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픽업의 이해
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픽업의 원리
픽업은 현의 진동을 전류의 흐름으로 바꿔서 이 신호를 앰프에 전달해 주는 역할을 합니다. 진동을 전류로 바꾼다는 점에서 마이크와 비슷하지만 중요한 차이점이 있습니다. 마이크는 공기의 진동을 감지하지만 픽업은 현의 진동만을 감지해낸다는 것이죠.
픽업의 원리는 간단합니다. "전선(코일) 주위의 자기장이 변화하면 전선에 전류가 흐른다." 라는 자연현상을 응용하는 겁니다.
자기장을 변화시키는 간단한 방법은 자석을 운동시키거나 코일을 운동시키는 겁니다. 마이크의 원리는 얇은 판(diaphragm)에 코일을 고정시키고 이 판이 공기의 진동에 의해 떨리면 코일도 같이 진동하면서 코일에 전류가 발생하는 것입니다. 픽업의 경우는 좀 다르죠. 옆의 그림처럼 자석도 코일도 모두 고정되어 있습니다.
아니 그럼, 어떻게 자기장을 변화시키는거죠?
해답은 바로 기타줄에 있습니다. 줄은 강철(steel)이나 니켈성분으로 되어있죠? 이게 자기장 안에서 진동하면서 픽업의 자기장을 변화시킵니다. 그 결과 코일에 전류가 흐르게 되고 앰프에서는 이 전류의 변화를 증폭시키는 겁니다.
이에 대한 내용은 고등학교 때 배운 플레밍의 왼손(오른손일지도..기억이 가물가물..)법칙 등등에서 나옵니다. 글 쓰는 사람이 전기에 대한 지식이 짧은 관계로 더 자세한 내용은 피하도록 하겠습니다. 무식이 탄로나기 전에 말이죠..
하여튼 기타줄이 반드시 강철, 니켈, 구리 등등의 도체로 되어있어야만 픽업을 제대로 작동시킵니다. 공기의 진동이나 사람의 음성, 쇠가 아닌 나일론 줄의 진동 등은 픽업을 통해서 증폭되지 않습니다.
여기서 잠깐 경험많은 플레이어의 질문을 받아보도록 하죠.
- 그런데 왜 이어폰을 픽업 가까이 가져가면 이어폰에서 나오는 소리가 앰프에서 나는거죠?
- 픽업에다 대고 크게 소리를 지르면 앰프에서 소리가 나기도 하는데, 이건 왜 그런가요?
답1) 일단 이어폰이나 핸드폰 같은 전기 음향 제품의 원리는 픽업과 반대로 전기 신호를 공기의 진동으로 바꿔주는 것이기 때문입니다. 이 전기신호가 픽업 주위 자기장을 같은 방식으로 변화시켜서 마치 픽업이 마이크 같이 행동하는 것이죠.
답2) 기타줄이 음성에 의해 진동하는 현상입니다. 기타줄을 빼고 소리를 지르면 아무리 크게 질러도 앰프에서는 소리가 안납니다. 간혹 강철 픽업 커버가 달린 픽업에서 커버가 진동하면서 소리가 좀 나는 수가 있습니다. 하지만 마이크와 같이 음성을 그대로 재현하지는 않죠.
험버킹(humbucking) 픽업
험버킹 픽업, 험 캔슬링(hum-cancelling) 픽업 또는 험버커(humbucker) 모두 같은 뜻입니다. 험(hum)은 잡음, 벅(buck)은 반항하다는 뜻이니까 번역하면 '잡음을 거역하는, 잡음을 취소시켜버리는 픽업' 정도가 되겠네요.
싱글코일 픽업은 구조상 잡음이 날 수 밖에 없습니다. 픽업 주위 공간에 있는 온갖 전자기장과 전자기파가 이러한 잡음을 유발하는 것이죠. 아무리 실드처리를 해도 이러한 잡음을 제거할 수는 없습니다. 이러한 단점을 보완하기 위한 해결책이 바로 험버커입니다.
그림과 같이 두 개의 싱글 픽업을 붙입니다. 코일의 방향을 서로 반대로 감죠. 그런데 만약 자석의 극성까지 같은 방향이라면.. 아마도 양쪽에서 전류가 서로 반대방향으로 흘러서 충돌하겠죠? 따라서 자석의 극성까지 반대로 바꿉니다. 이렇게 하면 두 코일에 유도되는 전류의 방향이 같아지는 거죠.
이 두 코일은 밀착되어있기 때문에 그 장소에서 발생하는 잡음신호가 거의 같습니다. 이 신호를 서로 극성이 반대인 자기장으로 중첩시키면 두 자기장에서 잡히는 잡음신호가 서로 반대 위상이 되면서 0에 가까워집니다. 잡음(hum)이 제거(cancel)되는 것이죠.
싱글코일 픽업 역시 이러한 원리를 이용해서 배열합니다.
픽업이 세 개라면 자석의 극성을 번갈아가며 서로 반대로 합니다. 코일의 방향도 서로 반대로 감는거죠.(까만 화살표)
이런 기타를 연주해보면 프론트-미들 또는 미들-리어의 조합으로 연주할 때 잡음이 훨씬 적어지는 것을 알 수 있습니다. 이게 바로 험버커의 원리와 무관하지 않은거죠.
당연히 험버커의 자기장 형상은 싱글픽업과 다릅니다. 유도되는 전류의 세기도 다르구요. 이 차이가 싱글코일과 험버커의 톤을 확연히 다르게 만들어주는 겁니다.
여러가지 픽업
싱글코일
첫번째 픽업은 가장 전통적인 펜더 스트라토 형의 싱글 픽업입니다.
두번째는 텔레캐스터의 프론트 픽업 같이 생긴거죠. 싱글 코일에 커버를 씌운 겁니다.
세번째는 소프바(soap bar)라고 부르는 디자인인데요, 깁슨 레스폴에 처음 박혔던 P-90과 같은 모양의 픽업입니다. P-90은 비누 같이 생겼다고 해서 소프바라는 애칭을 얻었죠.
네번째는 레일이 붙은 픽업인데요, 사이즈만 싱글코일이지 사실은 험버커입니다. 싱글코일 사이즈라 픽업을 교체할 때 기타의 바디와 피크가드를 파낼 필요가 없죠. 레일에 관해서는 잠시 후에 다루겠습니다.
험버커
첫번째는 가장 일반적인 형태의 험버커입니다.
두번째는 깁슨의 레스폴 시리즈에 장착되는 험버커입니다. 똑같은데 커버를 씌운거죠.
세번째는 미니 험버커입니다. 커버달린 험버커인데 사이즈가 좀 작죠. 레스폴 딜럭스 모델에 장착되는 픽업이 이렇게 생겼습니다.
네번째는 레일이 붙은 험버커입니다. 6개의 폴피스(pole piece) 대신 레일을 단거죠. 이렇게 하면 폴피스 사이사이에 비어있는 공간까지 커버가 되서 밴딩을 할 때 줄이 폴피스 사이를 지나면서 약해지는 자기장 때문에 소리가 줄어드는걸 막을 수 있습니다.
자 이제 픽업의 원리를 알았습니다. 자기장 안에서 진동하는 쇠줄이 자기장을 흔들어 준다..음 좋아. 아니 그런데, 얘네들은 대체 픽업이 어디 붙은거죠? 앰프에 꽂으면 소리가 나니까 분명 픽업이 있긴 있을텐데, 어디 붙어있는걸까요? 게다가 황당한건 오른쪽 어쿠스틱 기타는 줄이 나일론인데 소리가 잘 나잖아요? 울림통도 막혀 있는데다가 픽업 비스무레한 것도 없고 게다가 줄이 쇠가 아닌 나일론인데 소리가 나다니.. 음 속았다! 라고 억울해하기 전에 피에조 픽업(piezo pickup)이라는걸 한 번 살펴보죠.
중학교 기술시간에 배운게 어렴풋이 기억나는군요. 피에조 - 압전(壓電)현상. 그 예로는 가스레인지나 전기 라이터의 불꽃을 튀게 해주는 기구가 나왔었죠. 전자석이나 수정에다가 압력을 가하면 전류가 발생하는 현상이죠. 요게 바로 피에조 픽업의 원리입니다. 마그네틱 픽업처럼 자기장의 변화를 이용하는게 아니라 줄과 직접 접촉해서 줄의 진동을 전기적 신호로 바꿔주는거죠.
피에조(piezo) 픽업
위와 같은 어쿠스틱이나 클래식 기타는 피에조 픽업이 브릿지 밑에 심어져 있습니다. 단면도는 좀 있다가 보도록 하구요, 오른쪽 사진처럼 노출되어 있는 경우도 있습니다. 각 줄을 떠받치고 있는 두 개의 구슬 모양 쇠붙이가 피에조 픽업입니다.
피에조 픽업의 역사는 1960년대로 거슬러 올라갑니다. 그 때까지 여러 종류의 직접 접촉식 픽업이 있었습니다. 각 줄의 소리를 잡는게 아니라 기타 윗판의 진동을 잡는 식이었죠. 그 중에는 디아몬드(DeArmond)가 가장 인기 있었습니다. 그러다가 1968년에 볼드윈(Baldwin)이라는 기타에서 브릿지 밑에 장착해서 각 줄의 소리를 증폭하는 방식의 픽업을 최초로 만들었습니다. 하지만 기타에 장착되어 팔았기 때문에 픽업만 살 수가 없었고, 기타의 품질도 그다지 좋지 않았다는군요.
그 후에 바커스-베리(Barcus-Berry)에서 브릿지 밑이나 기타 윗판의 적당한 곳에 장착하는 픽업을 만들었습니다.
이 모든 걸 지켜보던 오베이션(Ovation)의 제임스 리카드(James Rickard)가 지금도 유명한 오베이션의 브릿지 픽업을 만들어냅니다. 이 픽업은 현재에도 당시 그대로 만들어지고 있고 오베이션을 유명하게 만든 바로 그 픽업이기도 합니다. 오베이션이라는 상표는 일반명사화 돼서 지금도 픽업 달린 어쿠스틱 기타를 오베이션이라고 부르죠.
피에조 픽업은 이렇게 박혀 있습니다.
플라스틱 또는 본(bone) 재질의 브릿지를 들어내고 그 밑에 6개의 소자를 고정시킵니다. 각 줄의 밑에 수평을 잘 맞춰서 고정시켜야 합니다. 줄과 바디의 진동을 직접 접촉식으로 감지하기 때문에 설치할 때 제대로 하지 않으면 고른 사운드를 얻을 수가 없죠.
여기서 얻은 진동으로부터 전류가 발생하고 그 신호가 프리앰프와 앰프를 거치면서 증폭됩니다.
현의 운동에너지가 전기에너지로 바뀌는 가장 첫 단계는 바로 픽업에서 이루어집니다.
흔히들 하는 오해 중의 하나가 "앰프에서 기타로 전기가 흐른다"는 것인데, 사실은 그렇지 않습니다.
현의 진동을 픽업이 전기적인 신호로 바꾸어서 앰프로 보내면 앰프는 이 미약한 신호를 받아서 증폭시키는 역할을 하게 되는 것이죠.
보통의 픽업은 밀리볼트단위의 전압을 내며 아무리 출력이 큰 픽업이라도 이 전압은 2볼트를 넘지 않습니다.
가끔씩 기타줄을 통해서 손에 전기가 오르는 경우가 있는데 이건 앰프의 접지에 문제가 있는거니까 빨리 조치를 하시는게 좋습니다.
기타의 문제가 아니라 앰프의 접지가 제대로 안되기 때문이고 운이 나쁘면 큰 사고로 이어질 수도 있습니다.
픽업의 부속품들
1. 구리선(Copper Wire)
사진에서 위의 금색선이 실제 픽업에 감겨있는 구리선(copper wire)입니다. 아래쪽의 검은색 실은 머리카락이죠.
보통 42나 43게이지의 아주 얇은 구리선을 사용합니다. 42, 43이라는건 선의 두께를 의미하고 숫자가 클 수록 더 얇은 와이어라는 뜻입니다.
아주 얇으니까 조심스럽게 다루어야하는 것은 기본이구요, 행여나 픽업을 분해해서 확인해보시거나 하지는 마시기 바랍니다. 버려도 상관없는 픽업이 아니라면 말이죠.
이 와이어를 6000~8500 바퀴 정도 감아서 픽업을 완성하고, 이 감는 수를 다르게 함으로써 픽업의 톤을 디자인합니다. 많이 감을수록 출력이 높아지면서 중,저음대가 강조되고 적게 감으면 출력은 낮은 대신 고음역대가 강조된 맑은 톤을 낼 수 있습니다.
2. 보빈과 프레임(Bobbin & Frame)
픽업에서 코일을 전부 벗겨내면 위와 같은 구조가 나타납니다.
플라스틱 혹은 종이로 된 비전도성 재질이 틀을 이루는데 이걸 말 그대로 프레임(Frame)이라고 하고 여기에 6개(7현 기타에서는 7개겠죠)의 보빈(bobbin)이 고정되어 있습니다.
보빈이란 실을 감는 틀, 얼레 뭐 그런 뜻이니까 사실 프레임이랑 확연히 선을 긋기가 좀 곤란하기도 하죠.
보빈 바로 안쪽에 바로 자석으로 된 폴피스(polepiece)들이 들어있습니다. 이 폴피스들은 사진과 같이 수평이 맞게 고정되는 경우도 있고 서로 높이가 다르게 고정하는 경우도 있는데 후자의 경우를 파상배치(Staggered)라고 하죠. 이렇게 함으로써 각 줄의 출력을 다르게 해서 밸런스를 조정하는데 픽업의 디자인에 따라 스태거인 경우도 있고 그냥 수평으로 하는 경우도 있습니다. 펜더 스트라토의 경우에도 90년대에는 폴피스를 수평으로 배치했다가 요즘들어서는 다시 스태거 타입으로 바꿨죠.
프레임을 금속재질로 제작하는 경우도 있는데 이 때는 자기장에 영향을 주지 않기 위해 동(brass)을 사용합니다.
3. 자석
많은 종류의 자석이 있습니다.
가장 많이 쓰이는 것으로 알니코(Alnico)와 세라믹(Ceramic)이 있는데 이 두 가지가 어떤 차이가 있는지 살펴보겠습니다.
- Alnico
전통적인 싱글코일 픽업에 많이 사용되던 마그네틱입니다. AlNiCo라는 이름은 바로 자석의 성분이 되는 원소들의 이름을 합성한 것으로서 알루미늄(Al), 니켈(Nickel), 코발트(Cobalt)를 위주로 구리(Copper), 티타늄(Titanium) 등이 소량 섞여있으며 각 원소의 함유율에 따라 Alnico II, III, V 등의 로마숫자로 표기합니다. 영구자석으로서 각각의 보빈이 개별적인 자석이고 시간이 지남에 따라서 자력이 약해지는 성질이 있어서 오래 지나면 자석을 재생하거나 아예 픽업을 교체하기도 하죠.
- Ceramic
1950년대 중반부터 상용화된 자석으로서 당시 처음 탄생한 싱글코일 픽업에는 잘 쓰이지 않았습니다. 그래서 빈티지 펜더에는 세라믹이 아닌 알니코가 쓰였던 것이죠. 세라믹 자석은 산화철, 탄산 바륨(Barium)이나 스트론튬(Strontium) 그리고 비금속 물질인 세라믹이 섞여서 만들어집니다. 그래서 이름이 세라믹 자석이고 산화철 성분 때문에 페라이트(Ferrite)라고 부르기도 합니다. 비교적 가격이 싸면서도 자력이 강하고 시간이 흐름에 따라 자력이 덜 약해지기 때문에 강한 출력의 픽업에서
많이 사용되죠. 가격이 싸다고 해서 사운드가 안좋다고 할 수는 없는거고 그야말로 픽업의 디자인에 따라 선택의 대상이 될 수 있는 물질입니다.고전적인 기타에서 알니코가 많이 쓰였던 이유는 세라믹 자석이 상대적으로 늦게 등장했기 때문이거든요. 그러한 이유로 지금도 싱글 픽업에는 알니코를 많이 사용하고 험버커에서는 세라믹을 많이 사용합니다.
싱글코일 vs. 험버커
픽업은 단순히 자석주위를 코일로 감아놓은 물건입니다.
싱글코일에서는 감긴 코일의 양끝에 전선이 달려서 나오니까 하나는 그라운드, 하나는 핫(hot) 사이드가 되죠.
그런데 보통 험버커 픽업을 보면 그렇게 단순하지가 않죠. 그라운드 선까지 총 4개의 선이 나와있습니다.
하지만 전혀 당황할 필요가 없습니다. 왜 선이 4개나 나오는지는 금방 설명이 되니까요.
싱글 픽업 두 개를 붙여놓은 것이 험버커라고 이해하면 됩니다.
그러면 각각의 싱글픽업에서 두 개씩의 선이 나오겠죠?
그림에서 보면 먼저 ground라고 표시된 끝이 왼쪽 싱글픽업의 한 쪽 끝이고 다른 한 쪽 끝은 A가 되는거죠.
마찬가지로 오른쪽 싱글픽업의 한 쪽 끝은 B, 다른 끝은 hot이 됩니다.
두 싱글 코일의 자석 극성과 코일 감는 방향은 정반대로 되어있습니다. 그래야 서로 상대방의 잡음을 캔슬(cancel)시키면서 잡음이 사라지는 것이죠.
대신 코일은 더 많이 감겨있으니까 출력은 더 강해지는거구요.
일반적인 험버커로 사용할 때는 A와 B를 납땜으로 연결시켜버리고 ground와 hot을 일반 싱글코일의 ground와 hot처럼 사용하면 됩니다.
만약 이걸 코일탭으로 험버커-싱글 전환을 할 경우에는 A와 B를 push-pull 노브의 해당 단자로 연결시켜서 태핑을 가능하게 하는거죠.그러면 한 쪽 싱글코일 픽업을 분리해서 싱글로서만 사용할 수 있게 됩니다.
실제 험버커 픽업을 보면 위 그림에서의 ground선은 그물처럼 짜여져서 다른 선들을 감싼 형태로 나와있습니다.
그리고 나머지 3개의 선이 보이죠. 선의 색깔에 따라 어떤게 어떤 선인지 찾을 수 있으며 이 색깔은 픽업 제조업체별로 다르니까 메뉴얼을 참조하면 됩니다.
Active Pickups
EMG로 대표되는 액티브 픽업은 픽업의 신호가 앰프로 가기 전에 기타 내부에서 한 번 더 증폭이 일어납니다.
프리앰프가 내장되어 있으며 9V 건전지가 들어가서 이 프리앰프의 전원부 역활을 합니다.
이러한 액티브 방식의 픽업은 기타와 베이스에 쓰이며 보통의 패시브(passive) 방식 픽업보다 코일을 덜 감게 됩니다.
그렇게 해서 낮은 임피던스의 저출력 신호를 프리앰프에서 일정 수준으로 끌어올려서 다시 앰프로 내보내는 방식이죠.
포지션에 따른 픽업 출력의 차이
같은 모델의 픽업이라도 장착되는 위치에 따라 출력이 다릅니다. 바꿔 말하면 코일 감는 수를 다르게 하는거죠.
넥 쪽으로 갈수록 출력은 약하게 하는 것이 보통입니다. 미들과 넥 포지션은 거의 동일한 출력을 사용하는 경우도 있지만 브릿지 픽업은 확실하게 출력의 차이를 두는 것이 정석입니다.
브릿지 쪽으로 갈수록 현의 진동폭이 작아지기 때문에 이를 보완해주기 위해서 코일을 더 감음으로서 출력을 더 세게 해줍니다.
자료 : 기타플러스 Guitar plus 02-31-333-13 서울 마포구 대흥로 38, 2층 |
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