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RF 무선통신에서 사용하는 주파수
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승인 2002.10.02  12:55:41
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RF 무선통신에서 사용하는 주파수

가정용/컴퓨터용 RF에서 사용할 수 있는 무선 주파수 대역

우리가 흔히 보는 가전/전자기기의 RF 무선통신에서 사용하는 주파수는 일정 대역이 정해져 있다. 이들 대역은 27MHz, 900MHz, 2.4GHz, 5~6GHz 대역이다.

이 부분만을 사용하는 까닭은 이들 대역이 별도의 허가(License)를 필요로 하지 않는 면허 불필요(unnecessary license) 주파수대, 약칭 UL이기 때문이다. UL은 국제전기통신조약을 근거로 한 협정에 정해져 있는 내용이기 때문에 전 세계적으로 거의 유사하게 적용된다.

 

주파수대(周派數帶, Frequency Band)

전파를 주파수에 의하여 분류했을 때, 유사한 성질을 나타내는 주파수의 영역을 의미한다. 전파라는 것이 사방으로 퍼져나가는 것인만큼, 제약없이 사용하게 되면 타인에게 의도하지 않은 해를 입히거나 혼선을 만들어낼 수 있기 때문에 국제전기통신조약에는 주파수대를 구분하여 각 주파수대의 전파 이용목적에 적합하고 효율적이며, 타 전파로부터 방해받지 않고 타 전파를 방해하지 않도록 할당하고 있다.

국제적으로 사용되는 주파수대는 파장의 길이와 주파수에 따라 초장파(VLF; Very Long Frequency), 장파(LF; Long Frequency), 중파(MF; Medium Frequency), 단파(HF; High Frequency), 초단파(VHF; Very~, UHF; Ultra~, SHF; Super~), 극초단파(EHF; Extreme~) 등으로 나뉜다.(흥미로운 것은 영어권에서는 주파수를 사용해서 분류하는데, 한자어권에서는 파장을 사용해서 분류한다)

파장이 길수록(즉, 주파수가 낮을수록) 직진성보다는 반사/굴절성이 높아지기 때문에 VLF의 경우 지구의 표면과 대기에 반사되는 것을 반복하며 지표를 따라 전파된다. 이러한 특성으로 선박 등에서 사용되곤 한다. 중파/단파 등은 등은 지표 200km 상공의 전리층에서 반사되는 특성으로 장거리 통신이 가능하여 라디오 전파에 널리 사용된다. 한편, 파장이 짧을수록(주파수가 높을수록) 직진성이 커지며, 높은 주파수로 인해서 대량의 데이터를 전송할 수 있다. 그래서 VHF 이상의 초단파는 TV 방송이나 위성통신 등에 사용된다. 대신, 대기에서 반사하지 않고 그대로 우주로 뚫고 나가기 때문에 이를 지구권역에 전달하기 위해서는 위성을 사용해 중계하는 송신이 필요하다. 또한 매우 파장이 짧은 초단파나 극초단파의 경우 높은 직진성으로 인해 매우 높은 해상력을 가지므로 레이더 등에 사용된다.

이러한 주파수 중에는 이상과 같은 일반 명칭 이외에 다음과 같은 국제적으로 통용되는 특정주파수도 있다. 즉 긴급통신용 주파수는, 선박 등의 구조를 구하는 SOS 또는 OSO신호를 위한 것인데 MF대인 500 kHz 또는 2,182 kHz를 할당하고 있다. 이들 주파수는 SOS 발신 등 긴급시 이외의 사용은 허용되지 않으며, 특정시간대는 전세계의 해안국과 선박이 듣도록 되어 있다. 이 밖에 허가를 요하지 않는 주파수대는 트랜시버 등 일반 대중이 간편하게 휴대 ·사용할 수 있는 통신기를 위하여 27 MHz와 40 MHz 등을 개방해 둔 것인데, 이것을 특히 면허 불필요(unnecessary licence) 주파수대라 명명하고, UL로 약칭한다.

-참고 : 두산세계대백과사전

이들 UL 외의 다른 주파수대를 사용하기 위해서는 전파관리국 등에 등록해서 사용해야 한다. 그런데, 마우스나 키보드, 무전기 등을 여기에 죄다 등록해서 사용할 수는 없는 일이기에, 이 부분은 허가가 필요하지 않은 대역인 UL을 사용하는 것이다. 그 중에서도, 컴퓨터용 마우스/키보드에 가장 많이 사용되는 주파수대는 27MHz이다. 그리고 간헐적으로 2.4GHz가 사용된다.


AOpen RO-45G 무선마우스에서 볼 수 있는 클럭 발생기(clock generator)
유심히 보면 27.045MHz라는 글자를 볼 수 있다.

27MHz 대역을 사용하는데에는 다음과 같은 이유가 있다.


900MHz 대역을 썼다가는 이런 전화기와 혼선이 생길지도 모른다. 사진은 LG 전자의 900MHz 무선전화기인 테크폰 900

우선, 900MHz 대역에 대해서 생각해보자. 이 대역은 혼선의 가능성이 높다. 흔히 사용하는 무선전화기의 주파수대가 바로 900MHz이다. 또한 이러한 무선전화기들은 높은 출력으로 인해서 꽤 먼곳까지 전파가 도달한다. 광고에 나오는 1km 내지는 동네슈퍼 등은 슈퍼 바로 앞에있는 동에 살지 않는한 좀 어려울것이겠지만, 여하튼 최소한 두세집 건너까지는 충분히 도달한다. 그래서 혼선을 막기 위해서 다양한 채널을 가지고 있다. 만약 무선 마우스/키보드가 이 주파수대를 사용하면 옆에서 전화를 하는 동안 마우스 커서가 춤을 추는 현상을 보게 될지도 모른다.

또한, 구현비용이 비싸진다. 물론 900MHz를 사용함으로써 좀 더 멀리서도 사용할 수 있게 될지도 모르지만, 마우스나 키보드를 시스템에서 수십m 떨어져서 사용할 필요성도 없거니와, 900MHz 주파수를 사용하는데 필요한 TDMA(Time Division Multiple Access : 시분할 다중접속) 회로나 스프레드 스펙트럼 구현에 들어가는 비용이 27MHz 주파수에 비해 매우 비싸다. 또한 높은 주파수로 인해서 배터리 소모량이 많아져서 이 역시 장기적으로는 비용적인 단점에 해당한다.

뿐만 아니라, 900MHz를 사용하지 못하는 국가가 있다. 27MHz는 전 세계적으로 UL로 지정된 주파수이지만, 900MHz는 일부 국가에서만 사용할 수 있다. 이것은 여러 나라에 판매하는 것을 목적으로 하는 기기의 제작에 가장 장애가 되는 요소이다.

5~6GHz 대역을 사용하지 않는 이유는, 여러가지가 있겠지만 무엇보다도 '그렇게 높은 대역까지는 굳이 필요하지 않기 때문'이다. 2.4GHz로도 충분히 높은 대역폭 등을 확보할 수 있기 때문이기도 하며, 높은 주파수로 인한 배터리 사용시간의 희생이 지나치게 큰 탓이다.

각 주파수별 특징과 용도

이상에서, 컴퓨터 주변기기에서 사용할 수 있는 무선주파수는 27MHz와 2.4GHz라고 하였다. 그런데, 2.4GHz에는 일반적인 RF 외에 블루투스(Bluetooth)가 존재한다. 즉, 2.4GHz 대역의 제품이 곧 블루투스라고 생각하는 것은 곤란하다.(물론 제조사가 마음만 먹으면 동일 주파수 대역이므로 약간의 제품수정을 통해서 호환되게 만들수는 있겠지만..) 이들의 특징을 간단히 정리해보자.

주파수

전파도달거리

예상배터리수명

적용사례

27MHz

~2m

2~3개월

대다수의 무선 마우스/키보드 제품군

2.4GHz

~7m

최대 70시간

로지텍 윙맨 코드리스 럼블패드
로지텍 프리덤 코드리스 조이스틱
그 외 일부의 무선 마우스 제품군

Bluetooth(2.4GHz)

~10m

최대 70시간

로지텍 코드리스 프레젠터
각종 블루투스 적용 제품군

27MHz는 가장 많은 마우스/키보드에서 널리 사용되는 주파수이다. 다른 주파수들에 비해서 낮은 대역이기 때문에 전파도달거리가 2m 정도로 짧다. 대신, 배터리 수명이 1.5V 알카라인 AA전지 2개를 기준으로 약 2~3개월 정도이다.(마우스 기준. 키보드는 이보다 짧다) 별다른 표기가 없는 RF 타입 무선 키보드/마우스 제품군은 모두 27MHz를 사용한다고 보아도 무방하다.

2.4GHz 대역의 특징은 보다 많은 정보를 전달할 수 있기 때문에 각종 입력장치를 보다 섬세하게 만들 수 있다는 데에 있다. 그래서 고감도 마우스나, 높은 감도를 필요로 하는 고급 무선 조이스틱/패드 제품군에 2.4GHz의 무선주파수가 사용된다. 높은 주파수로 인하여 전파도달거리도 7m로 늘어났다. 그래서 대형 화면을 두고 약간 멀리 떨어져서 게임 등을 보다 편하게 즐길 수 있는 등의 잇점을 가진다. 높은 주파수 대역과 긴 전파도달거리에 대한 반대급부로써 배터리 수명이 줄어들었다. 27MHz에서 2~3개월이었던 배터리 수명은 2.4GHz에서는 최대 70시간(3일)로 줄어들었다. 만약 조이스틱/패드 등에서 진동기능을 사용할 경우 그 수명은 더욱 줄어든다.

또다른 2.4GHz 대역폭인 블루투스는 비단 이러한 입력장치 뿐만 아니라 다양한 용도로 사용된다. 근거리의 간단한 네트웍부터 시작하여 소형 무선장비 등이 바로 블루투스의 대상 시장이 되는데, 키보드나 마우스의 경우 아직 2.4GHz 대역 제품군이 보급되어 있지 않아서 블루투스 타입의 키보드/마우스는 보기 어렵다. 다만, 먼 거리에서 보다 정확히 동작시키는 것이 필요한 프리젠테이션 환경 등에 사용되는 제품군에는 채택되어 있다. 블루투스는 최적화된 설계와 2.4GHz라는 높은 주파수 덕에 많은 정보를 전달할 수 있고 전파도달거리는 10m로 매우 길지만 이 역시 배터리를 사용할 경우 매우 짧은 배터리 수명만을 갖는다. 그래서 블루투스 기기는 직접 전원을 공급받거나 혹은 충전식으로 사용하는 경우가 대부분이다.

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