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아날로그
아날로그(analog 또는 analogue)는 어떤 수치를 외부적 원인에 의해 연속적으로 변하는 물리량으로 나타내는 일을 뜻한다. 디지털(digital)에 대비되어 쓰인다.[1]
목차
개요
아날로그는 곡선의 형태로 정보를 전달한다. LP음반, 자동차의 속도 측정계, 수은을 이용하여 온도를 측정하는 온도계 등이 있다. 또한 우리가 자연에서 얻는 빛의 밝기나 소리의 높낮이, 소리의 크기, 바람의 세기와 같은 신호는 대부분이 아날로그이다.[1] 전자책이나 PDF 등과 대비되는 종이 출판물 등을 아날로그라고 부르기도 한다.[2]
특징
장점
자연의 신호이므로 매우 미세한 신호까지도 명확하게 잡아낼 수 있다. 또한 데이터에 일부 변형이 생겨도 기본적인 재생이 가능한 경우가 많다.[2]
단점
신호대가 일정하지 않기 때문에 변질되기 쉽고, 가공이 용이하지 않다.[2] 또한, 아날로그 신호는 필터로 잡음을 제거하더라도 왜곡된 신호를 원래의 신호로 복원하는 것이 어렵다. 신호 처리 부품의 노후화에 따라 손실이 높다. 즉, 오래 사용하면 미세하게 달라지고 이러한 이유로 높은 신뢰성을 기대하기 어렵다.[3] 자연 상태의 정보를 전달하므로 먼 거리로 전송할 경우 변형되기 쉽다.[4] 신호를 독립적으로 처리하기 어렵고, 한 번에 처리되는 신호의 양이 많아서 전송이 느리다.[5]
아날로그 회로
아날로그 전기신호를 처리하는 전자 회로이다.[6] 일반적으로 연산 증폭기, 저항, 캡 및 기타 기본전자 부품의 복잡한 조합이다.[7]
특징
간섭이나 잡음에 의한 외부요인에 약하고, 소자 사이에 영향을 받기 쉽다. 회로가 짧은 시간에 복잡한 처리를 할 수 있다. 신호를 처리하는 관점에서 아날로그 신호로 처리하는 것이 곤란하기에 디지털화로 바뀌고 있다.[6]
예시
- 증폭 회로: 신호의 전력(세기)을 높이기 위해 쓰이는 전기회로이다. 이 회로를 통과한 출력 신호는 입력 신호와 모양이 같다.[8]
- 발진 회로: 주기적으로 전압이나 전류가 변하는 신호를 만드는 회로이다. 주위에서 볼 수 있는 발진현상으로는 괘종시계의 추가 있다.[9]
- 전원 회로: 교류(AC: Alternating Current) 전원에서 진공관에 필요한 직류를 만들어낸다.[10]
- 고주파 회로: 300MHz 이상을 고주파라고 한다. 이 회로에서는 전력을 효율적으로 어떻게 전달할 것인지가 중요하다.[11]
아날로그 신호
주파수에 따라 연속적으로 변하는 전자기파이다. 여러 가지 매체를 통해 전송할 수 있고, 잡음에 민감하다.[12] 시청각 미디어의 경우 최근에는 대부분이 디지털 형태로 유통되고 있다. 사람이 직접 보거나 듣기 위해서는 아날로그 형태로 변환해야 하는데, 모니터, 텔레비전, 블루투스 이어폰 등의 대부분의 시청각 기기들에는 디지털-아날로그 변환 회로(DAC, Digital-to-Analog Converter)[13] 역할을 하는 장치가 내장되어있다.[2]
아날로그 시스템
아날로그 신호를 통해 동작한다.[14] 연속적인 정보를 입력받아 처리하여 연속적인 형태의 정보를 출력하는 시스템이다. 아날로그 시스템을 디지털 시스템으로 변환하기 위해서 아날로그-디지털 변환기(ADC, Analog-to-Digital Converter)를 사용해야 한다.[15] 아날로그 시스템의 예시로는 카세트테이프, 레코더, 변압기가 있다.[16]
변조 방식
신호의 크고 작음을 아날로그 레벨의 변화로 표현한다. 따라서 약간의 잡음이 있어도 본래의 신호를 왜곡하게 된다. 신호를 정확하게 알기 위해서는 잡음에 대비한 신호의 크기가 중요하다. 신호 대 잡음 전력비가 높을수록 깨끗한 아날로그 신호가 전송되고, 신호전력이 커질수록 유리하다. 아날로그 변조 방식의 전송에서는 높은 통신 품질을 위해서 송신전력을 크게 높여야 한다.[17]
펄스코드변조
아날로그 신호를 디지털 신호로 상호 변환하는 장치인 코덱(CODEC, COder & DECoder)을 사용하는데, 코덱은 펄스코드변조 방식(PCM, Pulse Code Modulation)을 통해 디지털 부호화를 수행한다.
- 표본화(Sampling): 연속적인 아날로그 데이터에서 일정 시간마다 신호의 값을 추출하는 과정으로 샤논의 표본화 이론을 바탕으로 한다.
- 펄스 진폭 변조(PAM, Pulse Amplitude Modulation): 표본화에 의해 추출된 신호이다.
- 양자화(Quantization): 표본화된 신호 값을 불연속적인 유한개의 값으로 표시하는 과정이다.
- 부호화(Encoding): 양자화 과정을 통해 나온 결괏값은 정수이고, 그 정숫값을 이진값으로 변환한다.[17]
아날로그 통신
음성과 같이 연속적으로 변화하는 신호를 그대로 보내는 방법이다. 대표적인 예로 TV등의 신호나 전화통신이 있다.[18] 최초의 이동통신 시스템은 2MHz 주파수 대역을 사용했다. 초기에는 단파(HF) 주파수(3~30MHz) 대역을 사용했다. 이후 초고주파(VHF) 주파수(30~300MHz) 대역에서 진폭변조(AM)방식을 이용하다가 1935년 새로운 아날로그 변조 방식인 주파수 변조(FM) 방식이 적용되기 시작했다. 주파수 변조(FM)는 진폭변조(AM)보다 시간에 따라 전파의 세기가 크게 변함에도 불구하고 신호 대 잡음 비가 뛰어나다. 하지만 진폭변조(AM)보다 많은 주파수 대역이 필요하다. 오늘날 진폭 변조(AM) 라디오가 9KHz의 주파수를 이용하고, 주파수 변조(FM) 라디오가 200kHz를 이용한다. 상대적으로 주파수 변조(FM) 방식이 많은 주파수를 이용하고 있음을 알 수 있다. 1940년대에 사용된 이동통신 시스템은 150MHz 주파수 대역에서 120kHz의 주파수 대역폭을 이용했다. 1950년대에는 60kHz 주파수 대역폭을 이용할 수 있게 되었고, 1960년대에는 30kHz 주파수 대역폭으로 줄어들어 효율성을 높였다. 이후에는 12.5kHz 주파수 대역폭을 이용하는 이동통신 시스템도 나오게 되었다.[17] 아날로그 신호에 의해 반송파의 진폭, 위상, 주파수를 변화 시켜 전송한다.[19]
특징
경제적이고, 점유주파수 대역폭이 좁다. 또한 임의의 시간에서 임의의 전압레벨을 추출할 수 있어 회로가 간단하다. 소스 입력장치, 소스출력장치, 변복조장치, 증폭기는 아날로그 통신의 필수 구성요소이다.[18]
아날로그 전송
아날로그 신호를 통신 회선을 이용하여 전송한다. 거리에 따라서 신호 세기가 감소하는 감쇠 현상이 발생하기 때문에 증폭기(amplifier)를 이용하여 신호를 증폭시킨다. 다중화 방법으로 주파수 분할 다중화(FDM, Frequency Division Multiplexing)를 이용하기 때문에 누화 및 잡음에 민감하다.[12]
전송 매체
- 트위스티드 페어(TP, Twisted Pair): 두 개의 절연된 도선이 서로 꼬인 선이다. 꼬임선 또는 와선 이라고 한다. 가격이 저렴하고 설치가 간편하며, 비교적 안정성이 좋다는 장점이 있다. 하지만 일반적으로 좁은 대역폭, 낮은 전송률, 짧은 거리를 갖고, 높은 비율의 감쇠 현상이 존재하며, 신호 잡음에 민감하고 태핑(Tapping)에 약하다는 단점이 있다.
- 동축 케이블(Coxial Cable): 아날로그 신호와 디지털 신호 모두를 전송할 수 있다. 원통형의 외부 도체 안 단일 전선으로 구성되어 있다. 이 케이블은 외부 간섭을 덜 받고, 전력 손실이 적다. 또한 설치가 쉽고, 트위스티드 페어에 비해 큰 대역폭을 가지며 최대 전송속도가 빠르다. 하지만 설치 기술에 따라 관리와 재구성이 어렵고, 광케이블에 비해 높은 감쇠 현상이 존재한다. 때에 따라 도청과 전자기적 간섭에 민감하다.
- 광 케이블(Optical Cable): 전기적 신호를 광원에 의해 광 신호로 변화시킨 후 이를 유리 도체 내로 전반사 특성을 이용하여 데이터를 전송한다. 높은 대역폭을 지원하고, 신호의 보안성이 우수하며, 신호 감쇠 현상이 적고, 넓은 범위에 적용된다. 또한 절연성이 좋아 전자유도의 영향을 받지 않기 때문에 누화 방지가 가능하다. 하지만 구축비가 많이 들고, 설치가 복잡하며, 분기하거나 접속을 할 때 쉽지 않다는 단점을 가지고 있다.[12]
각주
- ↑ 1.0 1.1 〈아날로그〉, 《위키백과》
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 〈아날로그〉, 《나무위키》
- ↑ sc100, 〈아날로그(Analog)와 디지털(Digital)의 차이는 무엇일까?〉, 《스티밋》
- ↑ 전소장, 〈아날로그(Analog)와 디지털(Digital)〉, 《네이버 블로그》, 2011-05-21
- ↑ 먼그옛날, 〈디지털 시스템의 장점과 단점〉, 《네이버 블로그》, 2013-04-07
- ↑ 6.0 6.1 〈아날로그 회로〉, 《위키백과》
- ↑ 디바이스마트, 〈아날로그vs디지털〉, 《네이버 블로그》, 2017-12-01
- ↑ 〈증폭 회로〉, 《위키백과》
- ↑ 하비메이커, 〈발진회로의 기초〉, 《네이버 블로그》, 2007-11-08
- ↑ phil7724, 〈4. 전원 회로 원리〉, 《네이버 블로그》, 2015-11-24
- ↑ 연우, 〈고주파 이론(고주파 개념)〉, 《네이버 블로그》, 2006-05-02
- ↑ 12.0 12.1 12.2 문양세, 〈아날로그 통신/디지털 통시 - 강원대학교〉, 《강원대학교》
- ↑ 〈DAC〉, 《나무위키》
- ↑ 재미있는과학이야기, 〈디지털 신호와 아날로그 신호〉, 《티스토리》, 2020-06-28
- ↑ 푸른하늘의해, 〈디지털과 아날로그〉, 《네이버 블로그》, 2012-03-29
- ↑ 〈아날로그와 디지털.〉, 《티스토리》, 2017-08-30
- ↑ 17.0 17.1 17.2 순금이, 〈아날로그 통신과 디지털 통신의 비교〉, 《네이버 블로그》, 2013-04-03
- ↑ 18.0 18.1 〈아날로그통신〉, 《네이버지식백과》
- ↑ 차재복, 〈아날로그 통신〉, 《정보통신기술용어해설》
참고자료
- 〈아날로그〉, 《위키백과》
- 〈아날로그〉, 《나무위키》
- sc100, 〈아날로그(Analog)와 디지털(Digital)의 차이는 무엇일까?〉, 《스티밋》
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- 순금이, 〈아날로그 통신과 디지털 통신의 비교〉, 《네이버 블로그》, 2013-04-03
- 차재복, 〈아날로그 통신〉, 《정보통신기술용어해설》
같이 보기
