통신과 주파수 이야기

편지를 다른 사람에게 전달하려면 우체부 아저씨의 도움이 필요합니다. 마찬가지로 신호를 무선 전송하려면 전파의 도움이 필요합니다. 무선 통신에서 전파는 트럭과 같습니다. 여러 가지 신호와 데이터들을 싣고 멀리 전달해 줍니다. 그리고 전파는 주파수에 따라 그 특징이 결정됩니다. 트럭과 비교하자면 주파수는 짐칸이 될 것 같네요. 아래 그림처럼 트레일러가 여럿 붙은 트럭은 짐을 많이 실을 수 있습니다. 그 대신 제한된 연료로 멀리 가지 못하고 덩치가 커서 좁은 길을 다니지 못합니다. 높은 주파수의 전파는 많은 데이터를 실을 수 있지만, 멀리 가지 못하며 구석구석 퍼져나지 못합니다. 반대로 낮은 주파수의 전파는 데이터는 조금 싣지만, 더 멀리 더 많은 곳까지 전달됩니다. 이 간단한 이야기로 많은 무선 기술 진화를 설명할 수 있습니다.

라디오 방송 방식은 아시다시피 AM과 FM이 있습니다. AM방송은 어디서나 잘 들리지만 소리가 선명하지 않습니다. FM방송은 음악 듣기 좋을 정도로 선명하지만, 지하로 들어가거나 시외로 나가면 잘 안들립니다. 대충 감이 오시지요. AM방송은 1MHz의 낮은 주파수를 사용하고 FM방송은 100배 큰 100MHz주파수를 사용하기 때문에 생긴 특징 입니다.

텔레비전 방송도 비슷합니다. 예전 아날로그 방송에서 Full HD방송을 거쳐 최근의 UHD방송까지 오면서 화질이 매우 선명해졌습니다. 높은 화질의 방송은 높은 데이터 전송을 요구합니다. 따라서 방송 주파수도 덩달아 올라가야만 했습니다. 아날로그 방송의 200MHz 에서 디지털 방송에서는 600MHz까지 높아 졌으며, UHD방송은 700MHz 주파수를 두고 통신사들과 다투고 있습니다.

주파수에 가장 예민한 기술 중의 하나는 휴대폰 통신 입니다. 2G 폰 초창기의 아래 광고들이 기억나시는지요. 011과 017 광고에서는 통화 품질의 자부심이 가득했습니다. 그러나 011폰이 산골짜기에서나 잘 터지는 이유는 SKT 기술력이 뛰어나서가 아니고, 단지 SKT가 보유한 주파수(800MHz)가 타 통신사들(1900MHz) 보다 낮았기 때문입니다. 지금이야 데이터 속도가 중요하니 주파수의 높고 낮음이 장단점이 있지만, 2G 폰 시절에는 낮은 주파수가 압도적으로 유리했습니다. 그리고 이후에 SKT가 017까지 먹으면서 800MHz를 독점하였고, 우수한 통화품질은 지금의 SKT를 만드는데 크게 기여했습니다. 그리고 주파수의 중요성을 잘 아는 SKT는 현재 5G시장을 준비하면 수조원이 드는 주파수 경매에 매우 의욕적으로 나서고 있습니다.

5G 통신은 지금까지 일반인들이 경험해온 것과는 전혀 다른 주파수를 사용할 수 있습니다. 우리나라 경우에는 28GHz의 초고주파가 5G 통신에 사용 될 예정입니다. 앞서 언급한 것처럼 매우 높은 주파수는 매우 많은 데이터 전송을 가능케 합니다. 이를 응용하면 응답 속도가 매우 빠른 데이터 전송도 가능하여, 스마트폰으로 자동자를 조종할 수도 있습니다. 물론 초고주파의 단점으로 전파의 직전성과 전송거리의 한계가 있습니다만, 반대로 잘 활용하면 예전에는 생각지도 못한 서비스가 가능할 수 있습니다. 사용자가 전파가 전달되는 공간을 한정하여, 보안성이 높은 무선통신을 만들 수도 있습니다. 2019년이 상용 서비스의 시작으로 예상되는데, 5G 통신이 어떻게 진화해 갈 지 저도 몹시 궁금하네요.