알기쉬운 이동통신기술

전파의 출력과 커버리지

석사만세 2023. 1. 30. 10:54

전파는 어떤 세기(출력)을 가지고 안테나로 부터 나가게 됩니다.

통상 출력이 높으면 전파는 보다 멀리가게 되는데 그렇다면 출력을 무진장 높여버리면 좋지 않겠느냐는 생각을 할 수도 있겠죠...

하지만 이게 그렇지 않습니다. 주파수는 제한되어 있는데 어떤 무전기가 무진장 출력을 높여 버린다면 대한민국에서 사용할 수 있는 무전기는 몇대 않될 겁니다. 이게 무슨 의미인가 하면 출력이 높아 멀리 도달하게 되면 같은 주파수를 다시 사용(주파수 재사용)할 수 없게 된다는 뜻입니다. 왜 주파수를 다시 사용 못하냐구요? 그건 앞서 말씀드린 것처럼 동일한 주파수를 사용하게 되면 간섭을 일으키기 때문입니다. 주파수 재사용은 다음 기회에 상세히 설명하겠습니다.

 

대부분의 무선전화기는 0.01Watt(와트라고 읽습니다.)이하이고 예전 아날로그 휴대폰은 0.6Watt, 지금은 휴대폰으로 인해 자취를 감추었지만 카폰은 3Watt, 경찰들의 무전기는 5Watt 정도입니다. 지금 우리가 사용하는 WCDMA나 LTE 스마트폰은 23dBm 그러니까 약 0.2Watt(물론 스마트폰의 출력은 상황에 따라 기지국에 의해 조절됩니다.) 정도입니다.

 

주파수 재사용 문제 이외에 출력이 세면 밧데리의 소모도 많아집니다.

자, 그렇다면 전파의 통달 거리는 출력에 정비례하는 가를 잠시 생각해 보겠습니다. 전파의 통달거리는 출력에 정비례하는 것이 아니라 통상 출력의 제곱근의 값만큼 늘어난다고 생각하면 됩니다. 즉 1Watt 출력을 가진 전파가 1km의 통달 거리를 가진다고 하면 2Watt인 경우는 그 제곱근이 1.414km가 통달되고 3Watt인 경우는 1.732km가 통달된다고 보면 됩니다. 그런데 밧데리 소모는 출력이 2Watt면 1Watt인 경우보다 2배, 3Watt는 3배로 정비례해서 소모됩니다.

 

이러한 문제 때문에 무선통신기기의 전파의 출력은 적절히 조절될 필요성이 있습니다.

일부 무전기 사용자가 불법적으로 출력을 높여서 사용하는 경우가 있는데 정부에서는 전파 감시소를 운영하여 이러한 불법 사용자를 감시하고 있습니다. 불법 사용자를 감시하는 방식은 지향성 안테나를 360도로 빙빙 돌리면서 감시차량을 움직이다 보면 전파수신강도가 가장 센 방향을 찾을 수가 있습니다. 서로 다른 위치에 있는 두 차량에서 전파수신강도가 가장 센 방향으로 직선을 그어 두 직선이 만나는 지점이 불법 사용자가 위치하는 지점이지요.

 

무선은 눈에 보이지 않기 때문에, 주파수나 출력, 점유대역폭, 스퓨리어스 방사, 전자파 장애 등 관리하지 않으면 타인에게 피해를 주는 부분을 규제하기 위한 제도가 있습니다. 그 제도에는 무선국검사, 무선기기 형식검정, 기술기준 확인증명, 전자파 장해검정, 무선국 감시 등이 있습니다. 무선국 검사는 타인에게 영향을 주는 불필요한 전파 발사 여부와 무선국 운용 규정 준수 여부 등을 점검하는 것으로서 준공검사, 정기검사, 임시 검사 등이 있습니다. 무선기기 형식검정이란 항공, 해상기기 등 인명 안전에 관련된 기기의 안정성을 인증하고 무선기기의 성능과 형식을 승인하는 것으로서 형식검정에 합격한 제품만 판매가 가능합니다. 이러한 형식 검정은 전기/전자 제품에도 적용이 되지요. 기술기준 확인증명이란 셀룰러폰, TRS 단말기, 간이 무전기 등 일반인들이 사용하는 무선통신기기가 다른 주파수의 통신에 나쁜 영향을 주는 전파를 발사하지는 않는지, 대역폭, 출력 등이 기준에 맞는지, 점검하는 것입니다. 전자파 장해검정은 무선기기 이외의 기기로부터 발생하는 쓸데없는 전파가 다른 무선통신을 방해하지 않도록 규제치 내의 방사가 이루어지도록 규제하는 것입니다. 휴~ 웬 법이 이렇게도 많은지...

 

그래도 위와 같은 복잡한 허가 절차없이 쓸수있는 전파도 있습니다. 이런 전파를 미약전파라고 하는데 전파의 출력이 미약하여 다른 통신이나 전파 사용에 지장을 주지 않는 낮은 출력의 전파는 제한없이 사용할 수 있습니다. 전파법엔 발사하는 전파가 매우 미약한 무선국은 정부의 허가나 신고없이 사용할 수 있도록 규정되어 있죠. 미약 무선국은 혼신으로부터의 보호가 없고 현행의 허용치로는 통신 거리도 한정되어 있지만 일상 생활에서 많이 쓰고 있습니다. 우리가 횟집이나 고깃집에 가면 테이블에 종업원을 호출할 수 있는 버튼이 부착되어 있는데 이것이 미약전파를 이용한 대표적인 제품입니다. 또한 유아와 보호자에게 일정거리 이상 떨어지면 신호음을 발생시키는 장치가 일본에서 유행한 적이 있는데 이것도 미약전파를 이용한 것이지요.

미약전파 무선국의 기준은 전파의 전계강도의 측정거리가 3m 위치에서 322MHz 미만은 500mV/m 이하, 322MHz 이상 10GHz 미만은 35mV/m이하입니다. 미약전파는 허가없이 사용할 수 있다는 장점은 있으나 출력이 워낙 낮아 사용에 많은 제약이 따릅니다.