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생활속 ICT

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전파기술

지구 반대편도 자유롭게 이어주는 공기의 파동

전문
공기처럼 항상 우리 주변을 맴돌고 있지만 볼 수도, 들을 수도, 만져볼 수도 없는 존재가 바로 전파입니다. 전파는 방송, 통신기술의 발달과 함께 점점 더 그 역할이 중요해지고 있습니다.

전파란?

어떤 도체에 교류 전류가 흐르면 그 부근에 전류의 변화에 따라 변화하는 에너지가 생깁니다. 이 에너지는 전류의 변화와 더불어 특정 속도로 계속해서 전해져 갑니다.
공간을 따라 전해지는 전기 에너지의 물결(파동)을 전자파, 줄여서 전파라고 합니다.

생활 속 전자파 현상

왼쪽에서부터 정전기 현상, 자석에 의한 자기장 효과, 그 아래 전자제품에서 발생하는 전자파에 대한 이미지 입니다.

전파의 단위, 주파수

주파수는 전파가 공간을 이동할 때 1초 동안에 진동하는 횟수를 의미합니다.
전파의 존재를 실험적으로 증명한 독일의 과학자 헤르츠(H.R.Hertz)의 이름을 따서 Hz라는 단위를 사용하는데요. 1초에 1번 진동하면 1Hz, 1,000번 진동하면 1kHz가 되는 것입니다.

주파수의 재활용, 인지무선기술

인지무선기술은 잠시 쉬고 있는 주파수를 재활용하는 것을 말합니다. 예를 들어, 원래 국가대표 축구팀이 사용하는 전용구장을 경기가 없을 때는 일반 프로팀이나 조기 축구회가 사용할 수 있도록 대여해주는 것과 같은 거죠. 그러니까 주인이 잠시 사용하지 않는 주파수를 인지무선시스템을 이용해 찾아내 잠시 빌려 쓰는 것인데요. 주파수 사용의 효율성을 높여주는 기술이라고 할 수 있지요.

주파수에 따른 전파의 종류

  1. 장파(30~300Hz) : 주파수가 낮고 파장이 길어 장거리 통신(해상 통신이나 이동통신)에 많이 쓰입니다.
  2. 중파(0.3~3MHz) : AM 라디오 방송용으로 쓰이는 전파. 낮에는 지상파만 전달되기 때문에 지역적으로 한정되지만 밤에는 먼 거리까지 전달됩니다.
  3. 단파(3~30MHz) : 지향성 안테나를 사용해 국제통신이나 방송, 선박과 항공기 통신, 외딴 섬과의 통신뿐만 아니라 모형자동차나 비행기 장난감의 무선조종에도 쓰입니다.
  4. 초단파(30~300MHz) : 흔하게 듣는 라디오 방송, 회의시간에 사용하는 무선 마이크, 자동차 시동을 켜고 문을 잠글 때 쓰입니다.
  5. 극초단파(0.3~3GHz) : 공기 중에 전달되는 특성이 우수해 텔레비전 같은 공중파 방송이나 휴대전화 등 우리가 쓰는 대부분의 무선통신이 이것으로 쓰입니다.
  6. 마이크로파(3~30GHz) : 파장이 짧아 수십 킬로미터 이내의 전화중계와 방송국 상호간 텔레비전 프로그램 송수신 등에 쓰입니다. 5GHz 대역은 무선으로 인터넷을 사용할 수 있게 해주는 무선 랜에 이용되고 있지요.
  7. 밀리미터파(30~300GHz) : 유도 미사일, 레이더 등 군사용으로 많이 쓰입니다.

전파의 입과 귀, 안테나

안테나는 사람의 입과 귀 역할을 동시에 하는 전자장치입니다. 전파를 쏘기도 하고 받기도 합니다. 우리가 휴대전화 문자를 주고받을 수 있는 이유는 기지국의 안테나를 통해 신호를 주고받기 때문입니다.
안테나 역할을 하는 기관을 가진 동물로는 박쥐가 있습니다. 박쥐는 어두운 곳에서도 먹이를 찾을 수 있도록 공기 중으로 초음파를 쏘고, 다시 반사되어서 오는 초음파를 받아 먹이의 위치를 탐색한답니다.

전파세계에도 지켜야 할 법칙이 있다!

우리가 사용할 수 있는 전파자원은 한정되어 있습니다. 내 마음에 드는 전파를 골라 쓰는 것이 아니라 TV, 무선통신, 휴대전화 등 사용되는 용도와 특성에 따라 주파수를 세밀하게 나눠서 이용하고 있습니다. 만약 이런 보이지 않는 규칙과 질서가 없다면 지구촌의 수많은 전파들은 결국 뒤엉켜 심각한 사회 혼란을 불러올 것입니다. 그래서 우리는 국가기술자격시험에 합격하고 관할관청의 허가를 받아야만 전파를 이용할 수 있으며, 전파를 이용하는 사람은 반드시 전파법을 준수해야 합니다.
  1. ITU(International Telecommunication Union, 국제전기통신연합) : 국제연합(UN)의 산하기구로 전기통신분야의 발전과 합리적인 사용을 위해 국제 협력을 도모하는 역할을 담당

1초에 지구 7바퀴 반을 도는 전파의 속도

송신 안테나에서 발사된 전파는 우주를 향해 전 방향으로 날아갑니다. 전파는 기본적으로 빛과 같이 직진을 하는 특성을 가지고 있지만 때로는 날씨, 태양, 시간, 계절에 따라 반사가 되기도 하고, 흡수 또는 굴절이 되기도 합니다. 그럼에도 불구하고 대부분이 엄청남 속도로 수신기에 도착하게 됩니다. 전파와 빛은 자연계에서 가장 빠른 속도를 가지고 있습니다. 전파는 진공상태에서 무려 1초에 299,792.5㎞, 즉 1초당 지구를 7바퀴 반이나 도는 속도로 날아갑니다.

전파기술로 건강도 지켜요!

전자파를 이용한 인체진단기술은 X-ray, CT, MRI 등이 있습니다. 이런 기술은 기존 진단법보다 빠르고 정확하며 인해에 무해한 것이 특징입니다. 최근 병원에서 사용되고 있는 대표적인 기술이 유방암진단기술인데요. 원리는 우리 몸의 정상세포와 암세포가 전파를 저장하는 비율이 다른 것을 이용합니다. 즉 정상세포와 암세포에 투과되는 전파의 양이 달라 서로 다르게 영상으로 찍힙니다. 그렇기 때문에 전파를 이용해 촬영한 영상을 보면 우리 몸 속에 암세포가 어디에 자리 잡고 있는지를 쉽게 찾아낼 수 있습니다.

구성 _ 정해임(과학칼럼니스트)
참고문헌 _ ETRI Easy IT <생활 속 it 교과서> (전자신문사), 모바일 중앙전파관리소

외부 필진이 제공한 콘텐츠로 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.