전파

최근 편집일시 :

  • (동음이의어): 전달하여 퍼뜨림

전자기파·빛의 종류
이온화 전자기방사선
비이온화 전자기방사선
⟵ 짧은 파장, 높은 진동수
한자


영어
radio wave

1. 개요
2. 주파수별 용도
3. 주파수 할당
3.1. 이동통신 서비스용
3.2. 비면허 대역
3.2.1. ISM 밴드
4. 여담
5. 관련 문서



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], 테라헤르츠파[2] 등으로 다시 나뉜다.

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. 적외선보다 파장이 길지만 매우 짧은 파장의 전파는 회절하지도 않고 전리층에 반사되지도 않아서 직선거리로밖에 전달이 안 된다.

전파는 무선 통신, 방송, 레이더항법 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 콘덴서코일을 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] 반대로 한국 내수용 라디오를 이용해서는 일본에서 88MHz 보다 낮은 주파수의 FM 라디오를 청취할 수 없는 것. 대한민국의 주파수 분배는 과학기술정보통신부에서 담당한다.

파일:대한민국 전체 주파수 할당표.png
대역
주파수 / 공기 중 파장
대표적인 사용처
-
3 Hz 미만
100,000 km 이상
인공 및 자연의 전자기파 잡음[4]
ELF (Extremely low frequency)
3~30 Hz
100,000 km~10,000 km
잠수함의 통신
SLF (Super low frequency)
30~300 Hz
10,000 km~1000 km
잠수함의 통신
ULF (Ultra low frequency)
300~3000 Hz
1000 km~100 km
잠수함의 통신, 지하광산간 통신
VLF (Very low frequency)
3~30 kHz
100 km~10 km
대한민국에서 9kHz 이하는 미분배, 항법, 시간 동기화, 잠수함의 통신
LF (Low frequency)
30~300 kHz
10 km~1 km
항법, 시간 동기화, AM 장파방송, RFID, 라디오비콘
MF (Medium frequency)
300~3000 kHz
1 km~100 m
AM 중파방송(526.5~1606.5), 아마추어 무선(1800~1825)
HF (High frequency)
3~30 MHz
100 m~10 m
단파방송, 생활무전기, 아마추어 무선(3,7,10,14,18,21,24,28), RFID[5], OTH 레이더
VHF (Very high frequency)
30~300 MHz
10 m~1 m
FM방송(88~108), DMB 방송(174~216), 항법(108~118), 항공기의 통신(118~137), 아마추어 무선(50,144~146), 선박통신(156~163)
UHF (Ultra high frequency)
300~3000 MHz
1 m~100 mm
디지털 텔레비전 방송(470~806), RFID(900), 전자레인지(2450), 무선 천문학, 핸드폰(800~900, 1800~2600), Wi-Fi(2400), 블루투스, GPS, 아마추어 무선(430~440,1260~1300,2400~2450), 무선 전화기(1700), 무선모형(72Mhz또는 2.4Ghz)
SHF (Super high frequency)
3~30 GHz
100 mm~10 mm
무선 천문학, Wi-Fi(5), 대부분의 레이다, 통신위성, 위성방송, 아마추어 무선(10.0~10.5,24.0~24.25), 5G
EHF (Extremely high frequency)
30~300 GHz
10 mm~1 mm
무선 천문학/전파천문, 인공위성, 5G, 우주연구, 원격 감지, 밀리미터파 전신 스캐너, 대한민국에서 276GHz 이상은 미분배
레이더, 군용 통신 장비에도 많이 사용하는 IEEE나 NATO 주파수 구분법은 주파수 대역 참조.


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. 하지만 이동 통신사들은 여기에도 LTE 서비스를 끼워 넣기 위해서 LTE-U라는 것을 만들고 있다


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.
주파수 시작
주파수 끝
대역폭
중심 주파수
사용 가능 여부
6.765MHz
6.795MHz
30kHz
6.780MHz
자국 내 상황에 따라 다름
13.553MHz
13.567MHz
14kHz
13.560MHz
전 세계 사용 가능
26.957MHz
27.283MHz
326kHz
27.120MHz
전 세계 사용 가능
40.660MHz
40.700MHz
40kHz
40.680MHz
전 세계 사용 가능
433.050MHz
434.790MHz
1.74MHz
433.920MHz
유럽, 아프리카, 페르시아 만 서쪽의 중동, 구 소련 지역, 몽골만 해당.
그리고 자국 내 상황에 따라 다름.
902.000MHz
928.000MHz
26MHz
915.000MHz
아메리카 대륙, 그린란드, 동쪽 태평양 섬들 중 일부.
2.400GHz
2.500GHz
100MHz
2.450GHz
전 세계 사용 가능
5.725GHz
5.875GHz
150MHz
5.800GHz
전 세계 사용 가능
24.000GHz
24.250GHz
250MHz
24.125GHz
전 세계 사용 가능
61.000GHz
61.500GHz
500MHz
61.250GHz
자국 내 상황에 따라 다름
122.000GHz
123.000GHz
1GHz
122.500GHz
자국 내 상황에 따라 다름
244.000GHz
246.000GHz
2GHz
245.000GHz
자국 내 상황에 따라 다름


4. 여담[편집]


전리층을 거의 뚫지 못하는 중파방송단파방송은 차치하더라도[6], 전리층을 뚫기 시작하는 VHF 대역 이상의 FM 라디오 방송이나 텔레비전의 전파는 빛의 속도로 우주 공간으로 나아간다. SETI 소속 과학자 세스 쇼스탁은 "초창기 TV 방송 전파는 매일 새로운 행성계를 향해 나가고 있다고 생각합니다. 결국 외계인이 잠재적으로 우리의 시청자가 될 확률이 높아지는 셈입니다."라고 밝혔다. 칼 세이건의 소설 콘택트에서도 나온 소재이다. 다만 전파는 전자기파로서 역제곱 법칙[7]에 따라 거리의 제곱에 비례해서 약해지기에 지구에서 20.4광년 떨어진 글리제 581 행성계 등 외계 행성에서 수신한 텔레비전 전파는 지구에서의 수십억 분의 1 정도로 강도가 약해지므로 굉장히 민감한 장비로나 포착할 것이다. 반대로 지구에서도 잡음이 많이 섞인 인위적인 외계 전파를 탐지하는 것은 매우 어려운 실정이다.# 당장 태양계를 막 벗어난 가장 먼 인공 물체인 보이저 탐사선이 있는 곳에서 통신을 할려면 전 지구적 규모인 DSN(심우주 통신망)을 사용해야 할 정도인데 가장 가까운 외계 행성프록시마(4.22광년)는 보이저로도 앞으로 약 7만 년을 더 날아가야 한다. 또한 2023년 10월에 발사된 NASA소행성 탐사선인 프시케를 시작으로 탐사선과의 통신에 레이저를 활용한 DSOC(심우주 광학 통신)를 사용하는 것도 공간상으로 흩어지는 신호를 한 축으로 집중하여 신호 강도를 향상시키기 위해서이다.#

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[5] ISO/IEC 14443, FeliCa[6] 이 때문에 중파 대역인 인류가 쏘아보낸 최초의 전파는 우주에서 수신할 수 없다. 대신 중파단파전리층을 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 전기장자기장이 합쳐진 것이 전자기파이기에 전자기파 역시 해당 법칙을 따른다고 볼 수 있다.


파일:크리에이티브 커먼즈 라이선스__CC.png 이 문서의 내용 중 전체 또는 일부는 2023-12-16 04:51:56에 나무위키 전파 문서에서 가져왔습니다.