검수요청.png검수요청.png

주파수

위키원
dlensk99 (토론 | 기여)님의 2021년 1월 22일 (금) 14:32 판
이동: 둘러보기, 검색

주파수(frequency)는 진동수라고도 하며, 주기적인 현상이 단위시간 동안 몇 번 일어났는지를 의미한다. 국제단위로는 헤르츠(Hz)를 쓴다.[1]

개요

1Hz(헤르츠)는 1초에 한 번 주기적인 현상이 일어나는 것이고, 2Hz(헤르츠)는 1초에 두 번 주기적인 현상이 일어나는 것이다.[1] 주파수는 무선통신을 하기 위한 기본 자원으로 쓰인다.[2] 무선주파수는 파장 0.1mm 이상의 범위, 즉 주파수 3THz 이하의 전자기파이다. RF(Radio Frequency)로 약칭한다.[3] 물리학에서는 진동수 대신 각진동수, 전기, 전자공학에서는 각주파수를 사용한다. 회전 운동에 주소 쓰여, 단위 시간 동안 물체가 회전한 각도(라디안)를 의미한다.[4] 주파수가 높은 전파는 빛처럼 직진성이 강해서 특정 방향으로 송신하는 데 유리하고, 많은 정보를 보낼 수 있다. 하지만 비가 오거나 안개가 낀 날은 공기에 물방울과 수증기로 전파가 흡수돼 멀리 가지 못한다. 주파수가 낮은 전파는 직진성은 약하지만, 장애물을 뛰어넘는 특성이 있다. 따라서 넓은 지역으로 송신할 수 있다. 하지만 보낼 수 있는 정보량이 적다.[5]

종류

  • 시간 주파수(Temporal Frequency): 단위 시간당 파동의 개수이고, 진동수(Frequency)라고도 한다.
  • 공간 주파수(Spatial Frequency): 단위 길이당 파동의 개수이고, 파수 또는 파동수(Wave Number)라고도 한다.
  • 아날로그 주파수: 단위 시간당 진동 횟수이고, 아날로그 라디안 주파수는 단위 시간 당 라디안 위상 각의 변화량이다.
  • 디지털 주파수: 연속적인 주파수가 아니라, 이산적이고 샘플링된 주파수를 의미하고, 아날로그 주파수를 샘플링률로 나눈 값이다. 디지털 라디안 주파수는 단위 샘플당 라디안 위상 각의 변화량이다.[6][7]

대역별 용도

3~30kHz는 초장파(VLF)로 장거리 항해나 수중음파 탐지기로 쓰인다. 30~300kHz는 장파(LF)로 항해 보조물이나 무선 전파 표지로 사용된다. 300~3,000kHz는 중파(MF)라 불리고, 해상 무선, 방향 탐지, 조난 통신, 연안 안내 통신, 상업용 AM 라디오에 사용된다. 표준 AM 방송은 535~1,605kHz이다. 3~30MHz는 단파(HF)로, 탐색과 구조, 선박 및 항공통신, 전신 및 전화, 팩시밀리, 선박 연안간 통신에 사용된다. 30~300MHz는 초단파(VHF)로 VHF 텔레비전, FM 라디오, 육상 운송, 개인전용 항공기, 항공 교통량 제어, 택시나 경찰, 항해 보조물에 사용된다. FM 방송은 88~108MHz이다. 0.3~3GHz는 극초단파(UHF)로, UHF 텔레비전, 채널, 라디오존데, 항해 보조물, 감시 레이더, 위성통신에 사용된다. 3~30GHz는 센티미터파(SHF)라고 불리며, 위성통신이나 무선 고도계, 마이크로파 링크, 공중 및 기상 레이더, 공용 반송파, 육상 이동국에 사용된다. 30~300GHz는 밀리미터파(EHF)이라 불리고, 철도 서비스나 레이더 지상 시스템, 실험용으로 쓰인다. 300GHz~3THz는 실험용으로 쓰인다. 적외선, 가시광선, 자외선은 고주파수를 가지고 있고, 광통신 시스템에 사용된다.[8]

진폭 변조

Amplitude Modulation의 약자로 AM이다. 전자 통신 중에서 일반적으로 라디오 반송파를 통한 정보 송신에 쓰인다.[9] 500kHz ~ 1,600kHz의 낮은 주파수를 사용하여 멀리까지 쉽게 전파된다. 하지만 음질이 좋지 않다.[10] 일반적으로 AM은 DSB-LC를 지칭한다. 진폭 변조는 어느 측파대를 전송하는지에 따라 방식이 다르다.

  • 양측파대(Double Side Band, DSB): 상측파대와 하측파대를 모두 전송하는 방식으로, 반송파를 동시 전송 여부에 따라 나뉜다. 양측파대-SC(Suppressed Carrier)는 억압 반송파로, 반송파를 전송하지 않는다. 양측파대-LC(Large Carrier)는 큰 반송파로, 변조하지 않은 반송파를 함께 전송한다. 수신기 구조가 간단하지만, 다른 방식에 비해서 점유 주파수 대역폭이 넓어져 전력 소비가 커지는 단점이 있다.
  • 단측파대(Single Side Band, SSB): 불필요한 한 측파대를 제거하여 한 측파대만 전송하는 방식으로, 한 측파대를 제거하기 위해 필터를 이용한 방식과 위상 변환기를 사용하는 방식이 있다. 양측파대보다 주파수 대역폭이 좁아져 송신기 전력 소비가 낮지만, 수신기의 구조가 복잡하다.
  • 잔류축파대(Vestigial Side Band, VSB): 한 측파대의 대부분과 다른 쪽 측파대의 일부를 함께 전송한다. 이것은 양측파대와 단측파대의 장점만 모아둔 것이다.[11]

주파수 변조

Frequency Modulation의 약자로 FM이다. 주파수 변조를 이용한 방송이다.[12] 87MHz~108MHz의 높은 주파수를 사용한다. 장애물에 전파 방해를 쉽게 받지만, 진폭변조보다 음질이 더 좋다.[10] 주파수 변조 전송은 진폭 변조 전송보다 임의 잡음 제거율이 더 우수하며, 동일한 주파수와 송신기 전력에 대해서 진폭 변조보다 더 멀리 전송할 수 있다. 주파수 변조 진폭 변화에는 정보 신호가 포함되어 있지 않아 주파수 변조 반송파의 진폭을 원하는 크기로 제한시킬 수 있고, 진폭에만 변화를 주고 주파수에는 영향이 없는 효율적인 C급 증폭기를 주파수 변조 장비에 사용할 수 있다.

  • 측대파 쌍(Sideband Pair): 반송파의 중심 주파수의 위, 아래로 똑같은 거리만큼 떨어져 있는 두 개의 측대파를 말한다. 측대파 쌍의 위치는 변조지수(Modulation Index, MI)에 의해 결정된다.[13]

무선 통신

전자기파와 사람의 가청주파수를 넘는 초음파 영역을 이용한 통신 방법으로, 일반 신호를 고주파와 합성하여 전파를 통해 전송한다. 수신 측에서는 받은 고주파 신호를 처리하여 다시 원래의 신호로 바꾼다. 적외선을 이용하는 텔레비전 리모컨과 같이 수 미터 이내에서 작동하는 것부터 위성통신과 같이 수천 킬로미터 떨어진 곳에서 작동하는 것까지 다양하다.[14]

근거리

  • 블루투스(Bluetooth): 주파수대 2.4GHz를 사용한다. 개인용 컴퓨터에 이용되는 마우스나 키보드, 휴대전화와 스마트폰, 태블릿, 스피커 등에서 문자 정보나 음성 정보를 비교적 낮은 속도로 디지털 정보를 주고받는 용도이다.[15]
  • 엔오션(EnOcean): 자연계에 존재하는 동작, 빛, 그리고 온도 차 등의 매우 작은 에너지를 이용하여 전원과 유지보수가 필요 없는 무선 전송 시스템이다. 지역마다 사용 주파수가 다른 일본에서는 315MHz, 928MHz의 주파수를 사용해 특정 소전력 무선에 해당한다. 북미에서는 315MHz, 902MHz, 유럽에서는 868MHz에 대응한다.
  • 와이파이(WiFi): 2.4GHz와 5GHz의 주파수대를 사용하고, 통신속도가 빠르다. 통신 거리도 100m 정도로 가정 내에서 인터넷 회선의 무선 네트워크화를 실시하는 가장 대중적인 방법이다.[16]
  • 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC): 전자기유도 현상을 활용한 양방향 무선통신이다. 주파수 13.56MHz로 고정되어있고, 최대 10cm로 연결범위가 짧지만, 높은 보안성을 가지고 있다.[17]

장거리

  • RFID(Radio-Frequency Identification): 무선 주파수를 통해 물체나 사람을 식별하는 인식 시스템으로 바코드와 비슷한 역할을 한다. 전파를 이용해 먼 거리에서도 태그를 인식할 수 있다. 또한, 직접적인 접촉 없이 먼 거리에서도 정보를 인식할 수 있고, 고속으로 움직이는 물체도 식별할 수 있다. 사이에 있는 물체를 투과해 데이터를 수신할 수 있다. 최대 100m까지 연결이 가능하고, 단방향 통신이다.[17]
  • 사물인터넷 네트워크(IoT Network): 고용량 사물인터넷용 주파수 2.4GHz, 5.8GHz와 저전력과 저용량 사물인터넷용 주파수 900MHz의 대역을 사용했다.[18] 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술이다. 즉, 무선 통신을 통해 사물을 연결하는 기술이다. 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 디바이스 등 임베디드 시스템의 사물과 데이터를 주고받아 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 원격 조정할 수 있는 기술이다.[19]

대역폭

특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수의 범위이다.[20] 네트워크 대역폭은 컴퓨터 네트워크나 인터넷 연결을 통해 한 지점에서 다른 지점으로 데이터양의 최대를 전송하는 유선 또는 무선 네트워크 통신 링크의 용량이다. 데이터 연결의 대역폭이 클수록 한 번에 주고받을 수 있는 데이터도 많아진다.[21] 넓은 대역폭을 가지고 있다면 많은 데이터를 운송할 수 있고, 반대로 좁은 대역폭을 가지고 있다면 적은 데이터를 운송할 수 있다. 일반적으로 대역폭의 크기와 전송속도와 비례한다. 하지만 다양한 방법과 변조 방식 등을 사용하여 좁은 대역폭에서도 높은 전송 속도를 가질 수 있다.[22]

활용

고주파 온열치료

암 환자 치료에 함께 시행되는 주파수 10만Hz 이상의 고주파 온열 암 치료가 있다. 고주파 온열 암 치료는 고주파로 암 조직에 열을 가해, 암세포 증식을 억제하여 암세포가 스스로 파괴하도록 유도하는 치료법이다. 암이 많이 진행된 환자나 장기 깊숙이 암세포가 침투한 때도 효과적으로 활용할 수 있다. 몸에 열이 가해지면 정상 세포는 주위 혈관이 확장되면서 혈액순환을 통해 열을 분산시킨다. 반면 암세포는 연결된 혈관이 작고, 혈관 확장 능력이 낮아서 열을 분산하지 못한 채 점차 괴사한다. 정상 세포는 42도 이상에서 50분 이상 지나면 생존율이 떨어진다. 하지만 암세포는 38.5 ~ 42도 수준의 온도만 가해져도 세포막에 작용하는 열 스트레스가 약화하여 손상을 입게 된다. 이 특성을 이용하여 고주파 온열 암 치료는 정상 세포를 손상하지 않으면서 암세포를 제거하도록 돕는다.[23]

도플러 레이더

차량에 어린아이가 방치되어 일어나는 사고를 막기 위해 작은 레이더를 개발했다. 차 안의 탑승자를 인식하기 위해 초음파 센서, 카메라, 적외선 센서 등을 활용했지만, 초음파 센서는 물체까지의 거리만 측정하기 때문에 사람이 아닌 물건을 사람으로 잘못 판단할 수 있고, 카메라는 사람과 사물을 구별할 수 있지만, 조명에 민감하고 사생활을 침해하는 문제가 있다. 또 열을 측정해 탑승자를 인식하는 적외선 센서는 탑승자의 옷차림과 보온을 위해 좌석에 달린 열선 때문에 인식 정확도가 낮다는 단점이 있다. 이런 단점을 보완하기 위해 도플러 레이더로 사람의 호흡 신호를 분석하는 방법을 활용하고 있다. 도플러 레이더는 물체에 보낸 전자파의 주파수와 반사되어 나온 전자파의 주파수 차이를 분석하여 물체의 움직임을 파악하는 장치이다. 이 레이더를 이용하면 호흡할 때 나타나는 가슴의 움직임을 분석해 사람을 찾아낼 수 있다. 하지만 탑승자가 움직이면 가슴의 움직임이 다른 움직임에 묻히는 단점이 있다. 사람의 움직임이 나타내는 주파수 패턴을 분석하여 호흡 신호를 포착하지 못해도 차량 내 사람을 찾는 알고리즘을 개발하여 이 단점을 보완하였다.[24]

5G

통신사는 정부로부터 5G 주파수 28GHz와 3.5GHz 대역을 각각 할당받았다. 일반 고객용으로 구축한 5G 사용 망은 3.5GHz 기반이다. 28GHz는 초고속 대용량 데이터 전송을 가능하게 하지만 전파 손실에 취약해 전국망 구축에는 적합하지 않다. 밀리미터파(mmWave)로도 불리는 28GHz는 현실적으로 활용 가능한 무대로 제한적인 공간에서 초저지연, 초고속 네트워크 환경이 필요한 스마트 팩토리, 스마트 시티, 스마트 오피스, 헬스케어 등이 지목되고 있다. SK텔레콤은 인천국제공항에 5G 28GHz 기반 모바일 에지 컴퓨팅(MEC)를 활용한 코로나 19 방역 시스템을 만든다. KT는 광화문 사옥 인근을 비롯해 수원, 서울, 대전, 대구 등에 28GHz 기지국을 구축하고 실증을 하고 있다, LG유플러스는 구미 금오공대와 28GHz 주파수 대역을 활용한 5G 실증을 시작했고, 전주에서의 모바일 에지 컴퓨팅(MEC) 연계 사업, 안산 반월, 시화 공단 사업 등 총 세 군데 정부 사업을 연계해 진행하고 있다. 밀리미터파의 단점을 극복하기 위한 방법으로 빔포밍 기술과 5G 스몰셀 등을 주시하고 있다. 빔포밍 기술은 많은 수의 안테나에 실리는 신호를 정밀하게 제어해 특정 방향으로 에너지를 집중 시켜 거리를 늘리거나 간섭을 줄여 보다 나은 무선 채널 환경을 만들어 준다. 스몰셀은 소출력 커버리지를 갖는 기지국으로 밀리미터파의 짧은 커버리지 단점을 보완한다.[25]

각주

  1. ↑ 1.0 1.1 〈진동수〉, 《위키백과》
  2. ↑ 류하, 〈주파수를 파헤쳐보자〉, 《네이버 블로그》, 2015-07-15
  3. ↑ 〈무선주파수〉, 《위키백과》
  4. ↑ 〈진동수〉, 《나무위키》
  5. ↑ 초록중년, 〈(공지) 주파수 대역에 따른 전파의 종류와 특징〉, 《네이버 블로그》, 2014-10-15
  6. ↑ 〈Digital Frequency 디지털 주파수, 디지털 라디안 주파수〉, 《정보통신기술용어해설》
  7. ↑ 〈Frequency, cycles/unit 주파수, 진동수〉, 《정보통신기술용어해설》
  8. ↑ 이완국, 〈주파수 대역별 용도〉, 《티스토리》, 2009-11-24
  9. ↑ 〈진폭 변조〉, 《위키백과》
  10. ↑ 10.0 10.1 뮤트캐스트, 〈AM/FM 주파수의 차이〉, 《네이버 블로그》, 2016-04-22
  11. ↑ 라인하트, 〈AM 변조방식의 모든 것〉, 《티스토리》, 2014-02-07
  12. ↑ 〈주파수 변조〉, 《위키백과》
  13. ↑ AnnieNBruno, 〈(정보통신) FM 주파수 변조 Frequency Modulation 실험〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-30
  14. ↑ 〈무선통신〉, 《위키백과》
  15. ↑ 〈블루투스〉, 《위키백과》
  16. ↑ 로옴 공식 홈페이지 - https://www.rohm.co.kr/
  17. ↑ 17.0 17.1 〈(세상을 바꾸는 무선통신기술)제 2탄. 무선주파수기술의 장거리선수! 'RFID'〉, 《삼성반도체이야기》, 2020-04-24
  18. ↑ 〈사물인터넷 확산을 견인하는 주파수 공급 추진〉, 《대한민국 정책브리핑》, 2018-03-28
  19. ↑ 〈사물인터넷〉, 《위키백과》
  20. ↑ 〈대역폭〉, 《위키백과》
  21. ↑ 솔루션 헌터, 〈대역폭(bandwidth)〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-25
  22. ↑ 김가요미, 〈대역폭과 전송속도와의 관계〉, 《티스토리》, 2019-08-02
  23. ↑ 전종보 기자, 〈癌 태워 없애는 '고주파 온열치료' 면역력까지 '증폭'시킨다〉, 《조선일보》, 2021-01-20
  24. ↑ 김우현 기자, 〈어린아이 차량 방치 사고 막아줄 차내 레이더 기술 나왔다〉, 《동아사이언스》, 2020-12-30
  25. ↑ 전현수 기자, 〈통신사‘초고속,저지연’ 5G 28GHz 올해 존재감 드러낼까〉, 《이코노믹리뷰》, 2021-01-20

참고자료

같이 보기


  검수요청.png검수요청.png 이 주파수 문서는 하드웨어에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.  

개발 : 프로그래밍, 소프트웨어, 데이터, 솔루션, 보안, 하드웨어 □■⊕, 컴퓨터, 사무자동화, 인터넷, 모바일, 사물인터넷, 게임, 메타버스, 디자인
하드웨어 L2 스위치 • L3 스위치 • L4 스위치 • L7 스위치 • PTL • VTL • 가상 인터넷데이터센터(VIDC) • 나스(NAS) • 네트워크 스위치 • 다스(DAS) • 라우터 • 랙 • 맥주소 • 모뎀 • 방화벽 • 백본 • 백업장비 • 부대시설 • 브릿지 • 브릿지 테이블 • 샌 • 서버 • 스토리지 • 웹방화벽 • 웹스토리지 • 유니버설 플래시 스토리지 • 유피에스(UPS) • 이더넷 • 인터넷데이터센터(IDC) • 인프라 • 전산실 • 캐리어 이더넷 • 컴퓨터 클러스터 • 컴프레서 • 케이블 • 케이지 • 클라우드 스토리지 • 파이버 채널 • 펌웨어 • 하드웨어 • 항온항습기
하드웨어 관리 CDC • CDN • 가상머신 • 가상화 • 가용성 • 고가용성(HA) • 대역폭 • 라우팅 • 랙 • 레이드 • 레플리케이션 • 로드밸런싱 • 마스터 • 마스터-슬레이브 • 미러링 • 미러사이트 • 백업 • 백업사이트 • 복구 • 볼팅 • 부하 • 비즈니스 연속성(BC) • 서버 가상화 • 소산백업 • 스탠바이 • 스토리지 가상화 • 슬레이브 • 액티브 • 액티브-스탠바이 • 액티브-액티브 • 오프라인 백업 • 웜사이트 • 장애 • 장애복구 • 재해복구(DR) • 재해복구센터 • 지속적 데이터 보호(CDP) • 콜드사이트 • 페일오버 • 프로비저닝 • 프록시 • 핫사이트 • 핫스왑
네트워크 ADSL • AP • DSL • VPN • 게이트웨이 • 경로 • 공유기 • 네트워크 • 네트워크 가상화 • 네트워크 관리 시스템(NMS) • 네트워크 기기 • 네트워크 모니터링 • 네트워크 인터페이스 • 네트워크 장비 • 네트워크 케이블 • 네트워크 트래픽 • 네트워크 트래픽 모니터링 장비 • 라우터 • 랜(LAN) • 랜카드 • 리피터 • 망 • 무선 • 무선공유기 • 무선네트워크 • 무선랜 • 무선랜카드 • 무선브릿지 • 브릿지 • 수동 광통신망 • 아이피(IP) • 왠(WAN) • 유선 • 유선랜 • 유무선 • 인터넷공유기 • 전산망 • 전용회선 • 정보통신망 • 최단경로 • 컴퓨터 네트워크 • 터미널 • 통신 네트워크 • 통신회선 • 허브 • 호스트 • 홉 • 회선
통신 1세대 이동통신 • 2세대 이동통신 • 3세대 이동통신 • 4G(4세대 이동통신) • 5G(5세대 이동통신) • 6G • CDMA • GSM • IMT2000 • LTE • PC통신 • WCDMA • 공중전화 • 광선 • 광섬유 • 광케이블 • 기지국 • 디지털 • 모스부호 • 무선단말기 • 무선전화 • 무선통신 • 문자메시지 • 방송 • 방송통신 • 변조 • 보이스톡 • 브로드밴드 • 비디오폰 • 송신기 • 수신기 • 스마트폰 • 스타링크 • 아날로그 • 영상통화 • 와이맥스 • 와이브로 • 와이파이 • 유무선통신 • 유선전화 • 유선통신 • 음성 • 음성통화 • 이동통신 • 일반전화 • 전기통신번호 • 전기통신사업 • 전달 매개체 • 전신 • 전파 • 전화 • 전화기 • 점대점 통신 • 주파수 • 주파수 간섭 • 채널 • 초고속 인터넷 • 카폰 • 커버리지 • 통신 • 통신장비 • 페이스톡 • 프로토콜 • 헤르츠 • 휴대전화
위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반
원본 주소 "http://wiki1.kr/index.php?title=주파수&oldid=413661"