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[IT 이야기] 안테나
뉴스천지  |  newscj@newscj.com
2017.09.10 14:28:08    
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김홍철 한국기술금융협회 IT 전문위원

   
 

필자의 ‘전자기파’란 이전 칼럼에서 소개드린 바와 같이, 현 세대는 눈에 보이지는 않지만 무수한 전자기파의 흐름 속에 생활하고 있다. TV, 휴대폰, 컴퓨터, 전등, 에어컨 등 우리 눈에 보이는 전기를 이용한 생활용품 모두는 전자기파(전파)를 방출하고 있으며, 특히 휴대폰과 같은 무선통신은 전파가 없이는 구현될 수 없기에 이는 인간의 삶에 필수적인 요소가 돼 버렸다. 우리가 무심하게 지나쳐 잘 인식하지 못하고 있으나 실상 1인당 1대 이상의 휴대폰이 보급되어 있는 현 시점에서, 데이터나 통화를 원활히 하고자 통신사업자들은 빌딩 옥상, 건물 내·외벽, 전주 등에 각종 안테나를 경쟁적으로 설치해 신호전파를 이용자들에게 공급하고 있다.

대표적 무선통신 수단인 휴대폰을 예로 들면 개인들이 소지한 휴대단말은 통신사업자가 설치한 기지국안테나와 주기적으로 신호전파를 교환해 자신의 위치를 알리고, 기지국 안테나는 이를 인식해 개인들에게 데이터나 통화음을 전달하는 역할을 한다. 휴대폰을 이용한 통화, 데이터 송·수신 등이 이루어지기 위해서는 이러한 신호를 실은 전파 전송을 위한 안테나의 역할이 필수적이라는 것을 알 수 있다.

이같이 안테나의 역할은 초단파와 같은 라디오주파수대의 전기신호를 전자기파로 바꾸어 발신하거나 혹은 반대로 전자기파를 전기신호로 바꾸는 역할을 하는 것이다. 라디오 안테나를 최초로 발명한 사람은 러시아 엔지니어인 포포프 스테파노비치인데 최초의 안테나는 번개가 내려치는 강력한 전자파를 이용해 전기에너지를 이용했다고 한다. 그러나 장거리 무선통신의 기초를 이룬 현대화 안테나의 최초 발명자는 이태리 볼로냐 출신의 전기공학자인 조반니 마르코니(G. Marconi; 1874~1937)에 의해서였다. 부유한 집안 출신 덕분으로 기초과학 분야의 명문인 볼로냐대학 교수에게 개인적으로 사사받은 경험을 통해 전자기파에 관심을 가졌던 그는, 이후 리보르노 공과대학에 진학해 맥스웰의 ‘전자기파 이론’을 실험으로 증명한, 이른바 ‘헤르쯔파’를 발견한 독일 물리학자 하인리히 헤르쯔의 연구결과를 통해 전자파를 이용한 무선통신의 가능성을 예측했고, 이에 대한 가능성을 실현하고자 지속적인 이론학습과 연구를 거듭했다.

그러나 전파를 이용한 통신을 구현하고자 했던 그의 연구가 정작 자신의 조국인 이태리에서는 큰 관심을 얻지 못하자 영국으로 건너간 그는 결국 도버해협을 경유해 영국과 프랑스 간 무선통신을 성공시켜 그의 안테나 연구를 입증시켰으며, 그 공로로 1909년 노벨 물리학상을 수상하게 된다. 비록 노년에는 무솔리니의 파시스트당에 입당해 극우파시즘을 옹호하는 결정적 오점을 남기기도 했지만, 무선통신 분야, 특히 안테나를 이용한 장거리 무선통신 개척자로서 영구히 그 이름을 남기게 됐다.

마르코니가 발명한 최초의 안테나는 무선신호를 좀 더 잘 수신할 수 있도록 코히러라는 장치를 부착한 수직형 안테나였는데, 기술이 점차 발전해 가면서 점차 소형화, 다양화되고 좀 더 특수한 기능들이 추가됐다. 안테나의 모양도 평지, 산악, 도심지, 지하 등 설치장소의 특징에 따라 전자파 신호를 보다 더 잘 수신하기 위해 접시모양, 칼모양, 고리모양 등의 비행기 안테나에서부터 쇠고랑 모양의 TV안테나, 레이더 반사경식 안테나, 지향성안테나 등 다양한 특수 안테나들이 만들어졌다. 많은 이용자들이 동시에 접속해 수신신호가 저하되는 것을 방지하고자 무선접속기술도 발전해 최근에는 송신 및 수신에 여러 개의 안테나를 사용하여 용량을 확대시켜 네트워크 속도를 높이는데, 다수의 장치이용자들에게 동시에 데이터를 전달할 수 있어, 원하는 정보를 신속하게 다운로드하면서 휴대폰이나 패드 등 이동장치와 끊임없이 연결을 유지 가능하게 하는 MIMO(Multipl Input and Multiple Output)라는 최신 접속기술을 사용하고 있다.

또한 휴대폰통신, 와이파이(Wi-Fi)라 불리는 근거리무선랜 접속장치망을 KT, SKT, LG 등 통신사업자들이 중복투자를 통한 손실을 막고자 상호 개방하자는 데 동의하고, 로밍, 단말인식 등 안테나 공동이용방안을 정부 주재 하에 적극 검토하고 있다.비록 인공지능, IoT 등 4차 산업혁명의 주요 산업군으로 거론되진 않지만 미래 안테나산업에 대한기술과 시장 확장성은 매우 크다고 전문가들은 예측하고 있다. 즉 IoT와 같은 사물인터넷 사회의 완벽한 협력재가 될 수 있다는 것이다. 틈새 전략산업으로서의 안테나 산업발전을 기대해 본다.

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