론 접지있는 멀티탭을 사용하는 통상적인 상황이라면 대부분의 경우 그라운드루프는 이미 만들어져 있습니다.
다만 주변에 강력한 잡음원이 없기 때문에 잡음을 경험하지 못하는것 뿐입니다.

하지만 포노EQ 같이 소신호를 다루는 높은 게인을 가진 기기는 민감해서 그라운드루프 잡음을 쉽게 타기도합니다.
또한 파워앰프 같이 게인이 낮은 기기더라도 높은 게인을 NFB를 깊게 걸어 겉보기 게인을 낮춘 기기라면 역시 영향을 쉽게 받습니다.
그라운드루프 잡음은 '뿌웅~~'하는 깜짝놀랄 정도의 큰 소리부터 '찌징~'하는 작은 소리까지 다양합니다.

해결책은 루프를 끊어주는 것인데 접지없는 멀티탭을 사용하면 손쉽게 해결되겠지만 안전에 큰 문제가 있습니다.
앰프(포노, 프리, 파워)를 제작하는 경우 아래에 소개하는 그라운드루프 방지장치를 달아주면 깨끗이 해결됩니다.
앞서 설명했듯 그라운드루프 잡음은 모든 기기에서 발생하는것은 아니기 때문에 발생하는 기기에만 달아주면 됩니다.

방지원리는 접지 중간에 10옴 저항을 달아서 그라운드루프에 큰 유도전류가 흐르지 못하게 방해하는것입니다.
이로써 유도전류가 수암페어 수준에서 수백밀리암페어 이하로 낮아지고 그만큼 잡음의 크기도 낮아져 잘 느끼지 못할 정도가 됩니다.
병렬로 달린 브릿지다이오드는 실제 고장상황에서 고장전류를 접지로 흘려주는 통로역할을 합니다.
0.1uF 커패시터는 라디오주파수(RF) 잡음을 접지로 흘려주는 용도입니다.

상세한 내용은 아래 링크에서 원문을 보시기 바랍니다.
https://sound-au.com/earthing.htm

이 방법에 아쉬운 점이 있다면 기성오디오는 내부개조가 필요하다는 겁니다.
앰프내 1점접지가 확실하게 만들어졌다면 개조는 아주 쉽습니다만 일반분들에게는 사실상 불가능하겠죠.

해외에서는 상품화해서 PCB키트로 판매하고 있습니다
기성품중 어떤 앰프에는 이 저항이 달린것이 있기도 합니다.