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무선통신기기
무선통신기기(無線通信機器)는 전선을 사용하지 않는 전기 통신 기계를 통틀어 이르는 말이다. 장파, 중파, 단파, 초단파 따위의 무선통신 장치나 라디오와 텔레비전의 송수신기, 레이다 따위가 있다.
목차
개요
무선통신(無線通信, wireless communication) 둘 또는 그 이상의 지점 사이에 전기 전도체의 연결 없이 정보를 전송하는 것을 말한다. 즉, 통신과 방송을 전자기파나 음파 등을 통해 전선 없이 신호를 송수신하는 시스템을 말한다. 대부분의 무선시스템에는 무선주파수를 의미하는 RF, 적외선을 의미하는 IR 등이 사용된다. 무선 가전제품에 쓰이는 단어는 똑같은 한자이나, cordless라고 부르니 알아둘 것이다. 다만 cordless라는 단어는 무선 전동드릴이나 무선 청소기 같이 배터리가 내장되어 있어 전원 케이블이 필요 없는 가전제품을 지칭할 때에도 사용한다. 컴퓨터를 유선과 무선을 동시에 쓰는 경우가 있다.
무선통신이란 전자기파를 이용한 통신 방법과 사람의 가청주파수를 넘는(들을 수 없는) 초음파 영역을 이용한 통신 방법으로, 일반 신호(사람 목소리 등)를 고주파와 합성하여 전파를 통해 전송하고 수신 측에서 이렇게 받은 고주파 신호를 처리하여 다시 원래의 신호로 바꾸는 방법을 말한다. 넓은 의미의 무선통신은 적외선을 이용하는 텔레비전 리모콘과 같이 수 미터 이내에서 작동하는 것에서부터 위성 통신과 같이 수천 킬로미터 떨어진 곳에서 이루어지는 것까지 다양하다. 전파(공간파)를 이용하는 "Radio Communication"은 일반적으로 "무선통신"이라 불리지만 그 외에 적외선, 가시광선 등 (레이저, LED 등)을 이용한 광무선통신, 음파 또는 초음파를 이용한 음향통신도 광의의 무선통신(와이어리스)에 속한다.[1][2]
종류
라디오
라디오(radio, 문화어: 라지오)는 전파의 변조를 통해서 신호를 전달하는 기술을 두루 일컫는 말이다. 주로 라디오는 소리 신호를 수신하는 기계나, 관련 기술을 가리킬 때가 많다. 기술적으로는, 변조 방식에 따라 AM, FM으로 나뉘며, 중파, 단파, 초단파 등을 사용한다.
대화와 음악 등의 음성 신호를 전파를 통해 불특정 다수에게 방송하는 방법은 몇 가지가 있지만, 가장 역사가 긴 것은 진폭 변조에 의한 중파 방송의 기본적인 방식은 100년 동안 변하지 않고 있으며 지금도 라디오 주류이다. 이 방식 및 수신기는 일반적으로 "AM 방송" 혹은 "AM 라디오"라고 불린다. 또한 주파수 변조에 의한 초단파 라디오 방송 역시 널리 청취되고 "FM 방송", "FM 라디오"라고 불린다.
TV와 달리 전송 시스템은 비교적 간단한 구조로, 만일 재해로 방송국이 파괴되더라도, 어깨에 멜 정도 크기의 소형 송신기에서 방송도 가능하고, 이것을 활용하여 재해 발생 시 임시 방송국을 개설할 수 있다.[3]
라디오(Radio)는 다음과 같은 의미를 갖는다.
- 라디오파(radio wave), 즉 전파 자체를 흔히 라디오라 부른다. 전파는 전자기파 스펙트럼에서 적외선보다 진동수가 낮고 파장이 긴 전자기파다.
- 이 라디오파를 이용한 통신 장비 중 단방향 통신, 즉 수신만 가능한 장비인 라디오 수신기(radio receiver)를 줄여서 라디오라 부른다.
- 라디오파를 이용한 통신 장비 중 쌍방향 통신, 즉 송수신이 가능한 장비인 라디오 송수신기(radio transceiver)를 외국어로 라디오라 부르는 경우가 있으나(특히 군사 용어로), 한국어로는 무전기라 부른다.
- 주로 오디오 형태로 만들어지는 방송 미디어를 뜻한다. 본 문서에서는 이에 대해 기술하고 있으며, 보다 자세한 내용이 수록된 하위 문서도 있다.
- 라디오 송수신기를 이용한 무선 통신도 라디오로 부른다. 예를 들어 민간 무선통신을 '아마추어 라디오'라 부른다.[4]
무선호출기
무선호출기는 일명 삐삐라고 불렸던 무선통신기기이다. 조금 격식을 차린 이름이자 정식 명칭은 무선호출기(無線呼出機)다. 영어 명칭은 페이저(Pager)지만 수신받으면 삐삐 소리나면서 울린다고 해서 비퍼(Beeper)라는 명칭이 더 널리 쓰였는데 이와 마찬가지로 한국에서도 '삐삐'라는 자생적 이름이 직관적으로 알기 쉽고 간편해서 대중적으로는 더 널리 쓰였다. 중국에선 BP기, 일본에선 포켓벨(ポケットベル), 포케벨(ポケベル)이라고 불리기도 했다. 1949년 토론토의 발명가 알프레드 그로스(Alfred J. Gross)에 의해 발명되었다. 그로스는 무선호출 기술을 바탕으로 이후 워키토키의 초기 형태를 개발하기도 하였다. 개인이동통신이 대중화되기 전인 1990년대 중후반까지 대한민국을 비롯한 전 세계에서 통신수단으로 인기를 누렸다.
송신은 되지 않고 수신만 되는 단방향통신기기다. 손바닥만한 크기의 작은 전자기기로 한 줄(많아야 20자) 정도의 텍스트를 표기할 수 있는 Passive Matrix LCD와 간단한 버튼 2~3개가 있다. 수신을 받으면 여기에 전화번호나 메시지가 표시된다. 그래서 메시지를 수신한 사람은 사용 가능한 전화나 근처 공중전화로 가서 발신자에게 연락하는 식이다. 핸드폰으로 치면 '급히 연락바람' 문자와 수신자 번호를 함께 보내는 셈이다. 스마트폰에도 삐삐와 유사한 기능이 있는데 바로 '부재중 전화'가 찍혀 있는 것이라고 생각하면 쉽다. 부재중 전화가 찍혀 있으면 그 번호로 전화를 되거는 것이 사실상 과거 삐삐의 기능을 그대로 재현하고 있다. 되걸기 싫으면 안 되걸면 그만이듯 삐삐도 호출번호로 연락 안 하면 그만이었다.[5]
로봇청소기
로봇청소기(robotic vacuum cleaner)는 스스로 사물을 인식하고 상황을 판단하는 지능형 로봇의 한 형태로, 청소 작업을 자율적으로 수행하는 가정용 서비스로봇이다. 지능형 로봇 분야는 1990년대부터 발전하기 시작하였는데 그중 가장 먼저 개발·상용화된 로봇이라 할 수 있다. 세계 최초로 출시된 제품은 스웨덴의 가전기업인 일렉트로룩스가 제조한 트릴로바이트(Trilobite)로, 1997년 영국에서 시제품이 공개되고 2001년 11월 스웨덴에서 출시되었다. 자율주행로봇의 특징을 가지고 있는 로봇청소기는 이동경로 탐색과 동작제어 등 이동제어 방식과 청소방식에 따라 크게 단순동작형, 중기능형, 고기능형으로 분류할 수 있다. 단순동작형은 단순한 충돌감지용 스위치와 소수의 센서를 통해 벽면이나 장애물과 충돌 시 방향을 전환하면서 청소하는 범퍼 방식을 사용하고 있다. 먼지 흡입을 위한 모터 없이 단순히 정전기에 의해 먼지나 머리카락 등을 부착하거나 저출력의 흡입모터를 갖추어 배터리의 용량을 줄이고 가격을 경감하는 구조이다. 중기능형은 초음파, 적외선, 범퍼 등 다양한 센서를 장착하고 있으며, 장착센서를 통해 장애물을 감지하고 장애물에 대한 거리를 판별하여 대부분 충돌을 피해 청소할 수 있다. 자동충전(자석감지용 홀센서 등을 이용해 방전되기 전 스스로 충전장치를 찾아가 충전하는 방식) 기능를 갖추고 흡입모터를 채용하고 있다. 주로 무작위로 이동하며 청소하는 랜덤방식을 취하고 있어 빠르게 이동하면서 신속하게 청소한다는 것이 장점이지만 중복청소의 문제와 청소 사각지대에 취약하다는 한계가 있다. 고기능형은 공간인식을 위한 센서와 카메라 등이 추가로 장착되어 있는 형태로, 로봇이 자체 판단능력에 따라 주행 도중 자신의 위치를 정확하게 보정하는 것이 특징이다. 실내공간의 지도를 작성하여 청소경로를 설정하는 내비게이션 방식을 사용, 중복청소를 피하고 구석구석의 먼지까지 제거할 수 있어 효율적이다. 하지만 가격이 상대적으로 비싸고 정보수집에 시간이 걸린다는 단점이 있다. 로봇청소기 시장에는 지능 향상을 통한 스마트 기능, 진공흡입방식의 강력한 흡입력 등 다양한 기능과 성능을 갖춘 고급형 제품과 일반 보급형 제품이 출시되고 있으며, 가정용 외에 유리창용, 수영장용 로봇청소기도 등장하였다.[6]
무선이어폰
무선이어폰은 선(線)이 없는(無) 이어폰으로, 1970년대 인기 드라마 스타트렉에서 현재의 TWS 무선이어폰과 비슷한 모습의 소품이 등장했으며 실제로 구현되기까지는 오랜 시간이 걸렸다. 과학 기술이 발전하면서 블루투스 기술을 이용해 선 없이 음악을 듣고 통화할 수 있는 기기로 개량되었다.
내장된 블루투스 수신기를 통하여 기기로부터 전송받은 신호를 소리로 변환해준다. 내부에 배터리, 스피커, 마이크 등이 포함되어 있으며, 충전해야 사용할 수 있다. 무엇보다 전선이 없어 사용하기 편하다는 것이 가장 큰 장점이다. 착용 후 활동이 자유롭고, 휴대하기도 편리하다. 하지만 충전 후 사용시간이 길지 않아 때마다 충전해야 하는 번거로움이 있고, 일반적으로 유선이어폰에 비하여 음질이 좋지 않으며 소리 끊김과 지연 현상이 발생하는 점 등은 단점이다. 분실 가능성도 높은 편이다. 이어폰 시장의 중심이 된 형태로, 음악을 듣거나 통화를 할 때 두드려 작동시키는 터치 작동, 주변 소음을 차단하는 노이즈 캔슬링 등 다양한 기능을 갖춘 제품들이 출시되고 있다.
무선 헤드셋, 넥밴드 이어폰, TWS(True Wireless Stereo, 완전 무선이어폰) 등 다양한 형태로 나뉘어있다. 기존의 무선이어폰은 그 이름과 달리 좌측과 우측 유닛을 연결하는 선 혹은 넥밴드가 존재하나, 2008년 젠하이저에서 좌우를 연결하는 선마저 제거된 세계 최초의 TWS MX W1를 내놓은 이후 다양한 회사에서 파생 제품을 내놓으며 TWS는 무선이어폰의 대세로 자리잡았다. 그리고 AirPods의 출시와 대성공 이후로, 주요 스마트폰 제조사들이 기존의 3.5mm 잭을 없애고 여러 전자제품 제조사들이 무선이어폰을 먹거리 중 하나로 인식하면서 무선이어폰 시장 자체가 시장이 급격히 커졌다. 이후 QCY를 비롯한 저가 브랜드들이 나타나기 시작하면서 무선이어폰은 유선 이어폰을 누르고 대세가 되었다.
2021년 기준 시장점유율 1위는 AirPods의 Apple이며, 2위는 저가 공세로 승부하는 샤오미, 3위는 갤럭시 버즈 시리즈의 삼성전자인데, 4위인 JBL도 삼성전자의 자회사라 JBL을 포함할 경우 삼성전자가 2위가 된다. 이 문서에서 무선이어폰은 TWS를 기준으로 설명되어 있다.[7][8]
무선전화기
무선전화기(無線電話機)는 전화기 본체와 송수화기에 연결선이 없는 제품이다. 유선전화기에 비해 송수화기만 들고 전화할 수 있는 거리의 범위가 넓다. 통화 가능 거리가 길어 송수화기를 아무데나 놓아 수화기의 위치를 잊어버리시는 경우도 있다. 이런 경우가 잦으신 분들은 송수화기의 위치를 알려주는 호출 기능이 있는 제품을 구매하시길 권장한다. 송수화기의 크기도 일반크기부터 휴대폰만큼 작은 제품까지 다양한다. 또한, 무선전화기를 코드리스 전화 또는 코드 없는 전화라고 하며 공중 전화망에 연결된 기지국에 무선(radio)으로 연결되는 휴대용 전화기 핸드셋이 있다. 작동 범위는 일반적으로 동일한 건물이나 기지국에서 가까운 거리로 제한된다.
코드리스 전화는 제한된 범위와 가입자 구내의 기지국에 따라 기능적으로 이동 전화기와 다르다. PHS 및 DECT와 같은 현재 코드리스 전화 표준은 셀 핸드오프(핸드오버)를 구현하여 코드리스 전화와 휴대폰 사이의 명확했던 경계를 모호하게 만들었다. 데이터 전송과 같은 다양한 고급 기능이 있으며 제한된 규모에서는 국제 로밍도 가능하다. 특수 모델에서는 상용 모바일 네트워크 운영자가 기지국을 유지하고 사용자가 서비스에 가입할 수 있다.
유선전화기와 달리 코드리스 전화기에는 주전원(기지국에 전원을 공급하기 위해)이 필요하다. 코드리스 핸드셋에는 충전용 배터리가 포함되어 있으며, 핸드셋을 거치대에 올려놓으면 베이스 스테이션이 이를 재충전한다.[9][10]
무선마이크
무선마이크(Wireless Mike)는 전깃줄 없는 소형 마이크를 말한다. 앰프에 마이크 케이블을 연결하지 않고 자유롭게 이동하며 사용할 수 있다. 무선마이크와 무선송신기를 연결해 사용하거나 블루투스가 내장된 마이크의 경우 블루투스로 연결해 무선으로 사용할 수 있다. 스피커가 내장된 무선형 마이크는 장소에 제한되지 않고 자유롭게 사용한다. 음향에서는 좋은 무선이 허접한 유선만 못하다는 말이 있을 정도로 무선 장비의 음질에 대한 불신이 있다. 거기에 마찰음이나 끊기는 현상 등 무선 마이크에 대한 공포가 더해져 많은 녹음감독들의 기피 대상이었다. 그러나 디지털 기술의 발달로 이제 무선 장비는 고음질과 긴 전송거리를 갖게 되었다. 더욱이 멀티 카메라 시스템으로 붐 마이크의 근접 녹음이 어려워지면서 사용 빈도가 높아졌다. 배우 이병헌은 "할리우드에서는 촬영 시작 전 무조건 무선 마이크를 착용한다"라고 말할 정도다.
국가로부터 전파(주파수) 이용 면허를 얻지 않은 채 일정 공간 안에서 자유롭게 쓸 수 있다. 허용 주파수는 740~752MHz와 925~932MHz 대역이다. 2013년부터 740~752MHz(폭 12MHz) 대역을 쓰는 무선마이크를 쓸 수 없다. 생산하거나 수입할 수 없고 이미 확보한 제품도 팔지 말아야 한다. 인접 대역인 아날로그 TV 방송용 주파수의 디지털 전환에 따라 700MHz 대역 전체의 쓰임새를 조정하려는 정책의 결과다. 정부는 925~932MHz(폭 7MHz) 대역 폭을 12.5MHz(925~937.5MHz)로 늘려 기존 740~752MHz 대역 무선마이크 수요를 소화할 계획이다. 이에 맞춰 무선마이크 제조업체가 740~752MHz 대역 제품을 900MHz 대역용으로 보상 판매하도록 권장한다.[11][12][13]
무선통신의 특징
1909년에 굴리엘모 마르코니가 무선통신에 관한 업적으로 노벨 물리학상을 수상받았을 정도로 사실상 현대 IT 분야의 알파이자 오메가인 시스템이라 할 수 있다. 실제로 막대한 규모의 데이터 송수신을 감당해야 하는 해저 케이블이나 해저 케이블 정도는 아니지만 상당한 규모의 트래픽을 감당해야 하는 유선 인터넷 회선들을 제외하면 우리 주변의 인터넷 환경 대다수가 무선으로 이루어져 있음을 알 수 있다. 가장 대표적인 예가 바로 Wi-Fi, 그리고 LTE, 5G. 이전 세대까지 포함하면 그리고 그 외에도 개인 간의 자잘한 데이터 통신도 사실상 전부 무선통신으로 이루어지고 있음을 알 수 있다. 가장 대표적인 예가 바로 Bluetooth. 또한 피처폰 시절 휴대전화 요금폭탄의 원흉으로 유명했던 WAP도 무선통신에 속한다. 그 외에 주변기기와의 연결도 무선으로 이루어지고 있는 경우가 대부분이며, 이에 해당하는 가장 보편적인 예로는 무선 마우스를 들 수 있다.
그리고 최근에 들어서는 데이터 송수신뿐만이 아닌 전력공급도 무선으로 대체하려는 시도가 활발하게 이루어지고 있음을 알 수 있다. 더 넓게 보자면 민간 영역의 IT기기를 제외하고도 광범위한 분야에서 무선기술이 활용되고 있음을 알 수 있는데, 그 하나가 바로 인공위성, 그리고 위성 통신 시스템이다. 이러한 거대 규모의 무선통신체제가 가지는 장점이 바로 공간의 제약이 없다는 것이다. 실제로 해저 케이블은 케이블이 매설된 공간에 이상현상이 발생할 경우 통신에 문제가 생기고 보수 또한 적잖은 추가비용이 들어가지만 무선통신의 경우에는 통신을 송수신하는 두 송수신자의 송수신기기에만 문제가 없고 통신에 영향을 주는 변수만 없다면 통신에 제약이 존재하지 않는다. 일상생활의 기준에서 예를 들자면 유선통신의 경우에는 케이블 자체도 걸리적거리고 공간도 차지하고 외부의 물리적 자극이 통신에 영향을 줄 수도 있는데 비해 무선통신은 전파만 교란시키지 않는다면 공간을 덜 차지하고 공간 배치를 바꾸기에도 용이하고 거리를 벌려도 사용할 수 있다.
하지만 이는 역으로 단점으로 작용할 수 있는데, 바로 전파 방해에 취약하다는 것이다. 유선의 경우 외부의 EMI에 비교적 강한 반면 무선통신의 경우에는 강한 전파 환경에 들어간다면 통신이 불안정해지는 경우가 자주 발생한다. 전파 환경이 열악한 지하철에서 무선 이어폰이 자주 끊어지는 것이 바로 그 예다. 또한 일부 폐쇄적인 국가에서는 국민들이 외국의 라디오와 TV를 접하는 것을 방해하기 위해 방해 전파를 틀어놓기도 한다. 그러나 이러한 단점에도 불구하고 무선통신이 가지는 장점 중 하나가 바로 공간적 제약이 존재하지 않음에 따른 편리함이기 때문에, 민간영역에서는 큰 규모의 송수신을 필요로 하는 통신이 아닌 이상 무선통신이 선호되고 있는 추세이고 전원공급 또한 점차 무선충전 시장이 성장하고 있는 추세이다.
최근에는 무선통신만으로 인터넷 네트워크를 구축하려는 시도가 진행중이기도 하다. 만약 이것이 성공적으로 완성된다면, 진정한 의미의 무선 인터넷 개념이 완성되는 셈이다.[1]
역사
아메리카 원주민의 연기 신호, 조선시대의 봉화와 같은 고전 통신 방식도 무선통신이라 할 수 있겠으나 전신, 전화와 같은 유선 통신에 대비되는 개념으로서의 무선통신은 모스 부호를 이용한 무선 전신이 시초이다. 이후 라디오와 같은 무선 기술의 발달로 무전기가 사용되었으며 20세기 중반까지 일반인의 무선통신은 아마추어 무선통신인 HAM이 대표적이었다. 20세기 후반에 등장한 이동통신의 보급으로 무선통신 이용자가 급격히 증가하였으며, 다양한 무선통신 기술의 출현으로 음성이나 인쇄전신부호 등의 간단한 정보의 전달을 뛰어넘어 영상 및 데이터의 전송을 실현하게 되었다.[2]
주파수
먼저 주파수(Frequency)의 사전적 의미를 알아보면'진동운동에서 물체가 일정한 왕복운동을 지속적으로 반복하여 보일 때 단위시간당 이러한 반복운동이 일어난 횟수를 진동수(주파수)라고 한다.'라고 되어있다. 말이 굉장히 어려운 것 같아서 쉽게 풀어보면'1초에 몇 번 떨리는 지를 나타낸 것'이라고 할 수 있으며 단위는 헤르츠(Hz)를 사용한다. 사람이 말을 하면 성대를 통해 입 밖으로 울림이 발생하게 되고 이러한 울림이 공기를 매질로 하여 상대방의 고막에 전달이 된다. 상대방은 이 소리의 떨림을 귀로 감지하고 소리를 들을 수 있게 되는 것이다. 사람이 낼 수 있는 소리의 주파수는 최저 87Hz(1초에 진동이 87번 일어남)에서 최고 1,200Hz이며, 사람이 들을 수 있는 음파의 주파수(가청주파수: Audio Frequency)는 15~20,000Hz이다.[2]
대역폭
각각의 초음파를 이용하여 통신하는 무선기기들이 혼선 없이 자신의 무선 신호를 찾아내려면 다른 신호와 겹치지 않는 자신의 주파수 영역을 가져야 하는데 이를 대역폭(Bandwidth)이라고 한다. 주파수는 엉뚱한 주파수를 잘못 사용할 경우 범죄나 사고가 일어날 수 있으므로 정부에서 용도에 따른 주파수 분배를 하고 있다.(방송통신위원회와 한국전파진흥원)
광무선통신
역사적으로 볼때 봉화대가 이에 해당하며 적외선을 이용하는 근거리 리모컨, 레이저를 이용하는 광무선통신 등이 있다. 인공위성-인공위성, 인공위성-지상 간 통신을 위해서 사용되기도 한다. 레이저의 경우 RF에 비해 광대역이며 방사각이 매우 작아 외부 간섭에 강하며 전자기적 잡음에도 장점이 있다. 대신 송수신간 정밀한 정렬을 필요로 한다.[2]
동영상
각주
참고자료
- 〈무선통신기기〉, 《네이버 국어사전》
- 〈무선통신〉, 《나무위키》
- 〈무선통신〉, 《위키백과》
- 〈라디오〉, 《위키백과》
- 〈라디오〉, 《나무위키》
- 〈무선호출기〉, 《나무위키》
- 〈로봇청소기〉, 《두산백과》
- 〈무선 이어폰〉, 《두산백과》
- 〈무선 이어폰〉, 《나무위키》
- 〈무선전화기〉, 《쇼핑용어사전》
- 〈코드리스 전화〉, 《위키백과》
- 〈무선 마이크〉, 《ICT 시사용어 300》
- 〈무선형 마이크〉, 《쇼핑용어사전》
- 〈무선 장비〉, 《동시녹음》
같이 보기
