최초로 무선 통신을 발명한 물리학자들
어렸을때 종이컵을 사용한 전화기를 만들어 보신적 있으신가요? 종이컵 두개와 실로만 연결된 전화기이지만 신기하게도 친구의 목소리가 종이컵안에서 들리는 경험을 한 기억이 납니다. 이렇듯 과거 우리가 전화통화를 할 수 있었던 것은 유선을 통해 전달되는 신호라고 알고 있는데요. 하지만 시간이 흘러 무선전화기가 출시되었으며 지금은 휴대전화를 사용하여 언제 어디서든지 의사소통이 가능한 시대가 되었습니다.
하지만 이러한 무선 통신의 시초에는 무선 전신이 있었는데요. 이 무선 전신은 1900년대 초에 발명된 발명품이기도 합니다. 무선통신의 정의를 살펴보면 둘 또는 그 이상의 지점 사이에 전기 전도체의 연결 없이 정보를 전송하는 것을 말하는데요.이는 전자기파를 이용한 통신 방법과 가청주파수를 넘는 초음파 영역을 이용한 통신 방법으로 일반 신호를 고주파와 합성하여 전파를 이용하여 전송하고 수신 측에서 받은 신호를 처리하여 다시 원래의 신호로 바꾸어 주는 방법을 말합니다.
무선 통신의 역사를 살펴보면 아메리카 원주민의 연기 신호, 조선시대의 봉화와 같은 고전 통신 방식도 한 범주가 될 수 있는데요. 전화와 같은 유선 통신에 반대되는 개념으로 모스부호를 이용한 무선 전신이 시초입니다. 이후 라디오와 같은 무선 기술의 발달로 무전기가 사용되었으며 20세기 중반가지는 일반인이 사용할 수 있었던 HAM이 대표적입니다. 20세기 후반에는 이동통신의 보급이 되면서 무선 통신 이용자가 급증하게 되어 지금은 영상이나 데이터 전송이 가능하게 되었습니다. 최초로 무선 전신을 발명한 사람은 마르코니 후착 굴리엘모 조반니 마리아 마르코니라는 물리학자였습니다. 그는 1874년 4월 25일 이탈리아 왕국 볼로냐 근교에서 태어났습니다.
그는 볼로냐와 피렌체에서 교육을 받았으며 리보르노의 기술학교에서 물리학 공부를 하였습니다. 그곳에서 전자기파 기술을 연구하였고 1895년 마르코니는 볼로냐 근처에 있던 아버지의 간단한 도구로 헤르츠의 전자기파 이론에 입각한 실험을 하였습니다. 그는 유도 코일과 불꽃 방전기와 수신기가 달린 기구를 실험에 사용하였으며 짧은 거리에서 실험을 한후 이후 코히러를 개량하여 안테나를 추가하여 신호 전달의 범위를 증가시키게 되었습니다. 이러한 실험을 연속적으로 행하여 무선 전신 장치를 개발했으며 영국에서 특허를 얻어내게 됩니다.
당시 영국 해군 대연습에서 약 120km 거리의 통신에 성공하였으며 1899년에는 무선 통신기를 사용하여 영국에서 등대선 구조에 처음으로 성공하게 됩니다. 그는 1901년 대서양을 사이에 두고 행한 통신에 성공하여 그때 부터 무선이 각종 통신분야에 사용하게 됩니다. 1907년 유럽과 미국 사이에 통신 사업이 시작되었으며 1909년 독일의 카를 페르디난트 브라운과 함께 노벨 물리학상을 공동으로 수상하게 됩니다. 독일의 카를 페르디난트 브라운은 1850년 6월 6일 미국 뉴욕주 브루클린에서 출생한 독일의 물리학자입니다.
그는 전파를 받아 영상으로 바꾸는 ‘브라운관’을 최초로 발명하였으며 마르부르크 대학과 베를린 대학에서 공부를 한후 각종 대학에서 교수로도 활동했습니다. 그가 발명한 브라운관은 무선 통신의 발전에 큰 공헌을 하게 되었는데요. 이 뿐만 아니라 열역학에 관한 연구와, 전위계, 오실로그래프 등을 발명하여 전자기학의 분야에 큰 업적을 달성한 인물이기도 합니다. 그가 브라운관을 발명하게 된것은 현이나 탄성체의 진동에 관한 것이었으며 1898년 부터 무선통신 연구에 전념하게 되면서 고주파 전류를 이용하여 수중에서 모르스 부호를 받는 실험이나 전파에 지향성을 갖게하는 발신과 수신 실험을 하기도 했습니다.
이렇듯 사람들이 말하고 듣는 소리에는 주파수라는 것이 존재합니다. 주파수는 진동운동에서 물체가 일정한 왕복운동을 지속하여 반복할때 단위시간당 일어난 횟수를 말하는데요. 쉽게 풀어보면 1초에 몇번 떨리는 지를 나타낸것이라고 합니다. 우리가 듣는 음악을 스펙트럼화 하면 진동수의 웨이브 파장이 표현되는데요. 이러한 단위를 헤르츠라고 하며 사람이 말을 할때 성대를 통해 울림이 발생하게 되고 이러한 울림이 공기를 매체로 하여 상대방의 고막에 전달이 됩니다. 이 소리의 떨림을 귀로 감지하고 소리를 들을 수 있게 되는 것인데요.
따라서 소리란 뭔가에 부딫혀서 소리를 발생하게 되는것이며 동물이나 인간의 고막이라는 기관을 통해서 소리로 인식되게 됩니다. 요즘에는 통신장비의 기술이 지속적으로 발전하게 되어 지구 정반대편에서 전화를 걸어도 옆에 있는 것처럼 깨끗한 음질로 통화가 가능합니다. 주파수의 대역에 따라 신호가 갖게 되는 특성이 다르며 주파수는 파장과 반비례하게 되는데요. 낮은 주파수 대역은 속도가 떨어지는 대신에 파장이 길게 나타나기 때문에 장애물이 생기더라도 자연스럽게 굴곡되어 먼거리까지 전파가 가능합니다.
하지만 반대로 주파수가 높은 경우는 대량의 데이터 전송이 가능하다는 장점이 있지만 직진성이 증가하기 때문에 장애물이 생기면 반사되어 수신거리가 짧아지는 단점이 있습니다. 따라서 낮은 주파수는 원거리 까지 도달하는 항공기나 선박등의 안내용으로 사용되며 이동통신이나 무선 랜은 높은 주파수 대역을 사용하고 있습니다. 이렇듯 소리는 정보를 전달하거나 의사소통을 하는데 필수적인 매체라고 생각되는데요. 시각과 함께 인류의 역사에서 빼놓을 수 없을 정도로 중요한 발견이 무선 통신이라고 생각합니다.
댓글