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"주파수"의 두 판 사이의 차이

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== 개요 ==
 
== 개요 ==
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1Hz(헤르츠)는 1초에 한 번 주기적인 현상이 일어나는 것이고, 2Hz(헤르츠)는 1초에 두 번 주기적인 현상이 일어나는 것이다.<ref name="일"></ref> 주파수는 무선통신을 하기 위한 기본 자원으로 쓰인다.<ref name="이">류하, 〈[https://m.blog.naver.com/k_dynamic/220421379914 주파수를 파헤쳐보자]〉, 《네이버 블로그》, 2015-07-15</ref>
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1Hz(헤르츠)는 1초에 한 번 주기적인 현상이 일어나는 것이고, 2Hz(헤르츠)는 1초에 두 번 주기적인 현상이 일어나는 것이다.<ref name="일"></ref> 주파수는 무선통신을 하기 위한 기본 자원으로 쓰인다.<ref name="이">류하, 〈[https://m.blog.naver.com/k_dynamic/220421379914 주파수를 파헤쳐보자]〉, 《네이버 블로그》, 2015-07-15</ref> 무선주파수는 파장 0.1mm 이상의 범위, 즉 주파수 3THz이하의 전자기파이다. RF(Radio Frequency)로 약칭한다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%B4%EC%84%A0%EC%A3%BC%ED%8C%8C%EC%88%98 무선주파수]〉, 《위키백과》</ref>
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== 특징 ==
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주파수가 높은 전파는 빛처럼 직진성이 강해서 특정 방향으로 송신하는데 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.<ref>초록중년, 〈[https://m.blog.naver.com/kofreeguide/220151167456 (공지) 주파수 대역에 따른 전파의 종류와 특징]〉, 《네이버 블로그》, 2014-10-15</ref>
  
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== 용도 ==
 
 
== 대역별 용도 ==
 
== 대역별 용도 ==
 
3~30kHz는 초장파(VLF)로 장거리 항해나 수중음파 탐지기로 쓰인다. 30~300kHz는 장파(LF)로  항해 보조물이나 무선 전파 표지로 사용된다. 300~3000kHz는 중파(MF)라 불리고, 해상 무선, 방향 탐지, 조난 통신, 연안 안내 통신, 상업용 AM 라디오에 사용된다. 표준 AM 방송은 535~1605kHz이다. 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, 라디오존대, 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.<ref>이완국, 〈[https://mobilenuri.tistory.com/95 주파수 대역별 용도]〉, 《티스토리》, 2009-11-24</ref>
 
3~30kHz는 초장파(VLF)로 장거리 항해나 수중음파 탐지기로 쓰인다. 30~300kHz는 장파(LF)로  항해 보조물이나 무선 전파 표지로 사용된다. 300~3000kHz는 중파(MF)라 불리고, 해상 무선, 방향 탐지, 조난 통신, 연안 안내 통신, 상업용 AM 라디오에 사용된다. 표준 AM 방송은 535~1605kHz이다. 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, 라디오존대, 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.<ref>이완국, 〈[https://mobilenuri.tistory.com/95 주파수 대역별 용도]〉, 《티스토리》, 2009-11-24</ref>
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== 진폭변조 ==
 
== 진폭변조 ==
 
Amplitude Modulation의 약자로 AM이다. 전자 통신 중에서 일반적으로 라디오 반송파를 통한 정보 송신에 쓰인다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A7%84%ED%8F%AD_%EB%B3%80%EC%A1%B0 진폭 변조]〉, 《위키백과》</ref> 500KHz ~ 1600KHz의 낮은 주파수를 사용하여 멀리까지 쉽게 전파된다. 하지만 음질이 좋지 않다.<ref name="삼">뮤트캐스트, 〈[https://m.blog.naver.com/mutecast83/220690290835 AM/FM 주파수의 차이]〉, 《네이버 블로그》, 2016-04-22</ref> 일반적으로 AM은 DSB-LC를 지칭한다. 진폭 변조는 어느 측파대를 전송하는지에 따라 방식이 다르다.
 
Amplitude Modulation의 약자로 AM이다. 전자 통신 중에서 일반적으로 라디오 반송파를 통한 정보 송신에 쓰인다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A7%84%ED%8F%AD_%EB%B3%80%EC%A1%B0 진폭 변조]〉, 《위키백과》</ref> 500KHz ~ 1600KHz의 낮은 주파수를 사용하여 멀리까지 쉽게 전파된다. 하지만 음질이 좋지 않다.<ref name="삼">뮤트캐스트, 〈[https://m.blog.naver.com/mutecast83/220690290835 AM/FM 주파수의 차이]〉, 《네이버 블로그》, 2016-04-22</ref> 일반적으로 AM은 DSB-LC를 지칭한다. 진폭 변조는 어느 측파대를 전송하는지에 따라 방식이 다르다.
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; 양측파대(Double Side Band, DSB)
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* '''양측파대'''(Double Side Band, DSB): 상측파대와 하측파대를 모두 전송하는 방식으로, 반송파를 동시 전송 유무에 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.
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상측파대와 하측파대를 모두 전송하는 방식으로, 반송파를 동시 전송 유무에 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.
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* '''단측파대'''(Single Side Band, SSB): 불필요한 한측파대를 제거하여 한측파대만 전송하는 방식으로, 한 측파대를 제거하기 위해 필터를 이용한 방식과 위상변환기를 사용하는 방식이 있다. 양측파대보다 주파수 대역폭이 좁아져 송신기 전력 소비가 낮지만, 수신기의 구조가 복잡하다.
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* '''잔류축파대'''(Vestigial Side Band, VSB): 한 측파대의 대부분과 다른쪽 측파대의 일부를 함께 전송한다. 이것은 양측파대와 단측파대의 장점만 모아둔 것이다.<ref>라인하트, 〈[https://linecard.tistory.com/36 AM 변조방식의 모든 것]〉, 《티스토리》, 2014-02-07</ref>
  
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; 단측파대(Single Side Band, SSB)
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== 주파수변조 ==
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불필요한 한측파대를 제거하여 한측파대만 전송하는 방식으로, 한 측파대를 제거하기 위해 필터를 이용한 방식과 위상변환기를 사용하는 방식이 있다. 양측파대보다 주파수 대역폭이 좁아져 송신기 전력 소비가 낮지만, 수신기의 구조가 복잡하다.
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Frequency Modulation의 약자로 FM이다. 주파수 변조를 이용한 방송이다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/FM_%EB%B0%A9%EC%86%A1 주파수 변조]〉, 《위키백과》</ref> 87MHz~108MHz의 높은 주파수를 사용한다. 장애물에 전파 방해를 쉽게 받지만, 진폭변조보다 음질이 더 좋다.<ref name="삼"></ref> 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.
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* '''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.<ref>AnnieNBruno, 〈[https://m.blog.naver.com/bruno_annie/220775248145 (정보통신) FM 주파수 변조 Frequency Modulation 실험]〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-30</ref>
  
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; 잔류축파대(Vestigial Side Band, VSB)
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== 무선통신 ==
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한 측파대의 대부분과 다른쪽 측파대의 일부를 함께 전송한다. 이것은 양측파대와 단측파대의 장점만 모아둔 것이다.<ref>라인하트, 〈[https://linecard.tistory.com/36 AM 변조방식의 모든 것]〉, 《티스토리》, 2014-02-07</ref>
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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.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%B4%EC%84%A0_%ED%86%B5%EC%8B%A 무선통신]〉, 《위키백과》</ref>
  
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== 주파수변조 ==
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=== 근거리 ===
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Frequency Modulation의 약자로 FM이다. 주파수 변조를 이용한 방송이다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/FM_%EB%B0%A9%EC%86%A1 주파수 변조]〉, 《위키백과》</ref> 87MHz~108MHz의 높은 주파수를 사용한다. 장애물에 전파 방해를 쉽게 받지만, 진폭변조보다 음질이 더 좋다.<ref name="삼"></ref> 신호 품질이 중요한 라디오 링크, 양방향성 이동 라디오, 우주위성에서의 신호 전송에 사용된다. 주파수 변조 과정은 전체 범위에서 새로운 측파대를 발생한다. 또한, 변조된 신호의 스펙트럼은 무한히 넓다.ref> 〈[http://cfile229.uf.daum.net/attach/224DF7485441C8D6381ECE 제 6장 주파수 변조]〉, 《다음》</ref>
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* '''블루투스'''(Bluetooth): 주파수대 2.4GHz를 사용한다. 개인용 컴퓨터에 이용되는 마우스나 키보드, 휴대전화 및 스마트폰, 태블, 스피커 등에서 문자 정보나 음성 정보를 비교적 낮은 속도로 디지털 정보를 주고받는 용도이다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B8%94%EB%A3%A8%ED%88%AC%EC%8A%A4 블루투스]〉, 《위키백과》</ref>
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* '''엔오션'''(EnOcean): 자연계에 존재하는 동작, 빛, 그리고 온도차 등의 매우 작은 에너지를 이용하여 전원과 유지보수가 필요 없는 무선 전송 시스템이다. 지역마다 사용 주파수가 다른 일본에서는 315MHz, 928MHz의 주파수를 사용해 특정 소전력 무선에 해당된다. 북미에서는 315MHz, 902MHz, 유럽에서는 868MHz에 대응한다.
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* '''와이파이'''(WiFi): 2.4GHz와 5GHz의 주파수대를 사용하고, 통신속도가 빠르다. 통신거리고 100m 정도로 가정내에서 인터넷 회선의 무선 네트워크화를 실시하는 가장 대중적인 방법이다.<ref> 로옴 공식 홈페이지 - https://www.rohm.co.kr/</ref>
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* '''NFC'''(Near Field Communication): 전자기유도현상을 활용한 양방향 무선통신이다. 주파수 13.56MHz로 고정되어있고, 최대 10cm로 연결범위가 짧지만, 높은 보안성을 가지고 있다.<ref name="사"> 〈[https://www.samsungsemiconstory.com/2269 (세상을 바꾸는 무선통신기술)제 2탄. 무선주파수기술의 장거리선수! 'RFID']〉, 《삼성반도체이야기》, 2020-04-24</ref>
  
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== 무선통신 ==
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=== 장거리 ===
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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.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%AC%B4%EC%84%A0_%ED%86%B5%EC%8B%A 무선통신]〉, 《위키백과》</ref> 마이크로웨이브 전송 기술, 아넽나 설계기술, 레이더 기술과 이동통신 기술, 위성통신기술, 근거리 무선통신기술 등을 포함한다.<ref>퓨처메인 주식회사, 〈[https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=futuremain&logNo=221616437037&categoryNo=17&proxyReferer= 무선통신이란 무엇일까]〉, 《네이버 블로그》, 2019-08-14</ref>
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* '''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 접촉없이 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.<ref name="사"></ref>
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* '''사물인터넷 네트워크'''(IoT Network): 고용량 사물인터넷용 주파수 2.4GHz, 5.8GHz와 저전력과 저용량 사물인터넷용 주파수 900MHz의 대역을 사용했다.<ref> 〈[https://www.korea.kr/news/pressReleaseView.do?newsId=156261048 사물인터넷 확산을 견인하는 주파수 공급 추진]〉, 《대한민국 정책브리핑》, 2018-03-28</ref> 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.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%82%AC%EB%AC%BC%EC%9D%B8%ED%84%B0%EB%84%B7 사물인터넷]〉, 《위키백과》</ref>
  
 
== 대역폭 ==
 
== 대역폭 ==
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특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수의 범위이다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8C%80%EC%97%AD%ED%8F%AD_(%EC%8B%A0%ED%98%B8_%EC%B2%98%EB%A6%AC) 대역폭]〉, 《위키백과》</ref> 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.<ref>솔루션 헌터, 〈[https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ki630808&logNo=221927880095&categoryNo=18&proxyReferer= 대역폭(bandwidth)]〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-25</ref> 네트워크 대역폭(network bandwidth), 데이터 대역폭(data bandwidth), 디지털 대역폭(digital bandwidth)로 구분 지을 수 있다.<ref>밤공기후하후하, 〈[https://m.blog.naver.com/on21life/221340548735 네트워크-대역폭, bandwidth란 무엇인가]〉, 《네이버 블로그》, 2018-08-17</ref>
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특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수의 범위이다.<ref> 〈[https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8C%80%EC%97%AD%ED%8F%AD_(%EC%8B%A0%ED%98%B8_%EC%B2%98%EB%A6%AC) 대역폭]〉, 《위키백과》</ref> 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.<ref>솔루션 헌터, 〈[https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=ki630808&logNo=221927880095&categoryNo=18&proxyReferer= 대역폭(bandwidth)]〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-25</ref> 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.<ref>김가요미, 〈[https://gyyomee.tistory.com/32 대역폭과 전송속도와의 관계]〉, 《티스토리》, 2019-08-02</ref>
  
 
== 활용 ==
 
== 활용 ==
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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.<ref>김우현 기자, 〈[http://dongascience.donga.com/news.php?idx=42777 어린아이 차량 방치 사고 막아줄 차내 레이더 기술 나왔다]〉, 《동아사이언스》, 2020-12-30</ref>
 
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.<ref>김우현 기자, 〈[http://dongascience.donga.com/news.php?idx=42777 어린아이 차량 방치 사고 막아줄 차내 레이더 기술 나왔다]〉, 《동아사이언스》, 2020-12-30</ref>
  
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; 레이더
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; 5G
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손바닥보다 작은 초소형 레이더 'mini-H'는 간편하고 안전한 헬스 모니터링을 위해 개발되었다. 어둡거나 습한 환경에서도 작동이 원활해 모니터링이 가능하고, 별도 카메라 혹은 웨어러블 디바이스가 필요하지 않아 편의성이 높다. 또 프라이버시 혹은 보안문제가 발생하지 않는다. 재실, 움직임, 낙상, 무호흡까지 실시간으로 감지가 가능하고, 요청에 따른 맞춤 설정을 제공하기에 환경에 최적화된 레이더 솔루션 적용이 가능하다. 비트센싱은 모빌리티, 헬스케어, 스마트시티, 스마트홈 등 광범위한 분야에서 안전하고 편리한 스마트 라이프를 구축하기 위해 통합 솔루션 개발과 새로운 기준을 제시하고, 일상에 혁신적인 변화를 일으키기 위한 준비를 하고 있다. 79GHz 주파수 대역을 사용한 비트센싱만의 독자적인 기술을 바탕으로 레이더와 카마ㅔ라의 센서 퓨전을 이용해 날씨에 상관없이 정확한 감지 성능을 보유하고, 현존하는 차량 센서가 극복하지 못하는 치명적인 단점을 극복할 수 있는 모델을 선보일 계획이다..<ref>김하늬 기자, 〈[http://www.engjournal.co.kr/news/articleView.html?idxno=1275 레이더, 스마트 아이(smart eye)가 되다 센서로 보는 스마트라이프]〉, 《공학저널》, 2021-01-22</ref>
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통신사는 정부로부터 5G 주파수 28GHz와 3.5GHz 대역을 각각 할당 받았다. 일반 고객용으로 구축한 5G 사용망은 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, 스마트오피스, 헬스케어 등이 지목되고 있다. SK텔레콤은 인천국제공항에 5G 28GHz 기반 MEC(모바일 에지 컴퓨팅)를 활용한 코로나19 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 MEC 연계 사업, 안산 반월,시화 공단 사업 등 총 세 군데 정부사업을 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 집중시켜 거리를 늘리거나 간섭을 줄여 보다 나은 무선 채녈 환경을 만들어 준다. 스몰셀은 소출력 커버리지를 갖는 기지국으로 밀리미터파의 짧은 커버리지 단점을 보완한다.<ref>전현수 기자, 〈[https://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=515800 통신사‘초고속,저지연’ 5G 28GHz 올해 존재감 드러낼까]〉, 《이코노믹리뷰》, 2021-01-20 </ref>
  
 
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2021년 1월 22일 (금) 13:49 판

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 3THz이하의 전자기파이다. RF(Radio Frequency)로 약칭한다.[3]

특징

주파수가 높은 전파는 빛처럼 직진성이 강해서 특정 방향으로 송신하는데 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.[4]

대역별 용도

3~30kHz는 초장파(VLF)로 장거리 항해나 수중음파 탐지기로 쓰인다. 30~300kHz는 장파(LF)로 항해 보조물이나 무선 전파 표지로 사용된다. 300~3000kHz는 중파(MF)라 불리고, 해상 무선, 방향 탐지, 조난 통신, 연안 안내 통신, 상업용 AM 라디오에 사용된다. 표준 AM 방송은 535~1605kHz이다. 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, 라디오존대, 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.[5]

진폭변조

Amplitude Modulation의 약자로 AM이다. 전자 통신 중에서 일반적으로 라디오 반송파를 통한 정보 송신에 쓰인다.[6] 500KHz ~ 1600KHz의 낮은 주파수를 사용하여 멀리까지 쉽게 전파된다. 하지만 음질이 좋지 않다.[7] 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 유무에 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 한측파대를 제거하여 한측파대만 전송하는 방식으로, 한 측파대를 제거하기 위해 필터를 이용한 방식과 위상변환기를 사용하는 방식이 있다. 양측파대보다 주파수 대역폭이 좁아져 송신기 전력 소비가 낮지만, 수신기의 구조가 복잡하다.
  • 잔류축파대(Vestigial Side Band, VSB): 한 측파대의 대부분과 다른쪽 측파대의 일부를 함께 전송한다. 이것은 양측파대와 단측파대의 장점만 모아둔 것이다.[8]

주파수변조

Frequency Modulation의 약자로 FM이다. 주파수 변조를 이용한 방송이다.[9] 87MHz~108MHz의 높은 주파수를 사용한다. 장애물에 전파 방해를 쉽게 받지만, 진폭변조보다 음질이 더 좋다.[7] 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.[10]

무선통신

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.[11]

근거리

  • 블루투스(Bluetooth): 주파수대 2.4GHz를 사용한다. 개인용 컴퓨터에 이용되는 마우스나 키보드, 휴대전화 및 스마트폰, 태블, 스피커 등에서 문자 정보나 음성 정보를 비교적 낮은 속도로 디지털 정보를 주고받는 용도이다.[12]
  • 엔오션(EnOcean): 자연계에 존재하는 동작, 빛, 그리고 온도차 등의 매우 작은 에너지를 이용하여 전원과 유지보수가 필요 없는 무선 전송 시스템이다. 지역마다 사용 주파수가 다른 일본에서는 315MHz, 928MHz의 주파수를 사용해 특정 소전력 무선에 해당된다. 북미에서는 315MHz, 902MHz, 유럽에서는 868MHz에 대응한다.
  • 와이파이(WiFi): 2.4GHz와 5GHz의 주파수대를 사용하고, 통신속도가 빠르다. 통신거리고 100m 정도로 가정내에서 인터넷 회선의 무선 네트워크화를 실시하는 가장 대중적인 방법이다.[13]
  • NFC(Near Field Communication): 전자기유도현상을 활용한 양방향 무선통신이다. 주파수 13.56MHz로 고정되어있고, 최대 10cm로 연결범위가 짧지만, 높은 보안성을 가지고 있다.[14]

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 접촉없이 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.[14]
  • 사물인터넷 네트워크(IoT Network): 고용량 사물인터넷용 주파수 2.4GHz, 5.8GHz와 저전력과 저용량 사물인터넷용 주파수 900MHz의 대역을 사용했다.[15] 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.[16]

대역폭

특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수의 범위이다.[17] 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.[18] 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.[19]

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 괴사된다. 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.[20]

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.[21]

5G

통신사는 정부로부터 5G 주파수 28GHz와 3.5GHz 대역을 각각 할당 받았다. 일반 고객용으로 구축한 5G 사용망은 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, 스마트오피스, 헬스케어 등이 지목되고 있다. SK텔레콤은 인천국제공항에 5G 28GHz 기반 MEC(모바일 에지 컴퓨팅)를 활용한 코로나19 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 MEC 연계 사업, 안산 반월,시화 공단 사업 등 총 세 군데 정부사업을 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 집중시켜 거리를 늘리거나 간섭을 줄여 보다 나은 무선 채녈 환경을 만들어 준다. 스몰셀은 소출력 커버리지를 갖는 기지국으로 밀리미터파의 짧은 커버리지 단점을 보완한다.[22]

각주

  1. ↑ 1.0 1.1 〈진동수〉, 《위키백과》
  2. ↑ 류하, 〈주파수를 파헤쳐보자〉, 《네이버 블로그》, 2015-07-15
  3. ↑ 〈무선주파수〉, 《위키백과》
  4. ↑ 초록중년, 〈(공지) 주파수 대역에 따른 전파의 종류와 특징〉, 《네이버 블로그》, 2014-10-15
  5. ↑ 이완국, 〈주파수 대역별 용도〉, 《티스토리》, 2009-11-24
  6. ↑ 〈진폭 변조〉, 《위키백과》
  7. ↑ 7.0 7.1 뮤트캐스트, 〈AM/FM 주파수의 차이〉, 《네이버 블로그》, 2016-04-22
  8. ↑ 라인하트, 〈AM 변조방식의 모든 것〉, 《티스토리》, 2014-02-07
  9. ↑ 〈주파수 변조〉, 《위키백과》
  10. ↑ AnnieNBruno, 〈(정보통신) FM 주파수 변조 Frequency Modulation 실험〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-30
  11. ↑ 〈무선통신〉, 《위키백과》
  12. ↑ 〈블루투스〉, 《위키백과》
  13. ↑ 로옴 공식 홈페이지 - https://www.rohm.co.kr/
  14. ↑ 14.0 14.1 〈(세상을 바꾸는 무선통신기술)제 2탄. 무선주파수기술의 장거리선수! 'RFID'〉, 《삼성반도체이야기》, 2020-04-24
  15. ↑ 〈사물인터넷 확산을 견인하는 주파수 공급 추진〉, 《대한민국 정책브리핑》, 2018-03-28
  16. ↑ 〈사물인터넷〉, 《위키백과》
  17. ↑ 〈대역폭〉, 《위키백과》
  18. ↑ 솔루션 헌터, 〈대역폭(bandwidth)〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-25
  19. ↑ 김가요미, 〈대역폭과 전송속도와의 관계〉, 《티스토리》, 2019-08-02
  20. ↑ 전종보 기자, 〈癌 태워 없애는 '고주파 온열치료' 면역력까지 '증폭'시킨다〉, 《조선일보》, 2021-01-20
  21. ↑ 김우현 기자, 〈어린아이 차량 방치 사고 막아줄 차내 레이더 기술 나왔다〉, 《동아사이언스》, 2020-12-30
  22. ↑ 전현수 기자, 〈통신사‘초고속,저지연’ 5G 28GHz 올해 존재감 드러낼까〉, 《이코노믹리뷰》, 2021-01-20

참고자료

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