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| − | '''안테나'''(antenna)는 특정 영역대의 [[전자기파]]를 송신 혹은 | + | '''안테나'''(antenna)는 특정 영역대의 [[전자기파]]를 [[송신]] 혹은 [[수신]]하기 위한 변환 [[장치]]이다. 흔히 볼 수 있는 [[라디오]], [[텔레비전]], [[무선공유기]], [[휴대폰]] 등이 모두 안테나를 사용하여 [[신호]]를 받는다. [[자동차]]의 경우 안테나는 라디오에 필요한 전파를 수신하는 장치를 말한다.<ref> 〈[https://namu.wiki/w/%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 안테나]〉, 《나무위키》 </ref> |
| + | {{:자동차 배너|부품}} | ||
==개요== | ==개요== | ||
| − | 안테나는 | + | 안테나는 [[전자기파]]를 공간으로 전달하거나 받기 위한 변환 장치이다. [[무선통신]]에서 [[통신]]의 목적을 달성하기 위해 송신할 때는 [[송신기]]에 의해 변조된 교류전압을 전자기파로써 대기 중에 방사하고, 반대로 수신할 때는 전자기파를 [[수신기]]에 의해 평가된 교류전압으로 변환시키는 기능을 수행한다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1122599&cid=40942&categoryId=32378 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> 안테나는 라디오, 텔레비전 등 방송, 무선교신 등을 위해 실용적 목적으로 널리 쓰이고 있다. 주로 지상 혹은 공중의 대기 중이나 우주 공간에서 작동하며 물속이나 땅속에서는 작동에 제한을 받는다. 대부분의 안테나는 사용하는 전파의 파장에 따라 그 길이가 정해진다. 가장 많이 쓰이는 형태 중 간단한 것은 전파 파장의 4분의 1 크기의 전도체 막대이다. 이런 안테나는 무지향성이며 수신과 송신에 따른 제약이 없지만, 안테나 양 끝 방향으로의 수신이 되지 않는 음영지역이 있는 단점이 있다. 다른 안테나의 경우, 전도체를 급전되는 방사체 주위에 적절히 배열하여 지향성을 가지는 안테나가 있다. 이는 추가적인 전도체 막대나 코일을 추가함으로써 전파의 지향성을 만들어 낸다. 또한 이러한 하나의 안테나를 여러 개 그룹으로 묶어 네트워크를 형성하여 쓰는 것도 가능하다. 지향성 안테나는 특정 방향으로만 송수신이 잘 되기 때문에 모터를 사용하여 회전시켜 사용하기도 한다.<ref name="위키백과"> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 안테나]〉, 《위키백과》 </ref> |
==역사== | ==역사== | ||
| − | 안테나는 1885년 [[토머스 앨바 에디슨]](Thomas Alva Edison)에 의해 처음 안테나가 쓰였으며 특허를 받았다. 이후 1888년 [[하인리히 루돌프 헤르츠]](Heinrich Rudolf Hertz)에 의해 사용되어 [[전자기장]]을 증명하는 데 이용되었다. 안테나 용어가 쓰인 것은 1895년 [[굴리엘모 마르코니]](Guglielmo Giovanni Maria Marconi)가 만든 무선 장치부터였다. 마르코니는 초기 무선 장치 실험을 하였는데 그는 2. | + | 안테나는 1885년 [[토머스 앨바 에디슨]](Thomas Alva Edison)에 의해 처음 안테나가 쓰였으며 특허를 받았다. 이후 1888년 [[하인리히 루돌프 헤르츠]](Heinrich Rudolf Hertz)에 의해 사용되어 [[전자기장]]을 증명하는 데 이용되었다. 안테나 용어가 쓰인 것은 1895년 [[굴리엘모 마르코니]](Guglielmo Giovanni Maria Marconi)가 만든 무선 장치부터였다. 마르코니는 초기 무선 장치 실험을 하였는데 그는 2.5ｍ 길이의 [[다이폴 안테나]]를 지지대 사이에 설치하여 사용하였다. 사용했던 지지대를 이탈리아어로 l'antenna centrale 라고 하였고, 간단히 l'antenna 라고 부르다가, 안테나라는 용어가 널리 알려지게 되었다. [[영국]]에서는 안테나라는 뜻 대신으로 에어리얼(aerial)로 쓰이기도 하며, 주로 고체의 정형화 되지 않은 형태나 그냥 선으로 된 안테나를 말한다.<ref name="위키백과"></ref> |
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| + | 1930년 자동차에 안테나가 처음 부착되기 시작하여, 라디오의 수신을 목적으로 안테나를 탑재했다. 하지만, 과거 자동차에 장착된 배터리의 전압은 6V 내외에 불과했고, 진공관을 통한 무선주파수 송수신기가 작동하려면 최소 50~250V의 직류 전류가 필요했기 때문에 전류가 부족했다. 초창기 자동차 안테나는 지금도 라디오에서 볼 수 있는 막대형으로 지름이 다른 몇 개의 금속 파이프를 순차적으로 겹쳐서 자유로이 신축할 수 있는 방식이었다. 처음에는 [[운전석]] [[A필러]] 부근에 위치해 운전자가 라디오를 들을 때 손으로 쭉 뽑아서 사용했다. 그러다 [[전기모터]]를 이용해 라디오 전원을 켜며 자동으로 안테나가 올라가는 [[전동 안테나]]가 사용되면서 안테나의 위치도 앞 펜더나 뒤 쿼터패널 쪽으로 이동하게 된다. 전동식 막대 안테나는 1990년대 중후반까지 널리 사용됐지만 자동차의 성능이 좋아지면서 공기저항으로 인해 주행 중 소음이 나거나 쉽게 부러지는 등 부작용이 발생함에 따라 점차 자취를 감추었다. 그리고 등장한 것이 [[글래스 안테나]]로 [[윈드실드]]나 뒷유리 또는 뒷 쿼터글래스에 안테나를 삽입해 외관이 깔끔해지고 주행 시 발생하는 소음까지 사라지게 했다. 하지만 막대 안테나보다는 수신 감도가 떨어지는 것이 단점으로 별도의 증폭기를 달아야 했다. 2000년대 초중반 [[내비게이션]]과 [[DMB]]가 등장하면서 글래스 안테나를 대신해 [[샤크핀 안테나]], [[필름 안테나]]가 등장했다. 라디오 주파수는 물론 [[GPS]] 등 다양한 전파를 동시에 수신하는 것이 특징이다. 상어 지느러미를 닮은 샤크핀 안테나는 2000년대에 처음 등장했고, 짧은 길이의 안테나임에도 안정적인 수신이 가능했다. 이 안테나는 기존의 3단 접이식 혹은 플라스틱형 안테나의 단점을 없애고, 자칫 밋밋할 수 있는 [[루프]] 디자인에 포인트를 주었다. 필름 안테나는 안테나를 차량의 실내 유리창에 부착하기 때문에 외관에서 기존 안테나의 형태를 찾아볼 수 없고, 안테나가 차량의 실내에 위치하기 때문에 도난과 [[세차]]로 인한 고장이 나지 않는다. 또한 차체가 아닌 유리창에 부착되어 전파 방해의 가능성이 작다. [[스마트폰]]과 자동차의 연결 시스템 등이 발전하면서, 자동차의 안테나는 새로운 영역으로 진화하고 있다.<ref> VIEW H, 〈[https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=15442559&memberNo=30619985&vType=VERTICAL 있나 없나?자동차 안테나는 어디로 갔을까?]〉, 《네이버 포스트》, 2018-04-30 </ref><ref> 오토헤럴드, 〈[http://www.autoherald.co.kr/news/articleView.html?idxno=21087 안테나 없으면 자동차 첨단 장치도 무용지물]〉, 《오토헤럴드》, 2017-01-23 </ref> | ||
==구조== | ==구조== | ||
| − | 안테나의 구조는 5가지 기능으로 | + | 안테나의 구조는 5가지 기능으로 이루어져 있다. 안테나의 여러 부분 중에서 실제로 전파를 송신하거나 수신하는 부분인 [[엘리먼트]]는 안테나의 실질적인 부분이며 전기가 잘 통하는 도체로 이루어져 있다. [[공진]](Resonance)은 안테나가 어떤 특정한 파장의 전파를 가장 효과적으로 보내고 받는 현상을 의미한다. 안테나의 길이가 파장의 1/2의 정수배일 때 안테나는 공진하게 되는데, 이 전파의 [[주파수]] 중에서 가장 낮은 주파수를 안테나의 공진 주파수라고 한다. 안테나에 코일을 삽입하면 안테나의 공진 주파수가 높아지게 되고, 안테나의 길이가 파장의 1/2보다 짧아도 동일한 주파수의 전파에 공진하게 된다. 이렇게 안테나의 길이를 단축해 주는 코일을 [[로딩 코일]] 이라고 한다. 로딩 코일은 설치 장소보다 안테나의 길이가 너무 길 때 이용된다. 트랩은 한 안테나로 여러 주파수의 전파를 이용하려고 할 때 사용한다. 동축 케이블은 외부 도체와 내부 도체로 이루어져 있는 전선이다. 외부 도체와 내부 도체의 축이 일치하고, 고유한 임피던스와 크기, 재료, 성능에 따라 여러 가지 규격을 갖고 있다. 또한, 막대 안테나의 경우, 안테나 베이스 및 안테나 팁을 포함한 로드로 구성되어 있다.<ref> 맥가이심, 〈[https://blog.naver.com/ecima/80013736846 안테나 구조]〉, 《네이버 블로그》, 2005-06-07 </ref> |
| − | + | ==작동 원리== | |
| − | 안테나의 작동 원리는 전압은 안테나에 | + | [[파일:안테나.gif|300픽셀|오른쪽|썸네일|전기장]] |
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| + | 안테나의 작동 원리는 전압은 안테나에 [[전기장]]을 형성하고, 전류는 자기장을 형성한다. 안테나 팁은 안테나 베이스와 함께 [[커패시터]]로서 기능하는데, 이때 커패시터의 두 판은 서로 멀리 떨어져 있는 상태가 된다. 안테나의 팁과 베이스 사이에 전압이 작용하면, 전기장이 형성되고, 전기력선은 안테나 로드에 나란하게 방출된다. 교류전압 주기 중에 전압이 상승하거나 하강하면, 안테나 로드를 통해 전류가 흐르고, 코일처럼 기능하여 자기장을 생성한다. 자기력선은 안테나 로드 주위에 링처럼 배열된다. 전기장 및 자기장은 교대로 바뀌고, 송신 안테나에 의해 서로 간에 직각을 이루며 방사된다. 이들을 합쳐서 전자기파라고 한다. 송신용 안테나나 수신용 안테나도 기본원리는 같으나, 사용하는 주파수에 따라 모양이 여러 가지로 달라진다. 안테나를 효율적으로 작동시키기 위해서는 안테나를 사용하는 주파수에 공진시킬 필요가 있다. 수직형 안테나는 동축 안테나 또는 슬리브 안테나라고도 하는데 그 길이를 사용하는 파장의 1/4 또는 1/2로 공진하지만, 실제로는 안테나가 너무 길어지므로 코일이나 콘덴서를 사용해서 공진시키고 있다. 단파나 초단파에서는 파장이 짧으므로 1/2파장의 안테나를 쓰고 있다. 동축 안테나는 택시 무선이나 기타 초단파를 사용하는 통신 장치의 송수신 안테나로서 많이 사용된다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1982194&cid=42331&categoryId=42334 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> 자동차 안테나가 송수신을 잘하려면 자동차 주변의 모든 방향에서 전송할 수 있어야 한다. 따라서 안테나의 최적 위치는 장애물이 없고, 바닥에서 높을수록 좋다. 또한 [[라디오]]나 [[내비게이션]] 등 송수신 장비와 거리가 너무 멀지 않아야 한다. 그리고 [[엔진]]은 수신을 방해할 수 있는 스퓨리어스 노이즈를 생성하기도 하므로 엔진에서 최대한 멀리 떨어져 있어야 좋다. 이러한 조건을 모두 고려했을 때 차량에 안테나를 설치하기 좋은 위치는 [[지붕]], [[뒷유리]], [[펜더]] 및 [[범퍼]], [[트렁크]] 커버, [[사이드미러]] 등이 있다. 이 중에서 지붕과 뒷유리는 지상에서 높고 주변에 장애물이 없기 때문에 모든 방향으로 송수신하기 좋다. 따라서 대부분의 차량이 지붕 또는 뒷유리에 안테나를 설치한다.<ref> 엔너드 EngNerd, 〈[https://brunch.co.kr/@soycaffelatte/12 자동차 위에는 왜 지느러미가 달려 있을까?]〉, 《브런치》, 2021-07-21 </ref> | ||
==종류== | ==종류== | ||
| − | 안테나의 종류는 크게 막대기처럼 생긴 안테나와 고리처럼 생긴 안테나로, 모든 방향으로 에너지를 방사하는 것과 특정 방향으로 에너지를 방사하는 것이 있다. 수직 안테나 또는 휩 안테나는 갸름한 막대기 모양을 가지는데, 이는 수평 방향으로는 에너지 방사를 일으키지만 위아래 | + | 안테나의 종류는 기본적인 안테나 형태부터 시작해서 특정 목표에 맞게 별도 설계된 안테나까지 다양한 안테나가 존재한다. 크게 막대기처럼 생긴 안테나와 고리처럼 생긴 안테나로, 모든 방향으로 에너지를 방사하는 것과 특정 방향으로 에너지를 방사하는 것이 있다. 수직 안테나 또는 휩 안테나는 갸름한 막대기 모양을 가지는데, 이는 수평 방향으로는 에너지 방사를 일으키지만, 위아래 수직 방향으로는 에너지 방사를 일으키지 않는다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5810450&cid=60217&categoryId=60217 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> 강철에 도금을 한 가는 철사의 로드 안테나가 많지만, 형식과 작동 방식에 따라 루프톱 안테나, 모터 안테나 및 윈도 글라스 안테나 등 많은 종류가 있다. 루프톱 안테나는 자동차 지붕에 설치된 막대형 안테나로서, 회전식의 힌지에 의하여 안테나의 경사를 변경한다. 모터 안테나는 모터 구동에 의해 오르내리는 안테나로서, 라디오 스위치의 작동에 연동되어 자동으로 오르고 내림 되는 구조이다. 윈도 글라스 안테나는 라디오의 안테나로, 리어 윈도 글라스에 설치된 것을 말하며, 전파의 수신량이 약하기 때문에 이것을 증폭하는 앰프가 많이 필요하다.<ref> 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1656497&cid=42330&categoryId=42330 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 </ref> |
===다이폴 안테나=== | ===다이폴 안테나=== | ||
| + | [[다이폴 안테나]](Dipole antenna)는 줄여서 DP라고도 하며, 케이블 끝에 2개의 직선 도선을 좌우 대칭으로 붙인 안테나이다. 선상 안테나의 기본이 되는 안테나이며, 가장 구조가 간단한 안테나이다. 무선용 자작 안테나로 널리 보급되어 있고, 이론적인 안테나 이득은 2.14 dBi이다. 도선은 수평 상태로 이용하는 경우가 많으나, 설치 공간을 절약하기 위해, 상향 각도를 조정하여 원거리 통신에 유리하기 때문에 경사 또는 수직 상태로 사용하는 경우도 있다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8B%A4%EC%9D%B4%ED%8F%B4_%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 다이폴 안테나]〉, 《위키백과》 </ref> LC 공진회로에서 전하를 축적하는 축전기가 펼쳐지면서 다이폴 안테나가 만들어진다. 안테나에서 빨간색의 자기장과 수직으로 파란색의 전기장이 나타나는데, 이것이 서로 전기적인 진동을 함으로써 전자기파를 형성한다. 안테나의 길이는 수신하려는 파장의 길이와 연관성이 있으며, 이때 안테나가 전파에 맞춰 공진할 수 있다. 일반적으로 안테나의 길이는 파장의 길이(λ)에 전파장, 1/2, 1/4 안테나가 사용된다.<ref> applepop, 〈[https://m.blog.naver.com/applepop/221799506247 모노폴과 다이폴안테나]〉, 《네이버 블로그》, 2020-02-07 </ref> | ||
===모노폴 안테나=== | ===모노폴 안테나=== | ||
| + | [[모노폴 안테나]](Monopole antenna)는 다이폴 안테나처럼 직선 형태로 되어있고, 한쪽 도체 대신 접지로 설치된 안테나이다. 구조가 간단하고, 소형화가 가능한 무지향성 안테나로, 수납형 안테나로서 가장 적합한 형태이다. 수직 접지 안테나라고도 하며, 지상에 수직으로 도체를 세우고, 하단에는 고주파 전력을 급전한다. 주로 중파, 단파 대역에서 많이 사용하여 이동통신용 개인 휴대 단말기나, FM 라디오 수신기 장비 등에 많이 사용된다. 모노폴 안테나의 모양은 보통의 반파장 다이폴 안테나와 달리, λ/4 길이의 소자를 접지한 형태의 안테나이고, 모노폴 안테나 방사 패턴은 E 면은 낮은 지향성으로 도넛 또는 8자 모양을 띠고, H 면은 원형 모양으로 모든 Φ 방향으로 균일하여 지향성이 없다. | ||
===패치 안테나=== | ===패치 안테나=== | ||
| + | [[패치 안테나]](Microstrip Antenna)는 마이크로스트립 안테나의 일종으로 스트립 모양의 도체의 폭을 넓게 하여, 패치 모양으로 한 도체를 안테나로 한다. 패치 형태는 직사각형, 정사각형, 원형, 원형링 등이 있고, 인쇄형 안테나의 가장 일반적인 형태이다. 얇고 낮은 손실과 낮은 유전율을 가진 유전체 위에 약 λ/2 길이의 얇은 직사각형 금속 패치판으로 이루어진 안테나로, 접지 판 상에 붙어있는 저손실 유전체 기판 위에 금속 패치가 부착된다. 패치 안테나의 특징은 공진형 안테나의 일종으로 공진 주파수는 기판의 유전율과 층의 성질에 크게 의존한다. 장점은 제작이 용이하고, 회로와 함께 집적할 수 있다. 단점으로는 상대적으로 안테나 대역폭이 좁고, 저전력 방사만 가능하다.<ref name="위키백과"></ref> | ||
===파라볼라 안테나=== | ===파라볼라 안테나=== | ||
| + | [[파라볼라 안테나]](Parabolic antenna)는 포물선 반사를 이용한 안테나이다. 포물선 회전체의 단면을 반사판으로 삼아 수집한 전파를 초점에 모을 수 있도록 설계되어 있다. 보통 접시와 닮은 모양새를 하고 있어서 접시 안테나라고도 하고, 지향성이 커서 주로 위성 통신과 같은 초고주파 대역의 전파를 사용한다. 타 신호에 의한 잡음 유입이 적으며 장애물이 없는 한 반드시 높은 곳에 설치할 필요는 없으나 풍압을 많이 받고, 비와 눈이 쌓이는 등에 단점이 있다.<ref> 마틴신, 〈[https://blog.daum.net/ilovesattv/286 파라볼라 위성 안테나]〉, 《다음 블로그》, 2011-05-20 </ref> 파라볼라 안테나는 지향성 안테나로서 점대점(point-to-point) 통신을 이용한다. 파라볼라 안테나를 사용하는 서비스로는 도시 사이 방송 통신 신호의 마이크로웨이브 전송, 무선 네트워크를 위한 데이터 통신 전송, 위성 통신을 위한 위성과의 전송 등이 있다. 전파망원경 역시 파라볼라 안테나의 일종이다. 또 다른 예로는 [[레이다]]가 있다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EB%9D%BC%EB%B3%BC%EB%9D%BC_%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 파라볼라 안테나]〉, 《위키백과》 </ref> | ||
| − | ===야기 안테나=== | + | ===야기-우다 안테나=== |
| + | [[야기-우다 안테나]](Yagi-Uda antenna)는 야기 안테나라고도 부르며, 하나의 여진 소자와 부가적인 비여진 소자로 구성된 지향성 안테나이다. 1920년대에 공학자 [[야기 히데쓰구]](八木秀次)와 [[우다 신타로]](宇田 新太郎)에 의해 개발되었다. 도파기(Director), 반사기(Reflector) 등으로 이루어져 있으며, 흔히 TV 수신 안테나로 알려졌다. 야기-우다 안테나의 특징은 구조가 간단하고, 가격이 싸며, 비교적 높은 이득이 가능하다. 단점은 협대역(narrowband)으로 좁은 대역폭이다. 초단파, 극초단파 대역에서 많이 사용하고, 안테나 이득은 7~15 dBi 정도이다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%BC%EA%B8%B0_%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 야기 안테나]〉, 《위키백과》 </ref> | ||
===스마트 안테나=== | ===스마트 안테나=== | ||
| + | [[스마트 안테나]](Smart antenna)는 배열 안테나(array antenna)의 위상을 제어하여 원하는 방향으로 특정 신호를 송수신하는 안테나이다. [[빔포밍]] 기술에 국한된 기술 용어였으나, 점차 의미가 확대되었다. 스마트 안테나 기술은 음향 신호 처리, 레이다 추적과 검사, 전파 전문학 및 전파 망원경과 대부분의 셀룰러 시스템에서 사용된다. 스마트 안테나는 빔 형성 방법의 적응도 정도에 따라 스위치 빔 어레이 안테나와 적응 어레이 안테나로 나눌 수 있다. 스위치 빔 어레이 안테나는 미리 정해진 유한개의 안테나 빔 패턴 중에 수신전력에 따라 최고의 성능을 줄 수 있는 빔 패턴을 선택 수신하는 방식이고, 적응 어레이 안테나는 실시간으로 조정되는 무한개의 빔 패턴을 적응적으로 이용한다. 이와 같은 빔 형성 기술은 기지국에 배열 안테나를 설치하고 각 가입자에게 맞는 최적의 가중치를 독립적으로 계산하여 최적의 빔을 제공하는 데 사용된다.<ref> TTA정보통신용어사전 공식 홈페이지 - https://terms.tta.or.kr/dictionary/dictionaryView.do?subject=%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8+%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98</ref> | ||
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| + | ===리어글라스 안테나=== | ||
| + | [[리어글라스 안테나]](Rear glass antenna)는 외부에 돌출되는 일반적인 안테나에 비해 외관상 유리하고 주행 중 소음이 없는 안테나이다. 하지만 초기에는 라디오 수신율이 일반 안테나 대비 떨어졌지만, 지금은 기술의 발달로 인해 라디오 수신율 개선은 물론 디지털 멀티미디어 방송 전용 안테나를 대체할 수 있는 기술로 개발되고 있다. 자동차 뒷유리를 보면 추운 겨울 뒷유리를 녹일 수 있는 주황색으로 된 열선이 존재한다. 열선을 조금 더 자세히 살펴보면 테두리에 회선이 둘러 있는데, 바로 리어글라스 안테나가 위치해 있다.<ref> 차량관리 앱 마이클, 〈[https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=18273675&memberNo=31737600&vType=VERTICAL 잘 보이지 않지만 유용한 자동차 기능 3가지]〉, 《네이버 포스트》, 2019-03-14 </ref> 리어글라스 안테나는 외부에 돌출되는 일반적인 안테나에 비해 외관상 유리하고 주행 중 소음이 없다는 장점이 있다. 초기에는 라디오 수신율이 일반 안테나 대비 떨어진다는 단점이 있었지만, 지금은 기술의 발달로 인해 라디오 수신율 개선은 물론 DMB 전용 안테나를 대체할 수 있는 기술 개발이 이루어지고 있다.<ref> 마이클, 〈[https://content.v.kakao.com/v/5c8ddd69ed94d200016d4800 잘 보이지 않지만 유용한 자동차 기능 3가지]〉, 《카카오 콘텐츠뷰》, 2019-03-17 </ref> | ||
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| + | ==주요 기업== | ||
| + | ===위너콤=== | ||
| + | [[㈜위너콤]]은 국내 최대 차량용 안테나 제작업체이다. 위너콤 기술연구소는 차량용 안테나 시스템을 연구한다. 국내에서 유일하게 야외 전파시험장을 갖추고 있고, 이는 산 정상에 세워져 자연스러운 환경에서 안테나 품질과 성능 테스트를 할 수 있다. 국내에서 개발·생산되는 통합형 안테나 대부분이 이곳에서 설계와 성능 테스트 과정을 거치고 있다. 위너콤은 주로 통합 안테나 제품을 연구하고, 완성차 업체들과 [[현대모비스㈜]](Hyundai Mobis)를 통해 [[현대자동차㈜]](Hyundai Motor Company)와 [[기아자동차㈜]](KIA Motors Corporation)에 공급되고 있다. 이 외에도 샤크핀 안테나와 함께 장착해 라디오 기능을 증폭 시켜 주는 글라스 안테나를 독자기술로 상용화해 국내 차량용 안테나 기술 수준을 한층 끌어올렸다. 특히 자동차 도어와 트렁크 개폐 제어용 센서 안테나인 LF 안테나는 국산화 후 현대자동차 현대 그랜저에 최초 공급했고, 이후 출시되는 신차에 적용되고 있다. 차량에 전파 기술이 많이 적용되면서 다양한 안테나가 필요하게 됐고, 2016년 기준 국내 차량용 안테나 시장은 연간 1800억 원 규모를 자랑하며 위너콤은 이 중 약 60%가량을 차지해 업계 1위에 올랐다.<ref> 류종은 기자, 〈[https://www.etnews.com/20160513000336?m=1 (르포)국내 최대 車안테나 제작업체 `위너콤`…“스마트카 시대 반갑다]〉, 《etnews》, 2016-05-15 </ref> | ||
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| + | ===㈜에이스테크놀로지=== | ||
| + | [[㈜에이스테크놀로지]]는 2021년 5월 5일 현대자동차와 기아자동차의 수출용 전기차 및 [[스포츠 유틸리티 자동차]](sport utility vehicle, SUV)에 장착될 안테나 제품을 단독 공급하는 계약을 체결했다. 이는 [[범지구위성항법시스템]](global navigation satellite system, GNSS) 샤크핀형 통합 안테나를 공급하는 계약이다. 차량 크래시패드에 장착되는 LTE와 비상 호출 시스템 안테나 및 안테나와 차량 내부를 연결하는 피더 케이블 등도 공급한다. 에이스테크놀로지는 2012년 현대모비스의 차량용 레이다 개발 업체로 선정된 이후, 2017년 자율주행 차량용 레이다 안테나를 개발했다. 이번 수주를 토대로 수출 차량용 통합형 안테나 등 자동차 전자장치 사업을 강화하고, [[5세대 이동 통신]](5G) 기술력을 앞세워 전장 사업으로 영역을 확대해 글로벌 공급망을 확보해 나갈 계획이다.<ref> 민경진 기자, 〈[https://www.hankyung.com/economy/article/2021050511561 에이스테크, 현대차·기아에 車 안테나 공급]〉, 《한경닷컴》, 2021-05-05 </ref> | ||
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| + | ==전망== | ||
| + | ;자율주행 자동차 안테나 | ||
| + | 다양한 첨단 기술이 등장하며 미래형 자동차인 [[커넥티드 카]]의 실현이 눈앞에 다가왔다. 국내 [[㈜엘에스엠트론]]은 독자적으로 자율주행차 전 방향성 [[5G]] 안테나를 개발하여 2019년에 상용화하였다. 전 방향성 5G 안테나는 기존 안테나보다 크기가 80% 작기 때문에 자동차의 디자인 향상과 차량에서 필요한 일정 영역에서만 전파를 상시로 송수신할 수 있도록 설계되어 별도의 트래킹 작업이 필요 없다.<ref> 시크한 곰돌이, 〈[https://m.blog.naver.com/newta/221637850011 자동차 안테나의 역사와 미래]〉, 《네이버 블로그》, 2019-09-03 </ref> 안테나는 커넥티드 카의 빼놓을 수 없는 부품으로 차 내부에서는 레이다나 카메라 등의 장치와 센서가 안테나를 통해 통신하고, 원격 제어하여, 지능형 교통 시스템을 활용해 자율 주행, 주차를 가능하게 한다. 따라, 운행과 관련된 정보를 확인하며 기타 정보를 검색하고, 음성을 통해 영화 표를 사고 식당 예약을 할 수 있게 된다. [[사물인터넷]](Internet of Things, IoT)을 통해 차량 및 교통 정보를 공유하는 커넥티드카, 센서와 무선 통신을 통해 구현되는 자율주행 자동차는 LTE 기술과 결합해 단순한 길 안내를 넘어 운전자 위치 파악 등 폭넓고 방대한 정보를 공유하는 역할을 하며, 실제 운행에서도 다양한 장치 간의 통신이 이뤄진다. 통합형 스마트 안테나는 재난 상황에서 안테나를 통해 생존자들끼리의 안위를 확인할 수 있고, 운전자의 위치 파악 등에도 용이하게 사용한다. 전파는 현재 가장 확실하고 빠르게 인간과 인간을 연결해주는 수단으로, 형태는 바뀌었지만 자동차 안테나는 다양한 IT 기술에 기반한 자동차 시대의 기본 개념이 되었다.<ref> 오창타이어, 〈[https://blog.naver.com/piranha26/222448413998 자동차안테나 어디에 쓰일까요?]〉, 《네이버 블로그》, 2021-07-28 </ref> | ||
| − | + | ;스마트시티 | |
| − | + | 신개념 안테나를 적용한 [[와이파이]] 6 기반 [[스마트시티]] 기술을 개발하고 있다. 2021년 1월 4일 [[㈜아이프리원]](ifree1)은 국내 실외 무료 와이파이 통신망을 선점하고 빠르게 영역을 넓혀나가고 있으며, 와이파이 6 기반의 초광대역 신개념 안테나를 개발하고 양산 준비에 돌입한다. 아이프리원은 초광대역 세계 최장 거리 신개념 안테나 기술을 기반으로 고품질 광대역 와이파이용 AP 및 로라(LoRa) [[사물인터넷]](IoT) 장비 등을 생산하여 국내는 물론 2024년까지 400조 원에 달하는 세계 5G 스마트시티 시장 공략에 나설 예정이며, 이에 더 나아가 통합관제 플랫폼 개발을 완료하고 국내외 시장 선점을 위해 국내 통신사와 공동사업단을 구성하여 보급망 확대를 추진할 예정이다. 아이프리원에서 기존에 서비스 중인 공공팡 무료 와이파이 플랫폼은 더욱 효율적인 와이파이 통신망으로 높은 수익 구조의 스마트시티 구축을 목표한다. 또한 현재 국내 각 지자체가 추진 중인 공공 와이파이, 스마트시티 구축 시 각 부문의 사물인터넷 시스템 구축에도 신개념 안테나 기술을 활용할 수 있어 매우 효율적이고 경제적이다. 도시 종단 간 적용 범위에 로라를 사용하면 스마트 주차 슬롯, 공공 조명 및 폐기물 관리 도구, 커넥티드 카 지원, 홈 오토메이션, 수질 및 오염 계량기, 예측 유지 보수 센서, 스마트팜, 스마트 양식장 및 심지어 도시 드론에 이르기까지 광범위한 사물인터넷 서비스 통신망 플랫폼을 만들 수 있다.<ref> 최은화 기자, 〈[https://www.mk.co.kr/news/it/view/2021/01/6915/ 아이프리원, 세계 최초 신개념 와이파이-6 기반 스마트시티(IoT) 기술 개발]〉, 《매일경제》, 2021-01-04 </ref> | |
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* 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1982194&cid=42331&categoryId=42334 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 | * 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1982194&cid=42331&categoryId=42334 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 | ||
* 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5810450&cid=60217&categoryId=60217 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 | * 〈[https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5810450&cid=60217&categoryId=60217 안테나]〉, 《네이버 지식백과》 | ||
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| + | * 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8B%A4%EC%9D%B4%ED%8F%B4_%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 다이폴 안테나]〉, 《위키백과》 | ||
| + | * applepop, 〈[https://m.blog.naver.com/applepop/221799506247 모노폴과 다이폴안테나]〉, 《네이버 블로그》, 2020-02-07 | ||
| + | * 마틴신, 〈[https://blog.daum.net/ilovesattv/286 파라볼라 위성 안테나]〉, 《다음 블로그》, 2011-05-20 | ||
| + | * 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%8C%8C%EB%9D%BC%EB%B3%BC%EB%9D%BC_%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 파라볼라 안테나]〉, 《위키백과》 | ||
| + | * 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%95%BC%EA%B8%B0_%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 야기 안테나]〉, 《위키백과》 | ||
| + | * TTA정보통신용어사전 공식 홈페이지 - https://terms.tta.or.kr/dictionary/dictionaryView.do?subject=%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8+%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98 | ||
| + | * VIEW H, 〈[https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=15442559&memberNo=30619985&vType=VERTICAL 있나 없나?자동차 안테나는 어디로 갔을까?]〉, 《네이버 포스트》, 2018-04-30 | ||
| + | * 최은화 기자, 〈[https://www.mk.co.kr/news/it/view/2021/01/6915/ 아이프리원, 세계 최초 신개념 와이파이-6 기반 스마트시티(IoT) 기술 개발]〉, 《매일경제》, 2021-01-04 | ||
| + | * 차량관리 앱 마이클, 〈[https://post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=18273675&memberNo=31737600&vType=VERTICAL 잘 보이지 않지만 유용한 자동차 기능 3가지]〉, 《네이버 포스트》, 2019-03-14 | ||
| + | * 오창타이어, 〈[https://blog.naver.com/piranha26/222448413998 자동차안테나 어디에 쓰일까요?]〉, 《네이버 블로그》, 2021-07-28 | ||
| + | * 시크한 곰돌이, 〈[https://m.blog.naver.com/newta/221637850011 자동차 안테나의 역사와 미래]〉, 《네이버 블로그》, 2019-09-03 | ||
| + | * 류종은 기자, 〈[https://www.etnews.com/20160513000336?m=1 (르포)국내 최대 車안테나 제작업체 `위너콤`…“스마트카 시대 반갑다]〉, 《etnews》, 2016-05-15 | ||
| + | * 민경진 기자, 〈[https://www.hankyung.com/economy/article/2021050511561 에이스테크, 현대차·기아에 車 안테나 공급]〉, 《한경닷컴》, 2021-05-05 | ||
| + | * 오토헤럴드, 〈[http://www.autoherald.co.kr/news/articleView.html?idxno=21087 안테나 없으면 자동차 첨단 장치도 무용지물]〉, 《오토헤럴드》, 2017-01-23 | ||
| + | * 마이클, 〈[https://content.v.kakao.com/v/5c8ddd69ed94d200016d4800 잘 보이지 않지만 유용한 자동차 기능 3가지]〉, 《카카오 콘텐츠뷰》, 2019-03-17 | ||
| + | * 엔너드 EngNerd, 〈[https://brunch.co.kr/@soycaffelatte/12 자동차 위에는 왜 지느러미가 달려 있을까?]〉, 《브런치》, 2021-07-21 | ||
==같이 보기== | ==같이 보기== | ||
* [[전자기파]] | * [[전자기파]] | ||
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2022년 9월 20일 (화) 12:09 기준 최신판
안테나(antenna)는 특정 영역대의 전자기파를 송신 혹은 수신하기 위한 변환 장치이다. 흔히 볼 수 있는 라디오, 텔레비전, 무선공유기, 휴대폰 등이 모두 안테나를 사용하여 신호를 받는다. 자동차의 경우 안테나는 라디오에 필요한 전파를 수신하는 장치를 말한다.[1]
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목차
개요[편집]
안테나는 전자기파를 공간으로 전달하거나 받기 위한 변환 장치이다. 무선통신에서 통신의 목적을 달성하기 위해 송신할 때는 송신기에 의해 변조된 교류전압을 전자기파로써 대기 중에 방사하고, 반대로 수신할 때는 전자기파를 수신기에 의해 평가된 교류전압으로 변환시키는 기능을 수행한다.[2] 안테나는 라디오, 텔레비전 등 방송, 무선교신 등을 위해 실용적 목적으로 널리 쓰이고 있다. 주로 지상 혹은 공중의 대기 중이나 우주 공간에서 작동하며 물속이나 땅속에서는 작동에 제한을 받는다. 대부분의 안테나는 사용하는 전파의 파장에 따라 그 길이가 정해진다. 가장 많이 쓰이는 형태 중 간단한 것은 전파 파장의 4분의 1 크기의 전도체 막대이다. 이런 안테나는 무지향성이며 수신과 송신에 따른 제약이 없지만, 안테나 양 끝 방향으로의 수신이 되지 않는 음영지역이 있는 단점이 있다. 다른 안테나의 경우, 전도체를 급전되는 방사체 주위에 적절히 배열하여 지향성을 가지는 안테나가 있다. 이는 추가적인 전도체 막대나 코일을 추가함으로써 전파의 지향성을 만들어 낸다. 또한 이러한 하나의 안테나를 여러 개 그룹으로 묶어 네트워크를 형성하여 쓰는 것도 가능하다. 지향성 안테나는 특정 방향으로만 송수신이 잘 되기 때문에 모터를 사용하여 회전시켜 사용하기도 한다.[3]
역사[편집]
안테나는 1885년 토머스 앨바 에디슨(Thomas Alva Edison)에 의해 처음 안테나가 쓰였으며 특허를 받았다. 이후 1888년 하인리히 루돌프 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz)에 의해 사용되어 전자기장을 증명하는 데 이용되었다. 안테나 용어가 쓰인 것은 1895년 굴리엘모 마르코니(Guglielmo Giovanni Maria Marconi)가 만든 무선 장치부터였다. 마르코니는 초기 무선 장치 실험을 하였는데 그는 2.5ｍ 길이의 다이폴 안테나를 지지대 사이에 설치하여 사용하였다. 사용했던 지지대를 이탈리아어로 l'antenna centrale 라고 하였고, 간단히 l'antenna 라고 부르다가, 안테나라는 용어가 널리 알려지게 되었다. 영국에서는 안테나라는 뜻 대신으로 에어리얼(aerial)로 쓰이기도 하며, 주로 고체의 정형화 되지 않은 형태나 그냥 선으로 된 안테나를 말한다.[3]
1930년 자동차에 안테나가 처음 부착되기 시작하여, 라디오의 수신을 목적으로 안테나를 탑재했다. 하지만, 과거 자동차에 장착된 배터리의 전압은 6V 내외에 불과했고, 진공관을 통한 무선주파수 송수신기가 작동하려면 최소 50~250V의 직류 전류가 필요했기 때문에 전류가 부족했다. 초창기 자동차 안테나는 지금도 라디오에서 볼 수 있는 막대형으로 지름이 다른 몇 개의 금속 파이프를 순차적으로 겹쳐서 자유로이 신축할 수 있는 방식이었다. 처음에는 운전석 A필러 부근에 위치해 운전자가 라디오를 들을 때 손으로 쭉 뽑아서 사용했다. 그러다 전기모터를 이용해 라디오 전원을 켜며 자동으로 안테나가 올라가는 전동 안테나가 사용되면서 안테나의 위치도 앞 펜더나 뒤 쿼터패널 쪽으로 이동하게 된다. 전동식 막대 안테나는 1990년대 중후반까지 널리 사용됐지만 자동차의 성능이 좋아지면서 공기저항으로 인해 주행 중 소음이 나거나 쉽게 부러지는 등 부작용이 발생함에 따라 점차 자취를 감추었다. 그리고 등장한 것이 글래스 안테나로 윈드실드나 뒷유리 또는 뒷 쿼터글래스에 안테나를 삽입해 외관이 깔끔해지고 주행 시 발생하는 소음까지 사라지게 했다. 하지만 막대 안테나보다는 수신 감도가 떨어지는 것이 단점으로 별도의 증폭기를 달아야 했다. 2000년대 초중반 내비게이션과 DMB가 등장하면서 글래스 안테나를 대신해 샤크핀 안테나, 필름 안테나가 등장했다. 라디오 주파수는 물론 GPS 등 다양한 전파를 동시에 수신하는 것이 특징이다. 상어 지느러미를 닮은 샤크핀 안테나는 2000년대에 처음 등장했고, 짧은 길이의 안테나임에도 안정적인 수신이 가능했다. 이 안테나는 기존의 3단 접이식 혹은 플라스틱형 안테나의 단점을 없애고, 자칫 밋밋할 수 있는 루프 디자인에 포인트를 주었다. 필름 안테나는 안테나를 차량의 실내 유리창에 부착하기 때문에 외관에서 기존 안테나의 형태를 찾아볼 수 없고, 안테나가 차량의 실내에 위치하기 때문에 도난과 세차로 인한 고장이 나지 않는다. 또한 차체가 아닌 유리창에 부착되어 전파 방해의 가능성이 작다. 스마트폰과 자동차의 연결 시스템 등이 발전하면서, 자동차의 안테나는 새로운 영역으로 진화하고 있다.[4][5]
구조[편집]
안테나의 구조는 5가지 기능으로 이루어져 있다. 안테나의 여러 부분 중에서 실제로 전파를 송신하거나 수신하는 부분인 엘리먼트는 안테나의 실질적인 부분이며 전기가 잘 통하는 도체로 이루어져 있다. 공진(Resonance)은 안테나가 어떤 특정한 파장의 전파를 가장 효과적으로 보내고 받는 현상을 의미한다. 안테나의 길이가 파장의 1/2의 정수배일 때 안테나는 공진하게 되는데, 이 전파의 주파수 중에서 가장 낮은 주파수를 안테나의 공진 주파수라고 한다. 안테나에 코일을 삽입하면 안테나의 공진 주파수가 높아지게 되고, 안테나의 길이가 파장의 1/2보다 짧아도 동일한 주파수의 전파에 공진하게 된다. 이렇게 안테나의 길이를 단축해 주는 코일을 로딩 코일 이라고 한다. 로딩 코일은 설치 장소보다 안테나의 길이가 너무 길 때 이용된다. 트랩은 한 안테나로 여러 주파수의 전파를 이용하려고 할 때 사용한다. 동축 케이블은 외부 도체와 내부 도체로 이루어져 있는 전선이다. 외부 도체와 내부 도체의 축이 일치하고, 고유한 임피던스와 크기, 재료, 성능에 따라 여러 가지 규격을 갖고 있다. 또한, 막대 안테나의 경우, 안테나 베이스 및 안테나 팁을 포함한 로드로 구성되어 있다.[6]
작동 원리[편집]
안테나의 작동 원리는 전압은 안테나에 전기장을 형성하고, 전류는 자기장을 형성한다. 안테나 팁은 안테나 베이스와 함께 커패시터로서 기능하는데, 이때 커패시터의 두 판은 서로 멀리 떨어져 있는 상태가 된다. 안테나의 팁과 베이스 사이에 전압이 작용하면, 전기장이 형성되고, 전기력선은 안테나 로드에 나란하게 방출된다. 교류전압 주기 중에 전압이 상승하거나 하강하면, 안테나 로드를 통해 전류가 흐르고, 코일처럼 기능하여 자기장을 생성한다. 자기력선은 안테나 로드 주위에 링처럼 배열된다. 전기장 및 자기장은 교대로 바뀌고, 송신 안테나에 의해 서로 간에 직각을 이루며 방사된다. 이들을 합쳐서 전자기파라고 한다. 송신용 안테나나 수신용 안테나도 기본원리는 같으나, 사용하는 주파수에 따라 모양이 여러 가지로 달라진다. 안테나를 효율적으로 작동시키기 위해서는 안테나를 사용하는 주파수에 공진시킬 필요가 있다. 수직형 안테나는 동축 안테나 또는 슬리브 안테나라고도 하는데 그 길이를 사용하는 파장의 1/4 또는 1/2로 공진하지만, 실제로는 안테나가 너무 길어지므로 코일이나 콘덴서를 사용해서 공진시키고 있다. 단파나 초단파에서는 파장이 짧으므로 1/2파장의 안테나를 쓰고 있다. 동축 안테나는 택시 무선이나 기타 초단파를 사용하는 통신 장치의 송수신 안테나로서 많이 사용된다.[7] 자동차 안테나가 송수신을 잘하려면 자동차 주변의 모든 방향에서 전송할 수 있어야 한다. 따라서 안테나의 최적 위치는 장애물이 없고, 바닥에서 높을수록 좋다. 또한 라디오나 내비게이션 등 송수신 장비와 거리가 너무 멀지 않아야 한다. 그리고 엔진은 수신을 방해할 수 있는 스퓨리어스 노이즈를 생성하기도 하므로 엔진에서 최대한 멀리 떨어져 있어야 좋다. 이러한 조건을 모두 고려했을 때 차량에 안테나를 설치하기 좋은 위치는 지붕, 뒷유리, 펜더 및 범퍼, 트렁크 커버, 사이드미러 등이 있다. 이 중에서 지붕과 뒷유리는 지상에서 높고 주변에 장애물이 없기 때문에 모든 방향으로 송수신하기 좋다. 따라서 대부분의 차량이 지붕 또는 뒷유리에 안테나를 설치한다.[8]
종류[편집]
안테나의 종류는 기본적인 안테나 형태부터 시작해서 특정 목표에 맞게 별도 설계된 안테나까지 다양한 안테나가 존재한다. 크게 막대기처럼 생긴 안테나와 고리처럼 생긴 안테나로, 모든 방향으로 에너지를 방사하는 것과 특정 방향으로 에너지를 방사하는 것이 있다. 수직 안테나 또는 휩 안테나는 갸름한 막대기 모양을 가지는데, 이는 수평 방향으로는 에너지 방사를 일으키지만, 위아래 수직 방향으로는 에너지 방사를 일으키지 않는다.[9] 강철에 도금을 한 가는 철사의 로드 안테나가 많지만, 형식과 작동 방식에 따라 루프톱 안테나, 모터 안테나 및 윈도 글라스 안테나 등 많은 종류가 있다. 루프톱 안테나는 자동차 지붕에 설치된 막대형 안테나로서, 회전식의 힌지에 의하여 안테나의 경사를 변경한다. 모터 안테나는 모터 구동에 의해 오르내리는 안테나로서, 라디오 스위치의 작동에 연동되어 자동으로 오르고 내림 되는 구조이다. 윈도 글라스 안테나는 라디오의 안테나로, 리어 윈도 글라스에 설치된 것을 말하며, 전파의 수신량이 약하기 때문에 이것을 증폭하는 앰프가 많이 필요하다.[10]
다이폴 안테나[편집]
다이폴 안테나(Dipole antenna)는 줄여서 DP라고도 하며, 케이블 끝에 2개의 직선 도선을 좌우 대칭으로 붙인 안테나이다. 선상 안테나의 기본이 되는 안테나이며, 가장 구조가 간단한 안테나이다. 무선용 자작 안테나로 널리 보급되어 있고, 이론적인 안테나 이득은 2.14 dBi이다. 도선은 수평 상태로 이용하는 경우가 많으나, 설치 공간을 절약하기 위해, 상향 각도를 조정하여 원거리 통신에 유리하기 때문에 경사 또는 수직 상태로 사용하는 경우도 있다.[11] LC 공진회로에서 전하를 축적하는 축전기가 펼쳐지면서 다이폴 안테나가 만들어진다. 안테나에서 빨간색의 자기장과 수직으로 파란색의 전기장이 나타나는데, 이것이 서로 전기적인 진동을 함으로써 전자기파를 형성한다. 안테나의 길이는 수신하려는 파장의 길이와 연관성이 있으며, 이때 안테나가 전파에 맞춰 공진할 수 있다. 일반적으로 안테나의 길이는 파장의 길이(λ)에 전파장, 1/2, 1/4 안테나가 사용된다.[12]
모노폴 안테나[편집]
모노폴 안테나(Monopole antenna)는 다이폴 안테나처럼 직선 형태로 되어있고, 한쪽 도체 대신 접지로 설치된 안테나이다. 구조가 간단하고, 소형화가 가능한 무지향성 안테나로, 수납형 안테나로서 가장 적합한 형태이다. 수직 접지 안테나라고도 하며, 지상에 수직으로 도체를 세우고, 하단에는 고주파 전력을 급전한다. 주로 중파, 단파 대역에서 많이 사용하여 이동통신용 개인 휴대 단말기나, FM 라디오 수신기 장비 등에 많이 사용된다. 모노폴 안테나의 모양은 보통의 반파장 다이폴 안테나와 달리, λ/4 길이의 소자를 접지한 형태의 안테나이고, 모노폴 안테나 방사 패턴은 E 면은 낮은 지향성으로 도넛 또는 8자 모양을 띠고, H 면은 원형 모양으로 모든 Φ 방향으로 균일하여 지향성이 없다.
패치 안테나[편집]
패치 안테나(Microstrip Antenna)는 마이크로스트립 안테나의 일종으로 스트립 모양의 도체의 폭을 넓게 하여, 패치 모양으로 한 도체를 안테나로 한다. 패치 형태는 직사각형, 정사각형, 원형, 원형링 등이 있고, 인쇄형 안테나의 가장 일반적인 형태이다. 얇고 낮은 손실과 낮은 유전율을 가진 유전체 위에 약 λ/2 길이의 얇은 직사각형 금속 패치판으로 이루어진 안테나로, 접지 판 상에 붙어있는 저손실 유전체 기판 위에 금속 패치가 부착된다. 패치 안테나의 특징은 공진형 안테나의 일종으로 공진 주파수는 기판의 유전율과 층의 성질에 크게 의존한다. 장점은 제작이 용이하고, 회로와 함께 집적할 수 있다. 단점으로는 상대적으로 안테나 대역폭이 좁고, 저전력 방사만 가능하다.[3]
파라볼라 안테나[편집]
파라볼라 안테나(Parabolic antenna)는 포물선 반사를 이용한 안테나이다. 포물선 회전체의 단면을 반사판으로 삼아 수집한 전파를 초점에 모을 수 있도록 설계되어 있다. 보통 접시와 닮은 모양새를 하고 있어서 접시 안테나라고도 하고, 지향성이 커서 주로 위성 통신과 같은 초고주파 대역의 전파를 사용한다. 타 신호에 의한 잡음 유입이 적으며 장애물이 없는 한 반드시 높은 곳에 설치할 필요는 없으나 풍압을 많이 받고, 비와 눈이 쌓이는 등에 단점이 있다.[13] 파라볼라 안테나는 지향성 안테나로서 점대점(point-to-point) 통신을 이용한다. 파라볼라 안테나를 사용하는 서비스로는 도시 사이 방송 통신 신호의 마이크로웨이브 전송, 무선 네트워크를 위한 데이터 통신 전송, 위성 통신을 위한 위성과의 전송 등이 있다. 전파망원경 역시 파라볼라 안테나의 일종이다. 또 다른 예로는 레이다가 있다.[14]
야기-우다 안테나[편집]
야기-우다 안테나(Yagi-Uda antenna)는 야기 안테나라고도 부르며, 하나의 여진 소자와 부가적인 비여진 소자로 구성된 지향성 안테나이다. 1920년대에 공학자 야기 히데쓰구(八木秀次)와 우다 신타로(宇田 新太郎)에 의해 개발되었다. 도파기(Director), 반사기(Reflector) 등으로 이루어져 있으며, 흔히 TV 수신 안테나로 알려졌다. 야기-우다 안테나의 특징은 구조가 간단하고, 가격이 싸며, 비교적 높은 이득이 가능하다. 단점은 협대역(narrowband)으로 좁은 대역폭이다. 초단파, 극초단파 대역에서 많이 사용하고, 안테나 이득은 7~15 dBi 정도이다.[15]
스마트 안테나[편집]
스마트 안테나(Smart antenna)는 배열 안테나(array antenna)의 위상을 제어하여 원하는 방향으로 특정 신호를 송수신하는 안테나이다. 빔포밍 기술에 국한된 기술 용어였으나, 점차 의미가 확대되었다. 스마트 안테나 기술은 음향 신호 처리, 레이다 추적과 검사, 전파 전문학 및 전파 망원경과 대부분의 셀룰러 시스템에서 사용된다. 스마트 안테나는 빔 형성 방법의 적응도 정도에 따라 스위치 빔 어레이 안테나와 적응 어레이 안테나로 나눌 수 있다. 스위치 빔 어레이 안테나는 미리 정해진 유한개의 안테나 빔 패턴 중에 수신전력에 따라 최고의 성능을 줄 수 있는 빔 패턴을 선택 수신하는 방식이고, 적응 어레이 안테나는 실시간으로 조정되는 무한개의 빔 패턴을 적응적으로 이용한다. 이와 같은 빔 형성 기술은 기지국에 배열 안테나를 설치하고 각 가입자에게 맞는 최적의 가중치를 독립적으로 계산하여 최적의 빔을 제공하는 데 사용된다.[16]
리어글라스 안테나[편집]
리어글라스 안테나(Rear glass antenna)는 외부에 돌출되는 일반적인 안테나에 비해 외관상 유리하고 주행 중 소음이 없는 안테나이다. 하지만 초기에는 라디오 수신율이 일반 안테나 대비 떨어졌지만, 지금은 기술의 발달로 인해 라디오 수신율 개선은 물론 디지털 멀티미디어 방송 전용 안테나를 대체할 수 있는 기술로 개발되고 있다. 자동차 뒷유리를 보면 추운 겨울 뒷유리를 녹일 수 있는 주황색으로 된 열선이 존재한다. 열선을 조금 더 자세히 살펴보면 테두리에 회선이 둘러 있는데, 바로 리어글라스 안테나가 위치해 있다.[17] 리어글라스 안테나는 외부에 돌출되는 일반적인 안테나에 비해 외관상 유리하고 주행 중 소음이 없다는 장점이 있다. 초기에는 라디오 수신율이 일반 안테나 대비 떨어진다는 단점이 있었지만, 지금은 기술의 발달로 인해 라디오 수신율 개선은 물론 DMB 전용 안테나를 대체할 수 있는 기술 개발이 이루어지고 있다.[18]
주요 기업[편집]
위너콤[편집]
㈜위너콤은 국내 최대 차량용 안테나 제작업체이다. 위너콤 기술연구소는 차량용 안테나 시스템을 연구한다. 국내에서 유일하게 야외 전파시험장을 갖추고 있고, 이는 산 정상에 세워져 자연스러운 환경에서 안테나 품질과 성능 테스트를 할 수 있다. 국내에서 개발·생산되는 통합형 안테나 대부분이 이곳에서 설계와 성능 테스트 과정을 거치고 있다. 위너콤은 주로 통합 안테나 제품을 연구하고, 완성차 업체들과 현대모비스㈜(Hyundai Mobis)를 통해 현대자동차㈜(Hyundai Motor Company)와 기아자동차㈜(KIA Motors Corporation)에 공급되고 있다. 이 외에도 샤크핀 안테나와 함께 장착해 라디오 기능을 증폭 시켜 주는 글라스 안테나를 독자기술로 상용화해 국내 차량용 안테나 기술 수준을 한층 끌어올렸다. 특히 자동차 도어와 트렁크 개폐 제어용 센서 안테나인 LF 안테나는 국산화 후 현대자동차 현대 그랜저에 최초 공급했고, 이후 출시되는 신차에 적용되고 있다. 차량에 전파 기술이 많이 적용되면서 다양한 안테나가 필요하게 됐고, 2016년 기준 국내 차량용 안테나 시장은 연간 1800억 원 규모를 자랑하며 위너콤은 이 중 약 60%가량을 차지해 업계 1위에 올랐다.[19]
㈜에이스테크놀로지[편집]
㈜에이스테크놀로지는 2021년 5월 5일 현대자동차와 기아자동차의 수출용 전기차 및 스포츠 유틸리티 자동차(sport utility vehicle, SUV)에 장착될 안테나 제품을 단독 공급하는 계약을 체결했다. 이는 범지구위성항법시스템(global navigation satellite system, GNSS) 샤크핀형 통합 안테나를 공급하는 계약이다. 차량 크래시패드에 장착되는 LTE와 비상 호출 시스템 안테나 및 안테나와 차량 내부를 연결하는 피더 케이블 등도 공급한다. 에이스테크놀로지는 2012년 현대모비스의 차량용 레이다 개발 업체로 선정된 이후, 2017년 자율주행 차량용 레이다 안테나를 개발했다. 이번 수주를 토대로 수출 차량용 통합형 안테나 등 자동차 전자장치 사업을 강화하고, 5세대 이동 통신(5G) 기술력을 앞세워 전장 사업으로 영역을 확대해 글로벌 공급망을 확보해 나갈 계획이다.[20]
전망[편집]
- 자율주행 자동차 안테나
다양한 첨단 기술이 등장하며 미래형 자동차인 커넥티드 카의 실현이 눈앞에 다가왔다. 국내 ㈜엘에스엠트론은 독자적으로 자율주행차 전 방향성 5G 안테나를 개발하여 2019년에 상용화하였다. 전 방향성 5G 안테나는 기존 안테나보다 크기가 80% 작기 때문에 자동차의 디자인 향상과 차량에서 필요한 일정 영역에서만 전파를 상시로 송수신할 수 있도록 설계되어 별도의 트래킹 작업이 필요 없다.[21] 안테나는 커넥티드 카의 빼놓을 수 없는 부품으로 차 내부에서는 레이다나 카메라 등의 장치와 센서가 안테나를 통해 통신하고, 원격 제어하여, 지능형 교통 시스템을 활용해 자율 주행, 주차를 가능하게 한다. 따라, 운행과 관련된 정보를 확인하며 기타 정보를 검색하고, 음성을 통해 영화 표를 사고 식당 예약을 할 수 있게 된다. 사물인터넷(Internet of Things, IoT)을 통해 차량 및 교통 정보를 공유하는 커넥티드카, 센서와 무선 통신을 통해 구현되는 자율주행 자동차는 LTE 기술과 결합해 단순한 길 안내를 넘어 운전자 위치 파악 등 폭넓고 방대한 정보를 공유하는 역할을 하며, 실제 운행에서도 다양한 장치 간의 통신이 이뤄진다. 통합형 스마트 안테나는 재난 상황에서 안테나를 통해 생존자들끼리의 안위를 확인할 수 있고, 운전자의 위치 파악 등에도 용이하게 사용한다. 전파는 현재 가장 확실하고 빠르게 인간과 인간을 연결해주는 수단으로, 형태는 바뀌었지만 자동차 안테나는 다양한 IT 기술에 기반한 자동차 시대의 기본 개념이 되었다.[22]
- 스마트시티
신개념 안테나를 적용한 와이파이 6 기반 스마트시티 기술을 개발하고 있다. 2021년 1월 4일 ㈜아이프리원(ifree1)은 국내 실외 무료 와이파이 통신망을 선점하고 빠르게 영역을 넓혀나가고 있으며, 와이파이 6 기반의 초광대역 신개념 안테나를 개발하고 양산 준비에 돌입한다. 아이프리원은 초광대역 세계 최장 거리 신개념 안테나 기술을 기반으로 고품질 광대역 와이파이용 AP 및 로라(LoRa) 사물인터넷(IoT) 장비 등을 생산하여 국내는 물론 2024년까지 400조 원에 달하는 세계 5G 스마트시티 시장 공략에 나설 예정이며, 이에 더 나아가 통합관제 플랫폼 개발을 완료하고 국내외 시장 선점을 위해 국내 통신사와 공동사업단을 구성하여 보급망 확대를 추진할 예정이다. 아이프리원에서 기존에 서비스 중인 공공팡 무료 와이파이 플랫폼은 더욱 효율적인 와이파이 통신망으로 높은 수익 구조의 스마트시티 구축을 목표한다. 또한 현재 국내 각 지자체가 추진 중인 공공 와이파이, 스마트시티 구축 시 각 부문의 사물인터넷 시스템 구축에도 신개념 안테나 기술을 활용할 수 있어 매우 효율적이고 경제적이다. 도시 종단 간 적용 범위에 로라를 사용하면 스마트 주차 슬롯, 공공 조명 및 폐기물 관리 도구, 커넥티드 카 지원, 홈 오토메이션, 수질 및 오염 계량기, 예측 유지 보수 센서, 스마트팜, 스마트 양식장 및 심지어 도시 드론에 이르기까지 광범위한 사물인터넷 서비스 통신망 플랫폼을 만들 수 있다.[23]
각주[편집]
- ↑ 〈안테나〉, 《나무위키》
- ↑ 〈안테나〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 3.0 3.1 3.2 〈안테나〉, 《위키백과》
- ↑ VIEW H, 〈있나 없나?자동차 안테나는 어디로 갔을까?〉, 《네이버 포스트》, 2018-04-30
- ↑ 오토헤럴드, 〈안테나 없으면 자동차 첨단 장치도 무용지물〉, 《오토헤럴드》, 2017-01-23
- ↑ 맥가이심, 〈안테나 구조〉, 《네이버 블로그》, 2005-06-07
- ↑ 〈안테나〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 엔너드 EngNerd, 〈자동차 위에는 왜 지느러미가 달려 있을까?〉, 《브런치》, 2021-07-21
- ↑ 〈안테나〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈안테나〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈다이폴 안테나〉, 《위키백과》
- ↑ applepop, 〈모노폴과 다이폴안테나〉, 《네이버 블로그》, 2020-02-07
- ↑ 마틴신, 〈파라볼라 위성 안테나〉, 《다음 블로그》, 2011-05-20
- ↑ 〈파라볼라 안테나〉, 《위키백과》
- ↑ 〈야기 안테나〉, 《위키백과》
- ↑ TTA정보통신용어사전 공식 홈페이지 - https://terms.tta.or.kr/dictionary/dictionaryView.do?subject=%EC%8A%A4%EB%A7%88%ED%8A%B8+%EC%95%88%ED%85%8C%EB%82%98
- ↑ 차량관리 앱 마이클, 〈잘 보이지 않지만 유용한 자동차 기능 3가지〉, 《네이버 포스트》, 2019-03-14
- ↑ 마이클, 〈잘 보이지 않지만 유용한 자동차 기능 3가지〉, 《카카오 콘텐츠뷰》, 2019-03-17
- ↑ 류종은 기자, 〈(르포)국내 최대 車안테나 제작업체 `위너콤`…“스마트카 시대 반갑다〉, 《etnews》, 2016-05-15
- ↑ 민경진 기자, 〈에이스테크, 현대차·기아에 車 안테나 공급〉, 《한경닷컴》, 2021-05-05
- ↑ 시크한 곰돌이, 〈자동차 안테나의 역사와 미래〉, 《네이버 블로그》, 2019-09-03
- ↑ 오창타이어, 〈자동차안테나 어디에 쓰일까요?〉, 《네이버 블로그》, 2021-07-28
- ↑ 최은화 기자, 〈아이프리원, 세계 최초 신개념 와이파이-6 기반 스마트시티(IoT) 기술 개발〉, 《매일경제》, 2021-01-04
참고자료[편집]
- 〈안테나〉, 《나무위키》
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- 엔너드 EngNerd, 〈자동차 위에는 왜 지느러미가 달려 있을까?〉, 《브런치》, 2021-07-21
같이 보기[편집]
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