연재순서

1. CCTV 동축케이블의 이해          
2. 다양한 CCTV 비디오커넥터  종류와 작업법            
3. 영상장치에 사용되는 다양한 비디오케이블

지난호를 통해 CCTV의 CVBS 신호에서부터 HD-SDI 까지 전송 가능한 VIDEO용 75옴 동축케이블의 기본 구조와 이론에 대해서 살펴보았다. 케이블과 더불어 커넥터는 카메라와 DVR 등 실제 입출력 인터페이스를 구성하는 결정 요소로써 전체 케이블전송에서 담당하는 거리는 상당히 짧지만 신호전달 특성, 전송시스템의 내구성 등 케이블 전송에 가장 중요한 요소라고 생각한다. 이번호에서는 75옴 동축케이블에 사용하는 비디오커넥터들과 기타 CCTV 카메라와 DVR 시스템 및 이와 연동된 영상장비들에 사용되는 몇가지 비디오케이블들에 대해서 살펴보도록 하겠다.

BNC 커넥터


CCTV 의 CVBS 에서부터 방송포맷인 HD-SDI 신호까지 전송가능한 카나레 BNC커넥터



CCTV 동축케이블에서 가장 많이 사용되는 커넥터는 BNC 커넥터 이다. BNC란 'Bayonet-Neil-Concelman' 의 약어로, 1940 년대에 미국 암페놀 커넥터 회사의 엔지니어인 Carl Concelman과 Bell 연구소의 Paul Neill에 의해 개발되었으며, 개발자의 이니셜을 따서 이름이 지어졌다. 통상 BNC 커넥터는 영상신호전송에 사용하는 75옴 특성 임피던스와 RF 통신용으로 사용되는 50옴 임피던스 커넥터가 있다.

비디오 신호용 75옴 BNC 커넥터는 아날로그 비디오인 CVBS 신호에서부터 특히 근래에는 디지털 압축 포맷이 출력되는 CCTV 카메라 개발이 활발하기 때문에 SMPTE 259M의 SDI 신호와 SMPTE 292M의 HD-SDI 신호까지 전송할 수 있어야 한다. 이때 미군 국방 규격으로 MIL-C-39012를 준수해야 하며, 750MHz 의 HD-SDI 신호 전송시에도 최대 3배수 주파수 대역에서도 반사 손실이 적도록 설계되어야 한다. 즉 DC 2GHz 에서도 26dB 반사 손실(정제파전압비 VSWR 1.1 이하)을 유지해야만 HD 신호를 전송하는데 손실은 최저로 하며 전송 성능을 유지할 수 있다.



위는 비디오용 75옴 임피던스의 동축케이블을 사용했을 시 BNC 커넥터 임피던스에 따른 반사 손실값(정제파전압비)을 나타낸 그래프이다. 보는것과 같이 케이블과 커넥터간의 임피던스 매칭을 하지 않을 시 주파수대역이 높아짐에 따라 반사 손실 값이 급수적으로 증가함을 알 수 있다.

일반 현장에서 사용하는 납땜 타입 BNC 커넥터들은 위의 75옴 임피던스와 50옴 임피던스 구분을 두지 않는 저렴한 BNC 커넥터를 사용하기도 한다. 하지만 만약 전송 거리가 CVBS 신호라 하더라도 전송 거리가 수 백 미터이고 영상신호가 HD-SDI 라면 반드시 케이블과 커넥터의 임피던스를 일치시켜야 한다.


일선현장에서 사용되는 범용 BNC케이블 + DC 전원케이블 일체형, HD-SDI에는 부적합

BNC 커넥터는 추가적으로 중심 컨택트에 산화 방지를 위해 24K 금도금을 하거나 커넥터 전체에는 부식 방지를 위한 니켈 도금, 작업성을 높이기 위한 겉면 디자인, 안정적인 중심컨택트 결합을 위한 내부 절연체 Locking 구조 등을 추가할 수 있다. BNC 플러그는 male 타입으로, 장비쪽은 female 타입을 갖게 된다. CCTV 카메라나 DVR 장비를 설계 할 때도 위의 75옴 BNC 커넥터의 특성을 고려하여 최적의 BNC female 커넥터를 사용해야 할 것이다.


수많은 DVR 장비들이 CCTV 카메라로부터 BNC 커넥터로 신호를 입력 받는다


위의 두 BNC female 타입 BNC 커넥터는 75옴 임피던스에 최대 3GHz 대역에서도 낮은 반사 손실을 갖기 때문에 국내외 방송장비 개발 시 전량 사용되고 있으며, 최근에는 HD-SDI 출력용 카메라와 DVR 시스템 등에 적용되고 있다.

RCA 커넥터 



RCA 커넥터도 비디오 신호 전송에서 반세기 가까이 사용해오는 주요 커넥터 중 하나이다.일반 가정에서도 VTR의 컴퍼지트 비디오 신호를 TV에 연결할 때 사용하는 동그란 노란색 단자로 사용되고 있으며, 현재 저해상도의 CCTV 카메라 영상 출력 단자로도 활용도가 높다.



이때 단자 중심 신호선 부분을 보면 알 수 있듯이 RCA 단자는 BNC 단자보다 끝부분이 크다. 이는 HD-SDI의 750MHz와 같은 높은 주파수의 신호를 전송하기에는 부적합 하다. 하지만 단자 돌기에 Bayonet 결합을 요하는 BNC 커넥터보다 결합 및 결속이 빠르고 간편하여 일반 분야에서 사용하기에 적당하다. RCA 단자는 CVBS 신호, RGB, 컴포넌트 등 다양한 비디오 영역에서 사용중이다. 



RCA 커넥터와 BNC 커넥터는 그 형상에서부터 큰 차이를 보여준다. 고해상도 신호 전송용 RCA 커넥터의 필수 요건으로 75옴 특성 임퍼던스로 동축케이블과의 반사 손실이 없으며, 납땜식 비디오RCA 보다는 압착식이 우선이다. TIP 부분도 산화 부식 방지를 위해 24k 금도금 한 것이 좋다. 



카메라나 장비단에 사용되는 RCA female 커넥터 또한 75옴 특성 임피던스와 낮은 반사손실, 우수한 내구성과 결합 특성은 필수이다.

F 커넥터 



동축케이블을 활용한 아날로그/디지털비디오 전송에서 BNC 나 RCA 다음으로 가장 많이 사용되는커넥터가 F 단자이다. F 단자는 우리 주변에서 CATV, UHF/VHF 안테나 케이블, VTR과 TV 연결(아날로그비디오), FM 튜너 안테나 케이블 등에서 쉽게 찾아볼 수 있다. F 단자가 가장 많이 사용되는 용도는 CATV/broadband로써 저가의 F 커넥터는 동축케이블의 신호선을 그대로 사용 할 수도 있으며, BODY 단자는 저렴한 알루미늄으로 되어 있다.

CCTV 분야에서는 RF 모듈 레이터와 연동된 카메라 신호 전송 등에 사용되며, 대부분이 동축케이블의 내부 신호선을 그대로 장비에 연결하는 방식을 사용한다. 하지만 입출력 인터페이스 보호 및 동축케이블의 신호선이 연선일 경우 중심 컨택트가 별도로 있는 F 커넥터 사용을 권장한다. 신호선 손상 및 꺽임, 내부절연체 이동, 신호선 부식 방지 효과가 있다.



고성능 F 단자의 필수요건으로 75옴 특 성임피던스와 중심 컨택트의 붕식 방지를 위한 금도금 처리 DC 2GHz에서도 26dB 반사 손실(정제파전압비 VSWR 1.1 이하) 유지, 외부 케이블 장력에도 커넥터와의 결합을 유지 할 수 있는 외부 슬리브링 압착성능 등이 있다. 


F 커넥터도 Female 타입을 사용시에도 위의 플러그 male 타입의 특성을 고려해야 한다

고성능 F 단자는 75옴 특성 임피던스로 낮은 반사 손실 값을 가져야 한다. 내부 암놈 중심부는 금도금이 된 탄성력이 우수한 베릴륨 동을 사용하여 잦은 결합 접속에도 결속력을 잃지 않아야 한다.

이상의 3가지가 주요 동축케이블 비디오 커넥터이다. 이때 중요한 것이 커넥터 작업이다. 커넥터 작업이란 케이블의 신호선의 도체와 커넥터를 서로 접합하여 연결해주는 것이다. 가장 널리 사용되는 작업법은 납땜법이다. 납땜법은 상대적으로 녹는점이 낮은 납(Pb)를 사용하여 연결하는 방식으로 비디오, 오디오, 데이터케이블 등 모든 케이블 제작에 사용된다. 하지만 현재 사용하려는 CCTV 용 동축케이블이 수 백미터 전송을 요구하고 컴퍼지트비디오 보다 높은 영상신호 포맷이라면 납땜식 보다는 압착방식의 커넥터를 사용해야 한다.

납땜식은 납이라는 금속이 추가 된다. 이는 접합부의 저항값을 증가시키고 앞서 설명한 임피던스 미매칭에 따른 신호 손실을 야기 할 수 있다. 또한 케이블 작업 시 일선 현장에서 작업자에 따라 니퍼나 가위 등 비적합 공구를 이용, 동축케이블을 탈피하는 경우도 많으나커넥터 작업은 커넥터 제조사에서 권장하는 정확한 치수로 탈피하여, 전용 압착공구로 작업시에만 의도했던 최소한의 신호손실로 원하는 신호를 원활하게 전송할 수 있음을 유념해둬야 한다.


압착방식의 BNC 커넥터의 매뉴얼, 케이블 탈피와 압착정도를 정확하게 해야한다
 

BNC 커넥터 작업을 위한 기본 압착공구 셋트구성

 ※ 이외에 몇 가지 비디오케이블에 대해서 간략하게 소개한다

D-SUB 15핀 단자 


D-SUB 15핀 VGA케이블용 단자와 RGBHV 신호전송을 위한 BNC 커넥터

컴퓨터와 모니터를 연결하거나 프로젝터 설치 등을 할 때 많이 사용되는 VGA 케이블용 D-SUB 15핀 단자이다. D-SUB 15핀 단자는 실제 예비핀 1개를 제외한 14개의 핀으로 구성되어 있으며 각각의 핀은 R,G,B의 색상 신호와 수평수직 주파수 신호인 H,V 신호 및 기타 데이터 신호 등을 전송해준다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 영상커넥터 중에 하나로서 D-SUB 15핀의 R,G,B,H,V 신호는 BNC 커넥터 5개로 분할하여 전송할 수도 있다.



DVI 와 HDMI 커넥터



다양한 디지털AV 기기를 연결함에 따라 LCD모니터와 각종 프로젝터, LCD PDP TV 설치시 많이 사용되는 DVI와 HDMI 케이블의 커넥터이다. 왼쪽의 DVI 커넥터는 DVI-D 싱글 커넥터로서 18개의 신호핀과 고정 장착을 위한 슬롯 1개로 구성되어 있다. 오론쪽의 HDMI 커넥터는 DVI 커넥터와는 다르가 사이즈가 작으며 디지털 영상 뿐만 아니라 디지털 오디오 신호도 함께 전송하여 앞으로 디지털AV 기기는 HDMI 케이블 한 개로 연결로 비디오, 오디오 연결이 가능하다.

S비디오 커넥터



컴퍼지트 RCA 비디오 케이블에서 한 단계 나아간 S비디오 케이블이다. S비디오 케이블은 2개의 동축케이블이 합쳐져 있는 구조로서 각각 밝기신호(Y)와 색상신호(C)를 분리 전송 해준다. 고로 밝기신호와 색상신호를 동축케이블 한 개로 전송하는 컴퍼지트 비디오보다 색분리도 및 노이즈 등에서 유리하다.
 

S비디오는 미니 DIN 4핀 커넥터를 통해 밝기와 색상신호를 전송해준다.

이상으로 VGA케이블, RGB케이블, DVI케이블, HDMI케이블, S-VHS케이블에 적용된 커넥터에 대해서도 살펴보았다.

CCTV용 케이블들은 오랜기간 고정 배선 되거나 외부에 노출되어 있는 경우가 많아 사용되는 케이블들과 커넥터들은 각별히 내구성과 사용 수명에 신중해야 한다. 잘못 매칭된 동축케이블과 BNC커넥터 조합으로 CCTV 카메라의 재성능을 구현 못하거나 배선 작업을 새로 하는 경우는 주변에서 종종 볼 수 있다.

CCTV 카메라의 성능과 DVR까지의 전송거리, 설치환경 등을 종합적으로 고려하여 적절한 케이블 배선을 통해 효율적인 시스템 구성을 할 수 있다. 

  
< 다음호에 계속 >

                                                                                
    

강창완 과장
한국카나레(주)                       
(cwkang@canare.co.kr)