[알아봅시다] '전파'란 무엇인가

전기에너지 파동… 무선통신의 매개체

발전된 통신기술을 통해 우리는 언제 어디서나 원하는 상대방과 커뮤니케이션을 할 수 있습니다. 통신기술 및 통신사업 발전의 시발점은 바로 전자기파(electromagnetic wave, 전파)의 발견입니다. 과학수준이 발전하면서 인류는 예전에는 미쳐 몰랐던 전자기파를 발견, 이를 통신에 응용했고, 그 이후 통신산업은 말그대로 빛의 속도로 발전할 수 있었습니다.

전파는 간단하게 전기적 에너지를 공간상에서 전달하는 매체로 파동형태로 진행합니다. 즉, 전파는 전하의 진동, 전류의 변화로 생기며, 그 통로에 해당되는 공간에 전기적 작용을 미치면서 빛의 속도로 진행합니다.

이 형태도 없는 전파가 바로 이동통신, 휴대인터넷, 무선랜 등 다양한 통신기술을 구현하는 매개체이며, 이른바 유비쿼터스 사회를 이끄는 원동력입니다.

전파의 역사를 살펴보면, 우선 맥스웰이 1864년 맥스웰방정식을 통해 전자기파의 존재를 수학적으로 예언했습니니다. 헤르츠는 1874년 전자기파의 존재를 실험으로 증명하게 됩니다. 헤르츠. 어디서 많이 들어보셨죠. 네 맞습니다. 진동수의 단위를 그의 이름을 따서 헤르츠(Hz)라고 합니다.

마르코니는 1896년 무선전신 실험에 성공했으며, 무선전신을 이용해 영국과 캐나다간 즉, 대서양 횡등 무선통신에 성공합니다. 마침내 1916년에는 미국 버지니아주와 대서양간에 최초의 음성 송수신이 성공하게 됩니다. 전파의 발견 이후 통신기술이 폭발적으로 발전한 셈입니다.

그럼 전파는 어떻게 표현할까요. 전파(파동)는 신호의 크기(진폭), 위상, 주파수ㆍ파장에 의해 나타내집니다. 전파의 속도는 빛의 속도인 초당 30만km와 같으며, 주파수와 파장은 반비례합니다. 주파수란 공간을 진행할 때 생기는 파동이 1초동안 진동하는 횟수를 말합니다. 단위는 앞서 말씀드린 것처럼 헤르쯔(Hz). 1초에 1회 진동하면 1Hz, 1초에 10회 진동하면 10Hz입니다.

전파는 주파수가 낮으면 멀리 진행하고, 주파수가 높으면 곧게 진행하는 특성을 갖고 있습니다. 주파수가 높을수록 직진성이 강하고, 감쇠(減衰, 파동이나 입자가 물질을 통과하는 사이에 흡수나 산란이 일어나 에너지나 입자의 수가 줄어드는 현상)가 심하나 대량의 정보 전송이 가능해 고정통신이나 초고속통신 등에 적합합니다.

주파수가 낮을수록 회절성(전파가 어떤 장애물의 끝을 통과할 때 그 후방에서까지 도달하는 성질로 건물 등의 후방에 존재하는 음영지역을 제거할 수 있게 해준다)이 강하고 감쇠는 적으나 전송가능한 정보량은 적어 해상ㆍ항공통신 등 장거리통신에 적합합니다.

이런 전파와 주파수의 특성으로 인해 국내에서 CDMA 이동통신기술이 활발하게 보급될 때 셀룰러와 PCS 진영간에 서비스 커버리지 및 서비스 품질 등을 놓고 상당한 논쟁이 있었습니다. 셀룰러와 PCS는 동일한 CDMA 디지털 이동통신시스템을 사용하지만, 주파수 대역은 800㎒와 1.7㎓로 각각 달랐기 때문이죠.

전자기파는 진행거리의 제곱에 반비례해 출력이 감쇄하는 특성도 갖고 있습니다. 신호의 세기가 감쇄하게 되어 특정거리 이상이 되면 신호수신이 어려워지는데 이 거리를 바로 커버리지라 합니다. 일반적으로 도심지역에서는 장애물이 많아 커버리지가 좁은 것은 바로 이 때문입니다.

전자기파는 전파, 적외선, 가시광선, 자외선 등을 포괄하는 개념이지만, 일반적으로는 전파와 동일한 개념으로 인식되고 있습니다. 국제전기통신연합은 인공적인 유도없이 공간을 전파하는 3000㎓ 이하 주파수의 전자파를 전파라 정의하고 있습니다.

단파(HF, 3㎒~30㎒)는 선박ㆍ항공기 통신, 국제단파방송 등에 사용되며, 초단파(VHF, 30㎒~300㎒)는 무선호출, 항공관제통신, 비상재해통신, FM방송, TV방송 등의 용도로 쓰여지고 있습니다. 이동전화(셀룰러)ㆍPCSㆍIMT-2000 등 주요 이동통신서비스를 비롯해 무선LAN, 경찰무선, 이동위성통신 등은 극초단파(UHF, 300㎒~3㎓)를 사용합니다.

송정렬기자@디지털타임스

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