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전파
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전자기파·빛의 종류 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
이온화 전자기방사선 | 비이온화 전자기방사선 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
⟵ 짧은 파장, 높은 진동수 1. 개요[편집]전파(電波)는 전자기파의 일종으로서 적외선보다 파장이 긴 것을 말한다. 국제전기통신연합(ITU) 전파규칙에서는 3 THz 이하의 주파수를 가지는 전자기파로 정의하며, 이에 해당하는 파장은 1 mm 이상이다. 3 Hz의 매우 낮은 주파수를 가진 전자기파도 전파이며, 실제로 잠수함의 통신에서 쓰이기도 한다. 전파는 전자기파 중 가장 파장이 길다. 마이크로파[1] 파장 1mm~1m의 전파. UHF~EHF 범위로서, 길이단위와는 무관하다.# 300GHz~3THz 19세기 후반부터 인간에 의해 수많은 종류의 전파가 발생되어 사용되고 있다. 인간의 개입이 없는 자연 상태에서도 전파는 존재하는데, 번개에 의해서 생성되기도 하고, 태양이나 다른 항성에서 오는 천체 복사에도 전파가 포함되어 있기 때문이다. 전파는 다른 모든 전자기파처럼 광속으로 이동하며, 전달되는 특성은 주파수에 따라 다르다. 단파는 전리층에 반사되고 지표면에 반사되는 과정을 반복하면서 지구를 한 바퀴 돌 수도 있다. 전파는 무선 통신, 방송, 레이더 및 항법 시스템, 기타 여러 용도에 쓰인다. 전파는 맥스웰에 의해 1865년에 수학적으로 예견되었다. 그는 맥스웰 방정식을 제시하여 공간에서 전자기파가 퍼져나갈 수 있음을 설명했다. 1887년에 하인리히 루돌프 헤르츠가 실험실에서 전파를 만들어 냄으로써 맥스웰이 상정한 전자기파의 실체를 증명했다. 굴리엘모 마르코니가 1896년에 무선 전신을 발명하는 등, 많은 발명이 뒤를 이었고, 이를 통해 전파는 점차 실용적인 통신 수단이 되었다. 반사, 굴절, 편광, 산란, 흡수와 같은 전자기 현상은 전파가 공간과 지표면에서 이동하는 방식에 영향을 미친다. 주파수 대역별로 영향을 미치는 이들 요소의 조합들이 서로 다르기 때문에, 서로 다른 조합이 영향을 미치므로, 특정 주파수 대역만이 특정 용도에 유용하다. 무선 통신용으로 전파를 수신하기 위해서는 안테나가 필요하다. 그리고 안테나는 수천 개의 신호를 모두 포착하기 때문에, 특정 주파수만 골라내어 수신하기 위해서는 튜너도 필요하다. 튜너는 대개 공진기(제일 간단한 것은 콘덴서와 코일을 연결한 회로)를 이용해서 구성된다. 이러한 공진기는 특정 주파수에서 공진하도록 되어 있어서 그 주파수의 사인파를 증폭하고 나머지는 걸러내는 기능을 한다. 보통, 공진기의 유도 코일이나 컨덴서를 조정할 수 있는 형태로 구성해서, 사용자가 공진하는 주파수를 변경할 수 있도록 한다. 이것을 납치해서 방송을 변형하는 경우도 있다. 전파납치 참조. 2. 주파수별 용도[편집]전파의 주파수별로 사용 용도를 정하는 것을 주파수 분배(frequency allocation)라고 하며 주파수 분배는 각 국가별로 서로 다르다. 예를 들면 대한민국에서 VHF FM 라디오용도로 88~108MHz까지 할당하는 데 비해 일본은 76~95MHz가 할당되어 있는 식이다. 당연히 (일반적인) 일본 내수용 라디오로는 대한민국에서 95MHz보다 높은 주파수의 FM 라디오 방송을 청취할 수 없다.[3] '와이드 FM' 대응 기기 중 108MHz까지 청취 가능한 제품이 있기는 하다.
3. 주파수 할당[편집]사용 용도가 정해졌으면 누가 실제로 어떤 주파수를 사용할 것인지 정해야 사용할 수 있는데 이것을 주파수 할당이라고 한다. 해당 주파수를 사용하려고 하는 기관, 단체, 법인, 개인은 과학기술정보통신부에 허가를 받아야 한다. 하지만 혼신의 우려가 현저히 낮은 소출력 기기까지 모두 허가를 받고 사용하는 것은 비효율적이기 때문에 특정 주파수 대역에서 조건을 만족하는 경우에는 허가 없이 자유롭게 사용할 수 있다. 이러한 주파수 대역을 비면허 대역이라고 한다. 단 이 경우에도 원칙적으로는 사용하는 기기의 전자파적합인증이 되어 있어야 한다. 예를 들면 2.4GHz 대역은 전 세계적으로 자유롭게 사용할 수 있고, 또 적절한 대역에 걸쳐 있는 몇 안 되는 주파수 대역 중 하나로, ISM Band(Industry-Science Medical Band) 중 하나에 속한다. 따라서 산업용, 과학용 혹은 의학용으로 쓴다고 하면 출력 제한(출력 제한은 어떤 장비를 사용하느냐에 따라 출력 제한이 달라지므로 ISM Band에 관한 문서를 참고하라)하에 제한 없이 쓸 수 있다. 문제는 다른 ISM Band는 주파수 대역이 너무 높거나 낮아서 그동안 사용하기 힘들었고, 따라서 수많은 무선 장비들이 이 대역에 몰려 들어서 신호 간섭 및 포화 문제가 일찍부터 발생했다. 나라별로 ISM Band를 사용하는 장비라 할지라도 출력 제한이 서로 다른 경우도 존재하지만, 이미 많은 장비가 사용하고 있기 때문에 단순한 출력 규제만으로는 역부족이다. 블루투스와 Wi-Fi가 2.4GHz 대역을 공유하는데, Co-existance 등 대역을 공유한다고 가정하고 간섭을 피하기 위한 기술이 없는 것은 아니지만 전파 간섭을 완전히 피할 수는 없다. 간섭을 피하기 위해서 2.4GHz 이외의 ISM Band를 사용하는 한 가지 사례는 5GHz 기반 Wi-Fi인 802.11a/ac이다. 3.1. 이동통신 서비스용[편집]2019년 4월 이동통신사에 할당된 주파수와 사용처의 자세한 내용은 이동통신 주파수 문서를 볼 것. 3.2. 비면허 대역[편집]무선국 허가 없이 사용할 수 있는 주파수 대역. 허가 없이 개설할 수 있지만 대부분 출력 한도가 낮은 편이다. 예시로는 CB/FRS 생활 무전기, 무선 전화기, 무선 마이크, RFID용 주파수와 아래의 ISM 밴드 등이 있다. 3.2.1. ISM 밴드[편집]ISM 밴드(industrial, scientific and medical bands)라 하여 산업용/과학용/의료용 비통신 전파응용설비를 위해 국제 분배된 주파수 대역으로, 같은 대역에서 운용하는 통신 설비의 경우 출력이 큰 전파응용설비들의 특성을 고려하여 상호 간섭을 감수하는 조건에서 운용되게 된다. 이 특성을 이용하여 어차피 간섭을 감수할 수밖에 없는 소출력 비면허 장비들이 이 대역을 많이 쓰게 됐는데, 대표적인 것이 Wi-Fi/블루투스가 이용하는 2.4GHz, 과거 무선 전화기용 902MHz 등이 있다. ITU-R의 전파규칙 5.138, 5.150, 5.280에 의해 정의되어 있고, 국제 공용이긴 한데 일부 대역은 국가별로 자국 내 상황에 따라 달라진다. 규정된 대역은 다음과 같다.
4. 여담[편집]전리층을 거의 뚫지 못하는 중파방송과 단파방송은 차치하더라도[6] 이 때문에 중파 대역인 인류가 쏘아보낸 최초의 전파는 우주에서 수신할 수 없다. 대신 중파과 단파는 전리층을 통해 지구 내에서의 원거리 수신이 가능하다. 심지어 단파는 지구 반대편까지도 도달할 정도. 설명을 쉽게 하자면 해당 링크에서는 전자기력(전기력+자기력)이 이 법칙을 만족한다고 쓰여 있는데 전자기력이 미치는 범위인 전기장과 자기장이 합쳐진 것이 전자기파이기에 전자기파 역시 해당 법칙을 따른다고 볼 수 있다. 5. 관련 문서[편집][1] 파장 1mm~1m의 전파. UHF~EHF 범위로서, 길이단위와는 무관하다.#[2] 300GHz~3THz[3] '와이드 FM' 대응 기기 중 108MHz까지 청취 가능한 제품이 있기는 하다.[4] ex)우주배경복사 등[5] ISO/IEC 14443, FeliCa[6] 이 때문에 중파 대역인 인류가 쏘아보낸 최초의 전파는 우주에서 수신할 수 없다. 대신 중파과 단파는 전리층을 통해 지구 내에서의 원거리 수신이 가능하다. 심지어 단파는 지구 반대편까지도 도달할 정도.[7] 설명을 쉽게 하자면 해당 링크에서는 전자기력(전기력+자기력)이 이 법칙을 만족한다고 쓰여 있는데 전자기력이 미치는 범위인 전기장과 자기장이 합쳐진 것이 전자기파이기에 전자기파 역시 해당 법칙을 따른다고 볼 수 있다. 이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-12-16 04:51:56에 나무위키 전파 문서에서 가져왔습니다. |