[Tech] Fiber Optic Network (2)

[Tech] Fiber Optic Network (2)

[Tech] Fiber Optic Network (2)

지난 글 Fiber Optic Network (1)에서 광통신이 사용되는 이유와 장단점에 대해서 알아보았습니다. 이번에는 광통신이 어떤 원리에 의해서 작동하는지 알아보도록 하겠습니다.

 

Fiber Optic Network는 간단하게 말하면 빛을 이용한 통신 방식입니다. 그럼 빛의 어떤 원리를 사용하는 것일까요?

예전 글 ‘빛의 성질’ 이라는 글에서 빛은 피동이면서 입자로 여러가지 고유한 특성에 대해서 정리한 적이 있습니다. 그 특성중 하나로 빛은 파동의 한 종류로 서로 다른 매질의 경계에서 굴절됩니다. 빛은 굴절률이 작은 물질에서 굴절률이 큰 물질로 진행할 때 입사각과 반사각은 같지만 굴절각은 입사각보다 작아지는 성질이 있습니다.

빛의 굴절

 

빛은 굴절하는 성질에 의해 굴절각이 큰 물질에서 작은 물질로 빛이 입사할 때, 입사각보다 굴절각이 커지게 되면 입사한 빛이 모두 반사됩니다. 이 현상을 전반사라고 합니다.

빛의 굴절 : 전반사

 

이러한 전반사의 원리를 이용한 기술이 바로 광섬유를 이용한 광통신입니다. 광섬유는 전반사 원리를 이용한 빛의 전송체입니다. 광섬유는 굴절률이 높은 매질인 코어와 낮은 매질인 클래딩으로 구성되어 있습니다. 코어를 둘러싼 클레딩은 거울과 같은 역활을 하면서 빛을 반사시키고 반사된 빛은 다시 코어로 들어갑니다. 이런 전반사가 반복되면서 빛의 속도로 전달되는 것입니다.

광통신에 사용되는 빛은 우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역의 적색 바깥 파장인 적외선을 사용합니다. 광섬유를 통해서 전송될 때 감쇄가 가장 작은 파장대가 이 부분입니다. 이 파장대를 나누어 단파장대(850 nm)는 단거리나 저속전송에 사용되고 장파장대(1310 nm)는 중거리와 고속전송에 사용됩니다. 그리고 1550 nm 의 파장은 해저케이블과 같은 아주 먼 거리를 전송하는데 사용됩니다.

 

광케이블은 일반적으로 용도에 따라 ‘싱글모드’와’ 멀티모드’ 두 가지 규격으로 나누어집니다. 싱글모드는 직경이 8~10um로 머리카락의 1/5도 안될 정도로 가는 코어로 이루어져 있습니다. 코어의 직경이 작아지고 굴절율을 적게하여 하나의 빛으로 전달하게 됩니다. 광원도 직진성이 좋은 레이저 광원을 사용합니다. 멀티모드에 비해 전송손실이 적고 장거리 통신에 많이 사용됩니다.

 

멀티모드는 직경이 50 또는 62.5um인 코어를 사용하여 내부를 통과하는 빛이 여러 경로라는 특징이 있습니다. 코어의 직경이 크기때문에 빛이 분산되어 여러 경로로 전달됩니다. 멀티모드에 주로 사용되는 광원은 확산되는 성질을 가진 LED를 사용합니다. 싱글모드에 비해서 가격이 싸고 취급이 용이한 장점이 있습니다.

 

광케이블은 앞에서 설명한 특성에 따라 여러가지 종류가 있습니다. 색상으로 구분하자면 싱글모드는 노란색, 멀티모드는 주황색을 주로 사용합니다. 그리고 코어의 두께와 대역폭에 따라 종류가 나누어집니다.

광케이블 종류

 

아직 조명분야에서 광케이블을 많이 사용하지 않아 개념이나 용어가 익숙하지 않은 부분이 많이 있습니다. 단순히 스튜디오나 건물 내부에서 네트워크를 구성한다면 사실 크게 사용할 필요가 없기도 합니다. 하지만 앞으로 미디어와 조명이 결합되고 조명장비의 발달로 보다 많은 정보를 전달해야 하는 때를 기대하며 정리해 보았습니다.

다음 편에서는 광통신에 필요한 시스템과 장비에 대해서 알아보겠습니다.