광케이블 (OFC : Optical Fiber Cable)
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광 케이블의 사용 및 응용(녹음 및 재생용 디지털 오디오 신호 전송)
1. 노트북, PC에 장작된 사운드 카드의 디지털 광출력 단자와 연결하여 외부 디지털 입력이 가능한
MD(MiniDisc)나 DAT 혹은 재생 기기인 돌비/DTS 디코더, 리시버 앰프와 연결
2. CDP(시디 플레이어)의 디지털 오디오 신호를 외부 디지털 오디오 기기(녹음 장치 및 앰프)와 연결
3. DVDP에서 출력되는 5.1채널 돌비/DTS 오디오 신호를 외부 돌비/DTS 리시버나 앰프에 전달
4. 소니 PS2(플레이스테이션2)를 비롯한 MS XBox의 광출력 오디오 단자로부터 재생되는 디지털 오디오 신호를 외부 돌비 리시버 앰프에 전달
5. HDTV, 셋톱박스의 디지털 오디오 출력 단자에서 재생되는 신호를 외부 리시버 앰프에 전달 위와 같은 응용범위에서 볼 수 있듯이, 광 케이블의 특성은 데이터(디지털 오디오)를 빛의 속도의 높은 전송 속도로 전달하는 방식과 낮은 에러 및 실패율, 유연성, 무유도, 저손실, 광대역으로 설명할 수 있으며, 속도 자체를 살펴 본다면, 100MHz에서 3 Ghz 까지의 높은 전송 속도 대역에서 1Gbps 이상의 전송율을 제공합니다.
광케이블에 따른 음질 및 동축 케이블과의 차이점
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글라스 광케이블 |
플라스틱 광케이블 |
광케이블의 두께에 따른 음질 차이와 관련하여 구입시 참고가 될만한 내용을 옮겼으니 참고하시기 바랍니다.
1. 좋은 광섬유를 사용해야합니다.
오디오는 대체로 POF(Plastic Opitcal Fiber)를 사용해서 만드는데, 플래스틱 광섬유에도 종류가 있습니다. 데이터 통신용에는 조금 고급의 광섬유를 사용합니다.투과율이 좋은것을 사용하지요.(참고로 미쓰비시 레이욘에서 생산하는 통신용 광섬유는 650nm의 빛을 넣었을 때 0.14dB/m 감쇄합니다. 그러니 3m 케이블보다 1.5m 케이블이 더 빛이 잘 나오지요.) 투과율이 떨어지는 종류의 광섬유도 있습니다. 광케이블의 외관상의 두께와 관계없이 대부분의 광케이블 내부 코어 두께는 동일하지만 코어의 재질은 각기 다름니다.
2. 빛이 들어가는 부분과 빛이 나오는 부분의 연마상태를 살펴보아야 합니다.
광케이블은 일반 코엑시얼 케이블과는 달라서 Connector가 아주 아주 중요합니다. 흔들림이 없이 딱 맞아야하구요. 그리고, 광섬유 끝단이 둥그스럼하고 매끄러운지 확인이 필요합니다. 연마상태가 좋아야 빛을 잘 전달하거든요. 이러한 이유로 광케이블의 제조과정은 상당히 많은 인력이 필요하며 그에 따른 인건비가 포함되어 제품가격이 상승되는 요인이 됩니다.
3. 센터 축이 잘 맞아야합니다.
광섬유 끝단과 디텍터가 정확히 일직선상에 위치하는것이 굉장히 중요합니다. 만일 이것이 틀어지면 말장 꽝이지요.. 위에서도 언급했지만 Connetor가 이것을 맞춰준답니다.
4. 겉에 감사고 있는 피복이 튼튼해야합니다.
광섬유는 심하게 구부리지 말아야 오래 사용할 수 있습니다. 플래스틱 광섬유는 그래도 괜찮지만 유리 광섬유(Glass Opitcal Fiber)같은 경우는 너무나도 잘 부러지기 때문에 아주 튼튼한 피복이 필요하며 사용 시 상당한 주의가 필요합니다. 광섬유가 꺽어지거나 부러지면 버려야합니다. 수리불가가 대부분입니다.
5. POF는 불에 아주 약합니다. 끝단에 라이터 불 같은 것은 절대금지 입니다. 녹아버려요. 사용 온도는 섭씨-40도~ 85도인데 85도 근처면 일납니다.
6. 광섬유 손상을 확인하시려면은 한쪽끝을 형광등이나 백열등을 향하고나서 반대쪽을 보아 빛이 잘 나오면 일단 OK입니다.
저가형과 고가형 광케이블의 음질차이는 기본사양에 충실하게 제작된 경우라면 일반인들이 느끼시는 차이는 거의 없다고 보셔도 됩니다. 코엑시얼 케이블이 더 음질이 좋다는 분도 계시지만 코엑시얼 케이블의 경우 외부의 전자기파가 케이블을 타고 스며들 수 있으므로 신호의 손상이 발생할 가능성이 높습니다. 물론 금속 쉴드가 내장된 고급형의 경우 그 정도가 상대적으로 작겠지요. 광케이블을 전기적 신호를 빛으로 전달하기 때문에 아무래도 케이블을 통해서 전달되는 노이즈가 적습니다.
또한 광케이블은 500Mhz 가 최대 전송 속도인 동축 케이블에 비해 비교 상대가 되지 않을 정도의 전송 속도로 데이터를 전송하며,, 리피터 없이도 장거리 (Km 단위 까지도 가능) 전송이 가능하여, 외진 곳에 서로 떨어진 건물에 있는 버스나 링 네트워크를 서로 연결하여 하나의 네트워크를 구축하는데 가장 적합한 이유로 장기적으로 볼 때, 광 케이블은 LAN의 기본 틀로 정착하고, 전송 속도, 보안이 중요시 되는 분야에서는 단말 부분에까지 널리 사용될 것으로 전망되며, 이미, OpiLink라는 새로운 네트워크 산업표준이 Sharp에 의해 진행되고 있으며, OpiLink의 주된 특징은 현재 4.5M로 전송거리가 제한되어 있는 IEEE1394 케이블의 전송거리를 최대 20미터까지 광케이블에의해 대체되는 것이 주된 내용입니다.
고급형 광케이블이란?
제품에 mm 단위로 표시되어 있는 광케이블의 종류가 두께이며, 길이는 별도로 표시되어 판매되는 것이 일반적입니다.
참고로 현재 시장에 유통되고 있는 대부분의 저가형 광케이블의 두께는 2.2mm와 4mm가 차지하고 있으나, 6mm 미만의 광케이블의 음질차이는 거의 없다고 보셔도 되며, 광신호 전송 코어의 재질또한 거의 동일합니다. 여러가지 A/V 케이블이 복잡하게 얽혀 있는 경우에는 두께가 굵을 수록 외부 자기나 전자파 영향을 상대적으로 덜 받기때문에 얇은 제품에 비해 안정적인 신호전송이 가능합니다.
광 케이블의 구조와 글라스 광케이블
광 섬유는 코어(Core), 크래딩(Cladding), 그리고 코팅(Coating)의 구조로 구성되어 있다. 코어는 광 신호 자체를 운송하며, 클래딩은 광신호를 코어에 유지하는 역할을 하고 있다.
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실제 광 케이블 구조 및 단면도(코어 - 클래딩 - 코팅 - 피복) |
시중에서 유통되는 대부분의 광케이블은 플라스틱 섬유를 사용한 제품이며, 글라스 광케이블은 AT&T ST라고 하는 유리섬유를 사용하여 플라스틱 제품에 비해 상대적으로 고가입니다. AT&T 케이블의 경우는 순도가 매우 높은 유리를 가늘게 뽑은 후 그 위 에 플라스틱 수지로 덮어 씌웁니다. 디지털 신호를 빛의 신호로 변환하여 케이블에 보내면 유리와 수지의 굴절율의 차이로 인하여 유리 바깥쪽으로 빠져나가지 못하고 계속적 으로 반사되면서 진행하게 됩니다. 저가형 광케이블은 대부분 플라스틱 섬유를 사용하는데 아무래도 유리보다 투명하지 못하므로 손실이 발생할 수 있습니다. 물론 거의 발생하지 않지만 아주 미세한 차이는 나겠죠. 유리로 된 창 과 플라스틱으로 된 창을 보면 플라스틱 쪽이 좀 답답해보이나 그 차이를 느끼기는 힘듭니다.
예를 들면, 디지털기기에 장착된 DAC에 500만원의 비용이 들고 여기에 연결된 앰프도 500만원 정도의 고가 제품이라면 차이를 느낄 수 있지만 대중적인 환경하에서는 느끼기가 힘듭니다. 하이파이 오디오 애호가들 중 일부는 글라스 광케이블의 경우 대역폭이 높아 유리하다고 하는 의견이 있으며, A/V쪽에서는 크게차이가 없다고 하시는 분들도 계십니다.
디지털 오디오 광 케이블의 세 가지 타입
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각대각, 각대원, 원대원 변환이 자유로운 광 케이블 | |
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광 케이블의 타입은 연결되는 기기에 따라 각대각형, 각대원형 원대원형으로 구분할 수 있으므로, 구입 시 자신이 사용하는 기기의 입/출력 단자형식을 파악하여 연결 가능한 타입의 제품을 구입하시면 되나, 최근에는 멀티미디어 용도로 세가지 타입으로 변환이 가능한 기능성 광케이블도 시중에서 판매되고 있으며, 기존에 사용하던 광케이블을 각형 혹은 원형으로 변환해 주는 어댑터도 판매되고 있으므로, 새로운 타입의 광케이블을 추가 구입하지 않고도 저렴하게 사용하던 광케이블을 활용할 수 있습니다.
각대각형의 경우, 리시버, DVD 플레이어, PC 사운드 카드등과 같은 Toslink 타입의 광 입/출력 기기간의 연결에 필요하며, 가장 보편적으로 사용되며,
원대원형의 경우, 연결되는 디지털 기기의 입/출력 단자가 모두 3.5mm 미니 플러그 타입의 원형 타입으로 되어 있는 포터블 MD(Mini-Disc), DAT, CD 플레이어등의 소형 휴대기기에 주로 사용됩니다.
각대원 타입의 케이블은 연결되는 한쪽 기기가 Toslink타입의 각형, 다른 한쪽은 3.5mm 미니 플러그 타입의 원형 디지털단자일 경우 사용되는 케이블입니다.
디지털 오디오 광 케이블의 전송거리
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광출력 Toslink(모델명 : SK-LT201) |
많은 분들이 디지털 오디오용 광케이블의 전송거리는 광케이블 길이에 따라 지원되는 알고 있는데,
이것은 잘못된 정보입니다. 국내에 유통되는 광케이블의 길이는 1미터에서 최대 20미터 길이까지 판매되고 있으나, 10미터 이상의 긴 길이의 광케이블을 사용하기 위해서는 디지털 오디오 출력기기(DVDP, 사운드 카드등)에 장착된 Transmitter의 스펙을 확인하여 보셔야 합니다.
Transmitter에서 출력되는 신호의 전송거리는 보통 8M, 12M, 20M로 구분되며, 대부분의 디지털 기기에 장착되는 제품은 12M용이므로, 이럴 경우, 20미터 광케이블은 사용하게되면 출력기기까지 디지털 신호전송이 불가능합니다.
광 케이블 제조 과정 (MDVD 공법)
광 섬유를 만드는 과정은 세 단계의 주요 과정을 거친다. 광 섬유 제조의 1 단꼐는 순도 높은 유리 모재를 제조하는 것이다. 모재가 만들어지면, 그 모재로부터 광 섬유를 인출 (Drawing) 하고, 마지막으로 인출된 광 섬유에 대한 기하 구조 및 광학적 특성 검사를 하게 되면 광 섬유가 완성된다.
광 케이블의 유리 모재 제조
코어 영역은 기본 성분인 산화규소(Silica)에 굴절률을 달리하기 위해 산화게르마늄 (Germanium)과 같은 화학물질을 여러 비율로 사용하여 모재를 제조한다. 일반적으로 단일모드 광 케이블에는 소량의 산화 게르마늄이, 다중 모드 광 케이블에는 높은 굴절률을 위해 다량의 산화 게르마늄이 함유된다.
모재를 제조하는 방법에는 여러 지 있으며, 화학 증착법(MCVD)을 이요한 방법이 그 중 하나이다. MDVD (Modified Chemical Vapor Deposition) 공법이란, 석영관 내부에 화학물질을 공급해 주면서 석영관 외부를 가열하여 클래딩층과 코어층을 증착한 후, 밀봉하여 모재를 만드는 방법이다.
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광 섬유의 유리 모재 제조 과정 |
만들어진 모재는 PRIP 분석기 (Preform analyzer)로 설계 규격 대비 내부의 굴절률 분포를 측정 비교한다. 이러한 과정을 거쳐 만들어진 석영관 (Silica Glass Starting Tube)은 모재의 클래딩 영역의 일부가 된다. 클래딩 영역은 2차 석영관을 덧씌움으로 모재 직경을 확장시켜 원하는 직경의 모재를 완성한다.
광 섬유 인출 (Fiber Drawing)
만들어진 모재를 가열로 (Furnace)에서 가열하여 온도가 1900°c 에 달하면 모재의 꼭지가 연화되기 시작한다. 시간이 지남에 따라 중력에 의해 떨어지면서 광 섬유는 가늘어진다. 이렇게 직경 125um의 광 섬유로 만든 후, 피복을 입혀 직경 250um의 광섬유를 만든다. 인출된 광 섬유는 필요한 길이로 작은 스풀 (Spool)에 감으면서 하중을 가한 휠 (Wheel)을 통과시켜 인장 강도 시험을 거친다.
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광 섬유 인출 과정 |
* S/PDIF (Sony/Philips Digital Interface)
소니사와 필립스사의 표준제창 규격의 디지털 신호로써 주로 소비자에게 판매되는 제품간의 디지털 전송에 사용됩니다. I2S신호는 동기식으로 전 선의 길이가 길어질 경우 신호의 손실이 발생하기 쉽고 여러가닥의 선을 이용하기 때문에 취급하기 까다로운 신호인 반면 이 S/PDIF신호의 경우 는 전송중 약간의 감쇄가 있어도 정확한 전달이 가능합니다. 우선은 길게 전달할 수 있고 신호 자체가 시그널(Signal)과 그라운드(Gr ound)신호로 두 가닥으로 구성되어 있는데다 멀리 신호를 보낼 수 있기 때문에 많이 선호되고 있습니다.
이런 S/PDIF 신호는 사운드 카드를 비롯하여 CDP, MD, DDC(Digital Com pact Cassette), DAT(Digital Audio Tape)와 DAC, A/V 앰프 등 다양하게 사용되고 있으며, 전송방법에 따라서 콕시얼, 옵티컬 등이 사용됩니다. 일반적으로 디지털 기기간 원본의 손실없이 전달하기 위해 아날로그 신 호전송 보다 디지털 전송을 선호하고 있습니다. 참고로 S/PDIF의 케이블간의 저항의 권장치는 75오옴입니다.
