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주파수

해시넷
Asadal (토론 | 기여)님의 2022년 9월 3일 (토) 17:51 판 (→‎같이 보기)
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주파수(frequency) 혹은 진동수는 주기적인 현상이 단위 시간(1초) 동안에 반복된 횟수이다. 소리나 전파 등에 적용되며, 기호는 V 또는 f, 단는 헤르츠(Hz)를 쓴다.

개요

주파수는 전파나 음파가 1초 동안 진동하는 횟수를 의미하며 단위는 헤르츠를 사용한다. 헤르츠라는 용어는 전자기파의 존재를 실험으로 입증한 독일의 물리학자 하인리히 헤르츠(Heinrich hertz) 이름에서 따왔다. 헤르츠가 전자기파를 최초로 입증했을 때, 제자들이 전자기파의 발견이 미래에 어떤 영향을 미칠지 물었는데, 이 질문에 헤르츠는 '이는 단지 맥스웰의 이론을 증명했을 뿐 쓸모 없는 것'이라고 답했다는 일화가 있다. 주파수는 오늘날 사용되는 무선통신을 가능하게 한 중요한 기본 자원이다. 주파수는 일정한 진동을 같는 파(wave)로 이루어진 정현파(sin) 곡선으로 표현된다. 파장(wavelength)은 1회 진동할 때 파동의 거리를 의미하는데, 파장이 길면 주파수가 낮고 짧으면 주파수가 높아진다. 그리고 1 헤르츠는 1초 동안 물체가 1번 진동할 때를 1키로헤르츠(1kHz)는 1초에 1,000번 진동했다는 의미이다.[1]

사용

전기

나라별로 사용 전압과 코드 타입이 다른 것처럼 주파수도 다르다. 각종 전자기기는 대부분 직류 전기를 사용하지만, 공급받는 전기는 송전 효율을 이유로 교류를 채택하고 있다. 교류 전기는 가장 정상적인 전압으로, 전류 파형이 정현파이기 때문에 주파수가 존재한다. 주파수의 변화는 전동기를 사용하는 전동기기의 수명과 효율에 미치는 영향이 크기 때문에 각국별로 상용 전기 주파수를 통일하고 있다. 전자제품의 전압이 다르면 트랜스로 변환해 사용 가능하지만, 주파수가 다를 경우에는 변환이 어렵다. 요즘 전자제품의 경우 대부분 정격 전압과 주파수가 110/120v, 50/60Hz 겸용으로 출시되어 주파수와 관계없이 사용 가능하다. 대한민국 전기사업법에서는 주파수 유지기준을 60Hz로 정하고, 상하로 0.2Hz의 허용범위를 인정하고 있다. 미국과 캐나다 등에서는 한국과 같은 60Hz를, 유럽에서는 50Hz를 주로 사용하고 있으며, 일본과 중국 등 일부 국가에서는 지역에 따라 다른 주파수를 사용하기도 한다. 나라별, 지역별로 주파수가 다른 이유는 각국에서 처음 전기 사업을 시작할 때 50Hz의 독일식 방식과 60Hz의 미국식 발전기 중 어떤 방식을 선정했는지에 따라 달라지게 된 것이다. 발전소에서 생산되는 전력은 수요와 공급의 차이로 인해 주파수 변화가 발생한다. 주파수가 변화하면 전압에도 변동이 발생되어 전력의 품질이 나빠질 수 있다. 이렇게 되면 대규모 광역 정전 사태가 발생할 수 있다. 그러나 주파수 조정용 에너지저장시스템(ESS)이 있다면 이러한 위험을 대비할 수 있다. 주파수 조정용 에너지저장시스템이란 실시간으로 전력을 저장하고 공급하는 과정을 통해 발전소에서 생산되는 전기의 주파수를 조정하는 것이다. 따라서 주파수 조정용 에너지저장시스템이 구축되면 계속해서 변화하는 전력수요에 대응하여 표준 주파수를 일정하게 유지할 수 있어 안정적이고 좋은 품질의 전력을 유지할 수 있다.[2]

이동통신

주파수 대역폭

이동통신을 포함한 무선통신에서 통신속도를 결정하는 요소에는 여러 가지가 있겠지만, 가장 기본적이며 핵심적인 것은 주파수 대역폭(bandwidth)이다. 국내의 경우 5G에서는 3.5GHz 대역과 28GHz 대역의 주파수 대역을 이용하는데, 통신사별로 Sub-6 대역이라 불리는 3.5GHz 대역에서는 80 혹은 100MHz의 대역폭을 이용하고 있으며, 밀리미터웨이브(mmWave) 대역이라 불리는 28GHz 대역에서는 각각 800MHz씩의 주파수 대역폭을 이용한다. 통신사별로 대략 900MHz 정도의 주파수 대역을 이용하는 것인데, 이는 4G LTE에서 각 이통사가 이용하는 주파수 대역에 비해 적어도 6.7배에서 많게는 9.47배 많은 것이다. 주파수 이용 방식이나 데이터 변조 등의 방법이 모두 동일하다고 가정하더라도 사용하는 주파수가 6.7~9.47배 가까이 많다는 것은 통신 속도도 그만큼 빨라질 수 있다는 것을 의미한다. 여기에 다른 기술들이 결합됨으로써 LTE 대비 최대 20배 빠른 속도를 제공할 수 있게 되는 것이다. 5G에서는 사용 주파수 대역에 따라 네트워크의 구조 및 서비스 특성도 달라진다. 3.5GHz 대역은 기존의 3G나 4G 서비스에 사용되는 주파수 대역과 가깝게 위치하기 때문에 비교적 커다란 통신 반경을 제공하는 셀을 구축하는데 이용되며, 28GHz 대역은 통신 반경이 수백 미터 이내의 소규모 마이크로 셀을 구축하는데 이용된다. 반면, 28GHz 대역을 이용하는 경우 더 빠른 통신 속도를 제공할 수 있다. 따라서, 미국의 버라이즌 와이어리스(Verizon Wireless) 같은 통신사는 해당 주파수 대역을 이용하여 5G Home과 같은 고정형 무선접속 서비스를 제공하고 있다.[3]

주파수 이용 방식

4G 서비스를 위해 어떤 이동통신사업자가 100MHz의 주파수 대역을 이용한다고 할 때, 이 중의 50%는 업링크(Uplink)용으로 이용되며 나머지 50% 정도는 다운링크(Downlink)용으로 이용된다. 즉, 전체 주파수의 절반은 사용자 단말에서 기지국으로 데이터를 전송하는 목적으로 이용되며, 나머지 절반은 기지국에서 사용자 단말로 데이터를 전송(Downlink)하는 목적으로 이용된다. 이처럼 업링크 및 다운링크용으로 주파수 대역을 구분하여 이용하는 것을 두고 주파수 분할 방식(FDD)이라고 부르는데, 데이터의 업로드 및 다운로드를 위한 주파수가 서로 달라 안정적으로 데이터를 전송하는 것이 가능해진다. 그러나, 스포츠 중계나 인기 드라마를 여러 사람들이 동시에 시청하는 경우처럼 다운로드 트래픽은 많지만 업로드 트래픽이 거의 없는 상황에서는 주파수 이용 효율이 떨어진다는 단점이 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 5G 서비스에서는 다운링크와 업링크 구분없이 전체 주파수 대역을 이용해서 데이터를 송수신하게 된다. 대신 상황에 따라 다운로드와 업로드 시간을 가변적으로 정해서 데이터를 전송하게 된다. 즉, 전체 주파수 대역을 아주 작은 타임슬롯으로 나누어 놓고 트래픽 상황에 따라 다운로드와 업로드 시간을 변경해 가면서 유연하게 데이터를 업로드 및 다운로드 하게 된다. 이를 시간 분할 방식(TDD)이라고 부르는데, 주파수 효율이 높아지기 때문에 동일한 주파수 대역에서 더 많은 트래픽을 교환하는 것이 가능해진다.[3]

매시브 MMO 및 빔포밍

일반적으로 전파는 무지향성이거나 제한적인 범위에서 지향성을 제공한다. 즉, 이동통신 기지국에서 특정한 방향으로 전파를 쏘더라도 여러 사용자들이 동시에 동일한 신호를 받을 수 밖에 없는 구조였다. 이러한 문제를 해결하기 위해 사용자별로 시간대를 할당하거나 주파수 특성을 변형하는 식으로 통신을 했다. 겉으로 보기에는 마치 여러 사용자들이 동시에 서비스를 이용하는 것처럼 보이기는 하지만, 사실상 제한된 무선 자원을 나누어 써야 하기 때문에 통신 속도가 떨어질 수 밖에 없었다. 반면, 5G에서는 주파수가 전파되는 공간을 분할함으로써 여러 사용자가 동시에 같은 주파수 자원을 이용하는 것을 가능하게 한다. 즉, 특정한 공간에 있는 소규모의 사용자들을 하나의 그룹으로 설정하고 이들에게 전체 주파수를 할당하게 되면 상대적으로 더 적은 사용자들이 주파수 대역을 공유하게 되므로 더 빠른 통신이 가능해지는 것이다. 이 때 그 옆에 있는 다른 사용자 그룹도 동일한 주파수 대역을 이용해서 이웃 사용자 그룹에 대한 간섭 없이 통신을 하는 것이 가능해진다. 만약, 사용자 그룹을 더 작게 만들 수 있다면 개별 사용자들이 각각 동시에 전체 주파수를 이용해서 통신하는 것도 가능해질 것이다. 이처럼 동일한 전파 자원을 동시에 여러 사용자 그룹을 대상으로 서비스 할 수 있도록 하는 것을 두고 매시브 MIMO(Multi-Input Multi-Output)이라고 하며, 이를 가능하게 하는 것이 빔포밍(Beam Forming) 기술이다. 즉, 빔포밍은 기지국 안테나가 특정한 공간에 있는 사용자 그룹을 향해 전파를 집중해서 조사하는 기술을 말한다.[3]

가변적 채널 대역폭 할당

4G 이전의 이동통신 서비스나 집이나 사무실에서 많이 이용하는 와이파이(Wi-Fi)와 같은 무선통신 기술들은 통신을 위해 기본적으로 20MHz 대역폭의 채널을 사용한다. 즉, 한 사용자 혹은 하나의 단말이 통신을 하기 위해서는 전체 주파수 대역의 20MHz를 할당받아 통신을 하게 된다는 것이다. 물론 시간, 주파수, 주파수 위상 등을 달리하여 마치 여러 사용자들이 동시에 같은 주파수를 이용해서 통신을 하는 것처럼 만들게 된다. 그러나 이런 방식은 근본적으로 동시 사용자수를 제한하게 되어 있으며 20MHz의 주파수 대역이 필요하지 않은 서비스에 대해서는 주파수를 낭비하게 되는 결과를 초래하게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 4G 서비스에서부터 LTE Cat.M1이나 협대역 사물인터넷(NBIoT) 같은 기술들이 개발되어 조금씩 이용되고 있다. Cat.M1은 최대 1Mbps의 통신 속도면 충분한 서비스들을 위해 20MHz 대신 1.4MHz만 사용하도록 하며 협대역 사물인터넷은 최대 100Kbps의 통신 속도면 충분한 서비스들을 위해 200KHz의 대역폭만 사용하도록 한다. 그러나 5G 서비스는 다양한 통신 속도를 포함하여 다양한 서비스 품질 특성을 요구할 것이므로 이들만으로는 모든 서비스를 효과적으로 수용하는 것이 불가능해진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 5G에서는 채널 대역폭을 가변적으로 이용하여 다양한 서비스를 수용함과 동시에 주파수 자원을 효율적으로 활용하도록 하고 있다. 이를 두고 가변적 채널 대역폭 할당(Scalable Numerology)이라고 부르는데, 15KHz로 고정된 OFDM 부반송파를 2n 비율로 확장하여 다양한 통신 속도를 필요로 하는 서비스를 지원하도록 하고 있다.[3]

방송

아날로그 지상파 TV 방송은 전 세계적으로 1990년대 후반부터 디지털 방식으로 전환되기 시작하였다. 특히 미국을 제외한 유럽지역의 경우, 1998년 영국에서 최초로 디지털 지상파 TV 방송을 시작하였으며, 다수의 국가가 이미 아날로그 방송을 종료하였다. 대한민국도 2008년 지상파 텔레비전방송의 디지털 전환과 디지털방송의 활성화에 관한 특별법을 시행하여, 2012년 12월 31일 새벽 4시를 기하여 아날로그 방송을 종료하고 디지털 방송만을 송출 중이다. 디지털 방식의 지상파 방송은 아날로그 방식에 비해 신호처리 및 전송 기술의 진화로 고화질의 다채널 방송이 가능하며, 또한 지상파 방송을 디지털 방식으로 전환함으로써 채널 대역폭의 전송에서 이용 효율이 높아지고, 화질 및 음질의 개선을 통해 보다 뛰어난 비디오 및 오디오 서비스가 가능해졌다. 추가적으로 방송 신호의 녹화 재생 시 화질의 열화 현상의 발생이 적고, 전송 전력 및 신호 간섭측면에서도 우수한 장점이 있다. 이와 같은 이유로 지상파 방송의 디지털화는 아날로그 방식과 비교하여 더 적은 주파수로 동일 규모의 방송 서비스를 제공할 수 있어 주파수의 이용 효율을 증대시키는 효과가 있다. 이에 따라 지상파 디지털 TV 방송은 아날로그 TV 방송과 동일한 6MHz 대역폭을 이용하여 프로그램의 종류에 따라 표준화질(SD급) 3~4개 채널 전송이 가능하다. 이러한 지상파 방송의 디지털 전환에 따라 확보할 수 있는 대역은 아날로그 방송용 주파수 중 UHF 대역으로 전 세계적으로 해당 대역을 디지털 디비던드(Digital Dividend)라 부르고 있다. 디지털 디비던드 대역은 국가 별로 소폭 상이하지만, 1지역(유럽, 아랍, 아프리카)은 주로 790~ 862MHz 대역, 2 ․ 3지역(북 ․ 남미, 아 ․ 태지역)은 주로 698~806MHz 대역에 해당한다. 국내 디지털 디비던드 대역은 698~806MHz로서 2012년 말 지상파 아날로그 방송 송출 종료 및 디지털 방송으로의 전환에 따라 회수가 결정된 108MHz 폭을 의미한다. 특히 디지털 디비던드 대역은 최대 100MHz 폭 수준의 광대역 주파수를 확보할 수 있는 장점을 보유하고 있다. 이에 따라 이동통신 사업자는 보다 우수한 이동통신서비스 제공을 위해, 방송 사업자의 경우는 DTV 전환 후 추가적인 방송채널 할당 및 고품질 서비스를 위해 방송용 분배를 요구하는 등 주파수 수요가 높은 대역이다. 또한, 디지털 디비던드 대역은 저주파수 대역으로 신호전파의 회절성이 강하고, 신호감쇠(signal attenuation)가 적으며, 신호전파의 효율성이 뛰어나 관련 시설 구축 시 투자비가 적게 소요된다는 장점을 보유하고 있다. 급격한 모바일 트래픽의 증가로 인해 이동통신 용도의 주파수 소요량이 늘어나고 있고, 이에 따라 해외 주요국은 광대역 폭의 신규 및 기존 주파수의 할당을 통해 차세대 이동통신망의 구축과 해당 서비스 확산을 추구하고 있다.[4]

위성

전 세계적으로 다채널 위성 HD 방송 서비스가 활성화되고 있으며, 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 위성 3DTV 시험방송을 실시하였다. 위성방송 셋탑박스 세계시장은 크게 성장할 것으로 전망되고 향후 UHDTV 등 TV 기술 발전에 따라 광대역 다채널이 가능한 방송위성 이용이 더 증가할 것으로 예상된다. 통신위성은 셀룰러 이동통신과 시장이 겹치는 일반 상업용 수요보다 선박통신, 군 작전통신, 재난통신 등 특정 분야의 수요가 꾸준히 제기되고 있고 GPS로 불리는 위성항법시스템은 스마트폰 등에 내장되는 등 민간과 군사용에서 시장 수요가 꾸준히 증가하고 있다. ITU-R WP 4B는 위성 IMT-Advanced 표준화 작업을 수행 중이며 선진국에서는 위성을 이용하여 광대역 초고화질 서비스를 제공하는 방송기술 및 고정수신에서 이동수신이 가능한 양방향 서비스 제공에 대한 표준화가 추진 중에 있고 지상망 및 GPS위성 외 추가 위성을 이용한 위성항법보강 시스템 개발이 진행되고 있다. 위성 궤도 및 주파수 자원은 지상망이 이용하는 주파수 자원과는 달리 해당 주파수의 국제적인 확보가 반드시 선행되어야만 사용할 수 있는 자원으로 대한민국의 경우 위성업무용으로 전체대역에 걸쳐 약 235㎓ 대역폭의 많은 주파수가 분배되어 있으며 정지/비정지 궤도 위성을 운용하여 통신, 방송, 해양관측 및 기상업무용으로 사용 중에 있다. 위성을 이용한 통신 및 방송서비스는 3D, UHDTV 등 실감 방송으로 진화하면서 광대역 주파수 수요가 급격히 늘어날 것으로 예상되며 UHDTV 주파수 수요 충족을 위해 방송위성 궤도와 주파수 개발이 요구될 것으로 전망하며 21㎓ 대역이 유망하다. 과학, 공공안전 등 용도의 위성 주파수 수요 및 지상 IMT 대역과 공존이 가능할 경우 위성 IMT 대역 수요도 지속적 증가 예상되며 지상망 및 GPS 위성 외 추가 위성을 이용한 위성항법보강시스템 관련 기술 개발과 도입을 추진할 경우 관련 주파수 수요가 예상된다.[5]

항공

국제민간항공기구(ICAO)에 따르면 국제 항공운송시장은 2025년까지 여객은 연평균 4.6%, 화물은 연평균 6.6% 성장할 것으로 예측되고 국제전기통신연합(ITU)은 무인항공기 등 신규항공통신 설비 도입에 필요한 주파수 자원 확보 및 관련규정을 마련 중에 있으며 국토부는 세계 최고 안전운항 수준 확보를 위해 전자항공정보체제 구축 5개년 계획 및 제1차 중장기 항공안전종합계획을 수립하였다. 항공통신은 HF와 VHF 음성통신에서 항행위성과 데이터링크 기반의 통신으로 발전하고 전 세계항공통신망을 통합하여 음성 중심에서 데이터, 멀티미디어 통신이 실현될 전망이고 항행시스템은 지상통신에서 위성통신 기반으로 기술이 발전, ICAO의 위성항행 전환계획에 맞추어 연차적으로 GNSS 시스템 도입 추진 중에 있으며 ITU는 무인항공기 제어용 신규항공통신 설비 도입에 필요한 주파수 등 국제규정을 마련 중이다. 국내 항공업무용 주파수분배는 국제전기통신연합(ITU)와 국제민항공기구(ICAO)의 국제규정에 부합하게 분배되어 있으며 전대역에 걸쳐 약 1.6㎓정도 사용되고 있으며 이용빈도가 높은 대역으로는 HF대(3-30㎒), VHF대 (30-300㎒)로 주로 항공 통신주파수와 GPS 위성항행 주파수로 이용되고 있다. ITU는 무인항공기 지상제어 안전 운항을 위한 신규 항공이동업무용으로 34㎒ 대역폭 주파수가 필요하고 위성제어 안전 운항을 위한 신규 위성업무용으로 56㎒ 대역폭 주파수가 필요할 것으로 전망되며 ICAO 및 ITU는 항공기내 무선통신망 구현을 위한 항공업무용 주파수가 필요하다고 인식하고 주파수 소요량을 산출 중이다.[5]

해상

선반운항은 세계 물류 거래의 약 80%, 77억 톤의 운송량을 담담하며, 이는 세계 무역거래의 약 5% 규모, 3조8천억 달러이고 신규 해상통신 기술 및 서비스를 종합 지원할 e-내비게이션의 산업화로 향후 10년간 전세계 50조~200조 원 규모의 초대형 해양 IT시장으로 발전될 전망이다. 1982년부터 인말새트(Inmarsat) 해상위성통신으로 해상통신의 큰 변화가 있었으며, 음성통신에서 무선데이터 통신으로 발전하였고 1992년 이후 세계의 어느 해역에서도 육상 수색구조 기관이나 인근 타 선박과 조난통신을 할 수 있도록 고안된 시스템인 세계 해상조난 및 안전제도(GMDSS)가 1999년 2월 전면 시행되었다. 국제해사기구(IMO)는 해상통신위성 및 디지털 통신기술을 이용하여 조난 및 안전통신용 무선설비들을 도입하였고 향후 해상통신은 육상의 광대역 통신망 및 고속위성 통신망이 도입되어 해상에서도 광대역 멀티미디어 디지털 통신서비스가 가능해질 것으로 예상된다. 국제전기통신연합(ITU)은 주파수 및 기술표준화를 담당하고 있으며 PS 의존 위성항행시스템은 유럽연합의 갈릴레오(Galileo), 러시아의 글로나스(GLONAS), 중국의 북두위성(COMPASS) 및 베이더우(Beidou), 인도의 가간(GAGAN) 등으로 다변화될 전망이며, 지상파 이용 측위시스템인 e-로란(e-LORAN) 등의 도입이 IMO에서 검토 중이다. 해상업무용으로 이용되고 있는 주파수는 초장파에서부터 극초단파 이상대역까지 약 3.1㎓ 대역폭으로 상당히 많이 이용되고 있으며 HF, MF, VHF 대역은 조난, 구조를 위한 해상통신용 주파수 이용이 많은 대역이며, 아날로그 통신방식에서 디지털 통신방식으로 발전될 전망이다. 450~470㎒은 선박내·외 업무를 위한 무전기 용도의 선상통신국 이용의 확대를 예상하여 ITU는 동 대역의 추가 주파수를 확보방안을 검토할 예정이고 해상 VHF대는 ITU는 수색구조 능력향상을 위한 선박 자동식별장치용 추가 주파수 필요성을 인식하여 VHF대 해상이동업무 주파수의 추가 분배 방안을 검토하고 e-내비게이션용은 ITU는 GMDSS 현대화 등 e-내비게이션 구현을 해상통신망 주파수 및 관련 기술표준을 제·개정할 예정이다.[5]

소출력

2011년 전세계 생활전파산업 규모는 약 44조원, 국내 산업 규모는 1.1조원으로 글로벌 시장의 2.4%를 차지하였으며 국내 생활전파 산업체는 1,313개사(부품 및 완제품)로 전체 통신기기 제조업체의 72%를 차지하고 있으며 관련 종사자는 9,043명 수준이다. 스마트폰에 무선 랜 기능 탑재 및 의료, 보안, 감시 및 에너지 전송 등 소출력 기기가 다양한 분야에 적용됨에 따라 이용 확대가 예상되며 RFID, 와이파이, 블루투스, UWB 등 근거리 통신기술 발달로 소출력 기기의 인증 건수가 증가 추세에 있다. 세계 무선 랜 칩셋 시장은 802.11n 방식으로 설치되고 있으나 2013년 이후 802.11ac 방식으로 대체되었다. 비면허 무선기기는 국제적인 주파수 조화가 이루어지고, 국제표준 주파수대역에서 활성화되는 추세이며 무선랜은 IEEE 802.11 계열의 2.4/3.6/5㎓ 대역의 무선데이터통신표준이 완료되고, Gbps급 무선랜 표준(IEEE 802.11ac)이 개발 중이며 미국, 유럽 등은 5.15~5.25㎓ 및 5.25~5.35, 5.47~5.725㎓를 실내외 무선 LAN 용도로 분배하고 표준화 중이다. 근거리무선통신(WPAN)은 블루투스, 지그비 등 10m 이내의 개인영역에서 노트북, PDA 등 휴대형 기기들 간의 상호 연결 편리성을 제공하기 위한 표준 개발 중이며 RFID는 바코드를 대체하여 물품 관리를 네트워크화 및 지능화함으로써 유통, 물품관리, 보안, 안전, 환경 관리 등에 널리 보급되고 있다. 소출력 기기가 사용하는 국내 비면허 주파수는 총 13.8㎓로 전 대역에 걸쳐 다양하게 분포되어 있으며, 그 종류도 매우 다양함하고 무선랜은 2㎓대역은 2.4~2.48㎓, 5㎓대역은 5.15~5.35 / 5.47~5.65 / 5.725~5.825㎓가 사용하고 있으며 UWB는 3.1～4.8/7.2～10.2㎓ 대역에서 4.7㎓ 대역폭을 이용하고 있다. 스마트티비 보급 확대, 고속영상 데이터전송 요구에 따라 m2m 및 WPAN 기술 이용 기기 사용이 증가할 전망이며 이동통신 우회망으로서의 트래픽 분담과 무선랜 고유 서비스 소요량을 합산하여 무선랜 주파수 소요 예측결과 최대 102㎒ 필요할 것으로 예상된다.[5]

주파수 공유

방식

언더레이

언더레이 방식은 면허 대역을 포함한 기존의 주파수 대역에서 충분히 낮은 출력으로 전파를 송출함으로써, 간섭 없이 기존 이용자와 공유해서 주파수를 사용하는 것을 허용하는 것을 의미한다. 즉, 1차 업무에 간섭을 주지 않으면서 1차 업무로부터의 간섭을 수용하는 방식이다. 이러한 언더레이 공유는 기존 주파수 이용자의 잡음 수준(noise floor) 이하에서 낮은 출력으로 운영됨에 따라 혼신을 유발하지 않는다. 이러한 방식을 이용하는 기술로써, UWB 기술이 그 일례이며, UWB 경우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 낮은 스펙트럼 밀도의 신호를 송신하여 기존 시스템에 간섭을 주지 않으면서 통신이 가능하도록 추진되고 있다. 또한, 초광대역의 주파수 대역을 점유함으로써 고속 및 대용량의 트래픽을 처리할 수 있는 장점이 있다. 미국은 UWB 기기의 활성화를 유도하기 위해 2002년 2월 UWB 기기를 인증하였으며, 이러한 언더레이 공유 기술의 활성화를 위해서는 간섭에 대한 명확한 기준을 마련하는 것이 중요해지고 있다. 미국은 2003년 11월에는 공존하는 시스템간의 잡음의 영향을 제거하고 허가된 주 무선기기의 이용 을 보장하며, 허용 가능한 간섭 수준에 대한 기준을 마련하기 위해 잡음 온도(interference temperature)라는 개념을 도입하여, 장기적으로 간섭의 양적인 기준(quantitative standard)을 마련하고 있다. 이러한 기준을 통해 기존의 면허권자는 사용하는 대역에서 총량적인 혼신 또는 허용 가능한 간섭 수준에 관한 확실성을 가질 수 있다. 간섭의 양적인 기준을 고려하여 기존 주파수 대역을 공유할 수 있게 되고, 장비 및 시스템 설계자가 기술 및 경제적 상충 관계의 균형을 고려하여 시스템을 설계할 수 있게 될 것이다. 또한, UWB 무선기기의 효율적 이용을 위해 2005년 10월 ITU-R TG 1/8에서는 세계 각국이 공통적으로 고려하여야 하는 제도적 사항을 정하여 권고안으로 채택하였다. 여기서, UWB 규정에 일반적으로 고려해야 할 사항은 아래와 같다.

  • 운용적 제한(operation limits) : 간섭 방지를 위한 적절한 UWB 방사 스펙트럼 전력 기준 등
  • 간섭 완화 기술(interference mitigation techniques): 간섭 방지, 특히 안전 업무와 수동 업무 등 상이한 보호기준을 고려한 간섭완화 기술 채용 등
  • 기술적 제어 기능(technical controls): UWB 장치로 인해 발생할 수 있는 전체적인 간섭 영향을 줄일 수 있도록 활성화 요소(activity factor) 등을 고려한 최소한의 출력[6]

오버레이

FCC가 주파수 부족현상을 해결하기 위해 주파수 이용 현황 및 효율적인 주파수 관리 방법을 연구하여 개방형 주파수 관리 정책을 점진적으로 수용할 것을 제안하였다. 여기서, 개방형 주파수 환경 하에서는 특정 사용자에게 인가된 주파수 대역에서 주 사용자들에게 간섭을 주지 않는 한 다른 사용자가 그 대역을 빌려 쓸 수 있도록 하는 것을 골자로 하고 있다. 주파수 대역에 적응하는 것으로 스펙트럼 애자일 라디오 기술이 있다. 애자일 라디오 기술은 기존의 다양한 주파수 대역에서 특정 시점에 이용하지 않는 주파수대역을 사용하여, 끊김 없이 주파수를 이용하는 것이다. 이러한 방식을 오버레이 공유라고 한다. 애자일 라디오 기술은 전파의 전송과 관련된 시간, 위치, 주파수의 내재적 특성을 이용하여 성공할 가능성이 있다. 구체적으로, 애자일 라디오 기술은 전파 환경을 감지하여 특정 주파수 대역의 사용 유무를 판단하고, 가장 알맞은 주파수 대역(spectrum hole)을 찾아 통신을 수행하는 것을 말한다. 이 과정에서 스펙트럼 홀의 대역폭을 결정하고 통신하고자 하는 상대방과의 통신 절차 등은 별도로 정하여야 한다. 또한, 전력 제어나 대역폭에 따른 전송방식, 전송속도 등도 협의하여야 하고, 우선 사용자가 있는 경우 다른 주파수로 바꾸는 DFS 기술이 요구된다. 이러한 기술을 적용하는 것이 CR 시스템이다. CR은 무선 기기가 주변 환경을 인식하고 그 능력 범위 내에서 자신의 행동과 복잡한 후속 전략을 수립하여 대처한다는 측면에서 전통적인 SDR의 진보 형태로 볼 수 있다. 또한, CR은 시스템이 사용자 및 시스템 주변 환경을 인식하고 그 환경의 통계학적 변화를 학습하여 그에 적응하는 방법을 적용하는 지능적인 무선 통신시스템이라 할 수 있다. 이렇게 시스템 주변 환경에 적응하는 것은 언제, 어디서나 신뢰성 있는 통신을 가능하게 하면서 주파수 스펙트럼을 효율적으로 사용하기 위한 것이다. 애자일 라디오 기술의 또 다른 측면은, 이러한 기술을 통해 새로운 주파수 분배 없이 현재보다 10배 정도의 주파수 이용 효율을 높일 수 있다고 예상되고 있다. 또한, 규제기관의 사용을 허용할 경우 주파수를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 가능성이 있는 것으로 평가되고 있다. 그러나, 기존 주파수에 대한 배타적인 이용권을 가진 이용자들은 간섭에 대한 문제를 제기하고 있다. 그러므로, 우선 애자일 라디오 기술을 소규모, 공개된 대역에서 운영할 수 있도록 허용하고, 이후 주파수 이용의 효율성을 높일 수 있는 것이 입증된 다음에 규제 기관은 적용 대역폭을 확대할 수 있을 것으로 기대된다.[6]

기술

UWB

UWB 기술은 1950년대에 미국 국방부가 군사적 목적으로 개발하였으나, 항공사와 휴대폰 업체 등이 기존 통신시스템을 방해한다며 기술의 사용을 반대해 FCC가 오랫동안 상업적 이용을 금지해 왔다. 미국 내 군사연구소들과 타임도메인 등의 몇몇 업체들은 UWB 기술을 레이더, 트래킹 및 위치 분야에서 군납용으로 제작해 왔으나, FCC가 2002년 2월 이 기술의 상업적 용도를 승인한 이후 이들 업체는 물론 인텔, 모토롤라 등이 기술개발에 적극적으로 나서고 있다. UWB 기술은 단거리 구간에서 낮은 전력으로 넓은 스펙트럼 주파수를 통해 많은 양의 디지털 데이터를 전송하는 새로운 무선 전송기술이다. 초기 UWB 기술은 매우 짧은 주기를 갖는 펄스열로 확산시켜 통신을 수행하는 방법으로 펄스 주기를 매우 짧게 함으로써 스펙트럼 밀도를 일정한 규정 이하의 방사기준으로 낮추어 규제 없이 자유롭게 사용하였다. 2002년 FCC에서는 UWB 신호를 중심 주파수의 20% 이상의 점유 대역폭을 가지는 신호 또는 점유 대역폭과 상관없이 500MHz 이상의 대역폭을 갖는 신호로 규정함으로써 기존의 다양한 통신기술과 접목이 가능해졌고, 2003년 IEEE802.15.3a의 표준화 회의에서 OFDM 변조방식 및 다이렉트 시퀀스(Direct Sequence) 확산방식 등의 기술이 제안되었다. UWB 기술의 응용은 레이더 분야와 통신 분야로 분류되며, 1990년대 이후 통신분야 응용 개발쪽으로 관심이 집중되고 있다. 통신분야 응용제품으로는 1~2km 통신거리의 소형라디오(hand-held radio), 모바일 에드혹 네트워크 라디오(mobile adhoc network radio) 등이 있으며, 최근 사무실이나 가정과 같은 작은 공간에서 10m 이내에 있는 개인용 PC, 프린터 및 DTV, 디지털 캠코더 등의 가전제품을 연결하는 근거리 개인 무선 통신망(WPAN) 기술로 부각되고 있다.[7]

CR

무선통신 서비스에 대한 수요가 급증하고 다양한 기술이 출현하게 됨에 따라서 주파수에 대한 수요가 공급을 초과하는 현상이 발생하고 있다. 이로 인하여 수 GHz 대역, 특히 주파수 특성이 우수한 낮은 주파수 대역은 사용할 수 있는 여유 대역이 거의 존재하지 않는다. 이러한 문제에 대해서 조셉 미톨라(J. Mitola)는 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 비어 있는 주파수를 감지해서 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 CR 개념을 제시하였다. CR은 주변 무선환경을 인지하고 무선환경에 최적인 통신 파라미터를 자체적으로 결정해 타 기기에 간섭을 주지 않고 무선신호를 송수신하는 기술로 정의할 수 있다. 일반적으로 대부분의 국가에서 개인용 근거리 무선기기들은 비허가 주파수 대역을 사용하고 있다. 하지만 허가 없이 사용하는 주파수 대역은 한정되어 있고 나머지 부분은 거의 다른 용도로 할당되어 있어 신규 서비스를 위한 주파수 대역 확보가 어렵다. 그러나 실제 주파수 사용 현황을 살펴보면 상황은 조금 달라진다. 2GHz 이상에서는 많은 주파수 대역이 실제 사용되고 있지 않으며, 1GHz 이하의 TV나 이동통신 등 주요 주파수 대역에서도 시간, 공간적으로 사용이 되지 않는 주파수 대역들이 존재한다. FCC에서는 주파수의 실제 사용률에 대한 연구를 진행하여, 일시적으로나 지역적으로 변화하는 평균 주파수 사용률을 조사해본 결과 약 15%에서 85% 정도의 사용률을 보이고 있는 것으로 분석하였다. 이에 FCC에서는 2003년 12월에 주파수 사용효율을 올리고자 NPRM을 발표하여, 비어 있는 주파수에 대한 중복 사용 가능성에 대한 내용을 발표하였으며, 이로써 주파수 부족 문제를 많이 완화할 수 있는 계기가 마련되었다. 2003년 12월에 FCC NPRM에서 CR 기술에 의한 주파수 공용 사용 가능성이 언급된 이후 이를 현실적인 시스템으로 개발하려는 노력이 2004년 11월 첫 회의를 시작한 IEEE802.22에서 이루졌다.[7]

SDR

SDR은 기존에 서로 다른 기기를 사용해야 했던 다양한 방식의 무선통신 서비스를 하드웨어가 아니라 소프트웨어의 변경만으로 통합 수용할 수 있는 기술로 정의할 수 있다. 즉 SDR은 기존의 2G와 3G를 통합하고, 나아가서는 xDSL, CDMA, GSM, UMTS, cdma2000, 더블유랜, 블루투스, 위성통신 등 다양한 통신수단을 하나의 단말기에서 구현할 수 있는 획기적인 통신 기술이라 할 수 있다. 따라서 SDR이 실용화되면 핸드폰, PCS, 무선 랜 등 여러 기기를 구입해야만 가능했던 서비스들을 SDR 단말기에서 소프트웨어의 변경만으로 필요한 서비스를 받을 수 있게 된다. SDR 도입에 따른 이점은 첫째, 국내에서 SDMA 서비스에 가입한 고객이 미국이나 유럽에 갔을 때 자신의 단말기로 GSM이나 IS-136 등과 같은 현지의 이동통신 서비스를 받을 수 있다. SDR이 실현되어 동일한 단말기로 여행 전에 국내 사업자로부터 각 나라에 맞는 이동통신 구동 소프트웨어를 공중 무선이나 인터넷을 통해 다운받거나, 혹은 해당 여행국에서 현지 이동통신 사업자로부터 다운받아 서비스를 이용할 수 있게 된다. 둘째, 2세대 통신 서비스에서 3세대 통신 서비스로 업그레이드 해야 하는 경우 사용자는 현재 사용하고 있는 단말기로 3세대용 구동 소프트웨어를 다운로드 받음으로써 기존 단말기의 교체 없이 사용할 수 있다. 셋째, 지금까지 시스템 및 단말기 제조업체에서는 서로 다른 시스템을 개발하기 위해 각 표준에 적합한 하드웨어 및 소프트웨어 개발부서를 별도로 설치해야 했으나, 앞으로는 표준을 초월하여 SDR 하드웨어 플랫폼 개발과 전용구동 소프트웨어 개발 부문만 설치하면 되기 때문에 개발과정이 단순화되고 그만큼 생산성도 높아진다. 넷째, 통신사업자는 SDR이 실현되면 소프트웨어 모듈을 기지국과 네트워크 개체에 다운로드 하는 것만으로 쉽게 새로운 표준을 채용할 수 있으므로 기술을 시장에 내놓기까지 걸리는 시간을 획기적으로 단축할 수 있다. 또한 운용 중에 소프트웨어의 오류가 발견되더라도 컴퓨터의 프로그램 패치를 다운받아 이를 쉽게 정정할 수 있기 때문에 유지 보수가 빠르고 편리하게 이루어진다.[8]

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.[9]

무선 주파수 인식 시스템

무선 주파수 인식(Radio Frequency Identification: RFID) 기술은 바코드 시스템과 마그네틱 카드 시스템이 생활에 밀접하게 이용되고 있으나 생산 방식의 변화, 소비자 의식의 변화, 문화 및 기술의 진보, 바코드와 마그네틱 카드의 단점 해소 요구에 의해 개발된 시스템이다. 즉, 무선으로 사람, 물건, 동물 등을 인식, 추적, 식별할 수 있는 기술이다. RFID 카드는 비접촉식 카드(contactless card)의 대표격이라 흔히 비접촉 카드를 말할 때는 RFID 카드를 일컫는다. RFID 카드는 다른 접촉식 카드와는 달리 이용자가 카드를 리더(reader)에 삽입하는 시간이 필요치 않으며 기계적인 접촉이 없기 때문에 마찰이나 손상이 없고 오염이나 환경의 영향이 적은 것이 특징이다. 따라서 현재의 카드 시스템에서는 대용량의 인력관리를 제외한 순차를 필요로 하는 시스템에서는 RFID 카드가 이용되고 있다. RFID 시스템은 태그(카드), 리더(interrogator), 그리고 태그로부터 읽어 들인 데이터를 처리할 수 있는 데이터 처리 시스템으로 구성된다. 태그와 리더 사이의 데이터 통신은 무선 통신 방식에 의해서 이루어진다. 태그는 데이터를 저장하고 있는 메모리, IC 회로, 마이크로프로세서, 안테나 등을 내장하고 있으며 카드 내부의 에너지원의 존재 여부에 따라 능동형 태그(active tag)와 수동형 태그(passive tag)로 구분된다. 능동형 태그의 경우 자기 자신의 전원 공급 장치를 가지고 있기 때문에, 리더의 유도 전류에 의해서 전원을 공급받는 수동형 태그에 비해 훨씬 먼 거리에서도 인식이 가능하다. 리더 내부의 안테나에서 지속적으로 전파를 발산하고 있고 ID와 데이터가 저장된 카드가 그 전파 범위 안에 들어가면 자신이 지니고 있는 아이디와 데이터를 안테나로 전송한다. 이때 안테나는 카드에서 전송된 아이디를 데이터 신호로 변환하여 PC에 전송하고 PC는 미리 저장된 데이터베이스와 비교하여 필요한 서비스를 제공한다. 전파는 10kHz~300GHz가 사용되는데 주로 저주파(134.2kHz)가 사용되고 있고 카드는 일반적으로 메모리 반도체와 코일 및 선택적으로 배터리로 구성되며 64 비트 ~ 8 키로바이트까지 다양하게 사용되고 있다. RFID 시스템은 공장 자동화, 교통 분야, 의료 분야, 레저 활동, 시설 등 생활 주변에서 응용하고 있으며, 슈퍼나 소매상에서 각 물품에 태그를 붙여서 관리하는 전자 물체 감시(Electronic Article Surveillance: EAS) 시스템을 흔히 볼 수 있다.[10]

대역

주파수 대역은 주파수 영역의 하부 주파수에서 상부 주파수 사이의 구간을 의미한다. 대역마다 사용되는 용도가 다른데, 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.[11] 한편 대역폭은 특정한 기능을 수행할 수 있는 주파수의 범위이다.[12] 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.[13] 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.[14]

변조

진폭 변조

진폭 변조는 Amplitude Modulation의 약자로 AM으로 표시한다. 전자 통신 중에서 일반적으로 라디오 반송파를 통한 정보 송신에 쓰인다.[15] 500kHz ~ 1,600kHz의 낮은 주파수를 사용하여 멀리까지 쉽게 전파된다. 하지만 음질이 좋지 않다.[16] 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.[17]
주파수 변조

주파수 변조는 Frequency Modulation의 약자로 FM이다. 주파수 변조를 이용한 방송이다.[18] 87MHz~108MHz의 높은 주파수를 사용한다. 장애물에 전파 방해를 쉽게 받지만, 진폭변조보다 음질이 더 좋다.[16] 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.[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 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.[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 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.[22]

각주

  1. ↑ 〈슬기로운 전기생활을 위한 전기상식용어 '주파수'〉, 《삼성전자 반도체 공식 블로그》, 2020-05-15
  2. ↑ 유유리 기자, 〈주파수의 모든 것〉, 《한국전력 공식 블로그》, 2020-12-03
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 순천향대학교 김학용 교수, 〈5G 서비스 구현 기술의 이해〉, 《방송과 미디어 제24권 3호》, 2019-07
  4. ↑ 김득원·김상용· 김지환· 김희천· 임동민· 정아름· 김인희, 〈방송 주파수 관리 및 활용 동향에 관한 연구〉, 《정보통신정책연구원》, 2018-12
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 김경미, 공성식, 김민석, 〈주파수자원 확보 및 이용전략 연구〉, 《국립전파연구원》, 2012-12-31
  6. ↑ 6.0 6.1 윤영근 선임연구원, 황택진 연구원, 홍헌진 팀장, 〈전파자원의 효율적 이용을 위한 제도 및 기술 동향〉, 《한국전자통신연구원 전자통신동향분석 제21권 제4호》, 2006-08
  7. ↑ 7.0 7.1 박광만 연수연구원, 여재현 선임연구원, 김병관 선임연구원, 이광희 팀장, 〈유비쿼터스 시대를 대비한 주파수 공유 기술의 발전방향 및 시사점〉, 《한국전자통신연구원 전자통신동향분석 제2호》, 2006-04
  8. ↑ 송복섭, 권수갑, 〈주파수 공유 기술 동향〉, 《한밭대학교 정보화지원단》
  9. ↑ 〈무선통신〉, 《위키백과》
  10. ↑ 장재득 책임기술원, 장문수 책임연구원, 최송민 팀장, 〈무선 주파수 인식(RFID) 시스템 기술 분석〉, 《한국전자통신연구원》
  11. ↑ 이완국, 〈주파수 대역별 용도〉, 《티스토리》, 2009-11-24
  12. ↑ 〈대역폭〉, 《위키백과》
  13. ↑ 솔루션 헌터, 〈대역폭(bandwidth)〉, 《네이버 블로그》, 2020-04-25
  14. ↑ 김가요미, 〈대역폭과 전송속도와의 관계〉, 《티스토리》, 2019-08-02
  15. ↑ 〈진폭 변조〉, 《위키백과》
  16. ↑ 16.0 16.1 뮤트캐스트, 〈AM/FM 주파수의 차이〉, 《네이버 블로그》, 2016-04-22
  17. ↑ 라인하트, 〈AM 변조방식의 모든 것〉, 《티스토리》, 2014-02-07
  18. ↑ 〈주파수 변조〉, 《위키백과》
  19. ↑ AnnieNBruno, 〈(정보통신) FM 주파수 변조 Frequency Modulation 실험〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-30
  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

같이 보기


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