10. 통신 시스템

10. 통신 시스템

 

통신 시스템의 기초 통신은 정보를 한 지점에서 다른 지점으로 전달하는 과정을 의미하며, 이는 인류 문명이 발전하는 데 결정적인 역할을 해 왔다. 전기통신 기술이 본격적으로 등장하기 전에도 사람들은 봉화나 기마 전령, 서신 등을 활용해 정보를 주고받았지만, 전자공학과 정보통신 기술이 발달하면서 오늘날의 유선 통신, 무선 통신이 자리 잡게 되었다. 이번 장에서는 통신이란 무엇이며, 송신과 수신 과정이 어떤 원리로 이뤄지는지, 그리고 Wi-Fi, 블루투스, 5G 같은 대표적인 기술이 어떠한 개념을 기반으로 작동하는지 살펴보겠다.

 

10.1 유선통신

유선 통신은 말 그대로 물리적 전선이나 광케이블을 통해 신호를 전달하는 방식을 뜻한다. 전화선, 광섬유 케이블, 이더넷 케이블 등이 유선 통신 매체의 예시다. 이러한 매체는 전기적 또는 광학적 신호를 안정적으로 전달하므로, 높은 데이터 전송 속도와 보안성을 확보하기 쉽다는 장점이 있다. 반면 설치 비용이 많이 들고, 지역이나 환경적 제약으로 인해 선로를 깔기 어려운 경우가 많다. 광케이블은 빛을 통해 정보를 전송하기 때문에 전기적 간섭이 거의 없고 장거리 전송에 유리하지만, 제작과 설치 비용이 만만치 않은 편이다.

 

10.2 무선통신

무선 통신은 전파나 빛 같은 매체를 통해 공중으로 신호를 전송하는 방식을 말한다. 전파는 전자기파의 일종으로, 일정 주파수 대역을 사용해 데이터를 실어 나른다. 전파를 수신하기 위해서는 안테나가 필요하며, 주파수에 따라 전파 특성과 커버리지가 달라진다. 무선 통신은 물리적 선로가 필요 없으므로 설치와 확장이 용이하지만, 공기 중 전파 간섭이나 전파 세기 감소(페이딩) 문제 등에 대비해야 한다. 모바일 통신, 위성 통신, 방송 등은 모두 무선 통신 기반으로 작동하며, 최근에는 IoT 기기나 자율주행차 같은 분야에서도 무선 통신이 중요한 인프라가 되고 있다.

 

10.3 통신시스템

통신 시스템은 송신, 전송, 수신의 세 과정으로 간단히 구분할 수 있다. 먼저 송신 측에서는 보낼 정보를 디지털 혹은 아날로그 신호 형태로 변조하거나 부호화하여 매체에 실어 보낸다. 전송 과정에서는 변조된 신호가 유선 혹은 무선 링크를 통해 전달되는데, 이때 잡음이 끼거나 신호 세기가 약해져서 데이터가 손상될 수 있다. 마지막으로 수신 측에서는 들어온 신호를 복조 또는 복호화해 원래의 정보로 되돌린다. 이를 위해 송신 측과 수신 측은 같은 프로토콜이나 변복조 방식을 사용해야 한다. 예컨대 디지털 통신에서는 각 비트를 대표하는 파형을 정해 두고, 수신기에서 이를 정확히 판별하도록 설계한다.

 

10.4 Wi-Fi

Wi-Fi는 무선 랜(Local Area Network) 기술의 일종으로, 일정 반경 내에서 고속 데이터 전송을 가능하게 한다. 2.4GHz나 5GHz 주파수 대역을 주로 사용하며, 라우터(액세스 포인트)와 단말기 사이에서 암호화된 무선 신호를 주고받는다. 와이파이는 초기에 11Mbps급(802.11b) 속도로 시작했지만, 이후 802.11ac 나 802.11ax(Wi-Fi 6)에 이르러 수백 Mbps에서 수 Gbps까지 속도가 대폭 향상됐다. 무선 주파수를 활용하는 만큼 주변 기기와의 간섭이나 거리에 따른 속도 저하가 발생하기도 하지만, 설치가 간단하고 여러 기기를 동시에 연결하기에 적합해 가정과 사무실, 공공장소 등에서 널리 사용된다.

 

10.5 블루투스(Bluetooth)

블루투스는 근거리 무선 통신 기술로, 주로 2.4GHz ISM 대역을 사용해 짧은 거리(수 미터~수십 미터) 안에서 데이터를 교환한다. 와이파이보다 소비 전력이 낮으며, 페어링 과정을 통해 여러 기기를 간단히 연결할 수 있어 무선 이어폰, 키보드, 마우스, 웨어러블 디바이스 등에 많이 쓰인다. 블루투스의 최신 버전은 오디오 품질이나 데이터 전송 속도, 연결 안정성을 개선하고, 블루투스 저에너지(BLE) 모드로 초저전력 센서 기기를 지원한다. 가까운 거리에서 다양한 기기를 연결하는 용도로는 매우 편리하지만, 대역폭이 제한되어 있어 대용량 데이터를 전송하는 데는 적합하지 않다.

 

10.6 5G

5G는 5세대 이동통신 기술로, LTE(4G) 이후 등장한 차세대 무선 네트워크 표준이다. 기존 세대와 달리 초고속, 초저지연, 초연결을 목표로 설계되어 자율주행, 스마트 공장, 원격 의료, AR/VR 같은 미래 산업 및 서비스의 핵심 인프라가 될 것으로 기대된다. 5G는 mmWave(밀리미터파) 대역 등을 활용하여 이론상 최대 수십 Gbps급 속도를 낼 수 있으며, 네트워크 슬라이싱이나 MEC(Multi-access Edge Computing) 같은 개념으로 사용자 맞춤형 품질 보장을 구현한다. 다만 주파수가 높을수록 전파 도달 거리가 짧아지고 장애물에 취약해, 기지국 밀집도와 보조 기술이 필요하다는 과제가 있다.

 

마치며... 

정리하자면 통신은 유선과 무선이라는 물리적 매체를 통해 정보를 송신하고 수신하는 기술이며, 그 과정은 변조와 복조라는 핵심 원리에 의해 이뤄진다. 유선 통신은 안정성과 보안성이 뛰어난 반면 설치에 제약이 따르고, 무선 통신은 설치가 간편하지만 전파 간섭이나 신호 세기 문제를 해결해야 한다. Wi-Fi, 블루투스, 5G 같은 다양한 통신 기술들은 각자 추구하는 범위와 속도, 전력 특성에 맞춰 설계된 결과물로, 일상생활과 산업 전반에 깊이 침투해 있다. 앞으로도 통신 속도와 품질 요구가 계속 높아질 것이며, 인공지능·IoT·빅데이터 같은 분야와 결합해 새로운 서비스가 창출될 전망이다. 결국 통신 시스템의 이해는 현대 사회의 디지털 인프라를 파악하고, 나아가 미래 기술을 주도하기 위한 핵심 토대라 할 수 있다.