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[과학에세이] 전자기파와 조난무선통신 /이병국

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  •  |  입력 : 2014-05-19 20:13:55
  •  |  본지 30면
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전자기파는 공간으로 전달될 때 파동과 유사한 특성을 보이는 에너지의 일종이다. 전기장과 자기장의 조합으로 이루어져 있고 진동전류에 의해서 에너지가 공중으로 복사되는 현상을 보이는데 이를 전자기파, 줄여서 전자파라 한다. 전자기파의 종류에는 전파, 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등이 있다.

사람 눈으로 볼 수 있는 범위인 가시광선도 전자기파의 일부분이다. 전체 전자기파 중 아주 작은 범위지만 무지개색 빨주노초파남보로 나눌 수 있고 빨간색으로 갈수록 파장이 길고, 보라색으로 갈수록 파장이 짧다. 보라색보다 파장이 짧으면 자외선이 된다. 피부 노화의 외적인 주범이며, 피부 보호를 위하여 선크림을 바르는 이유가 바로 이 자외선을 차단하기 위해서이다. 파장이 더 짧아지면 X선, 이 보다 더 짧아지면 감마선이라 부른다. 핵폭발과 연관되는 방사선이 바로 감마선이다. 파장이 짧아질수록 몸에 해로워진다는 걸 알 수 있다. 빨간색보다 파장이 길면 적외선이 된다. 조금 길면 근적외선, 많이 길면 원적외선. 그보다 더 길면 주방에서 사용하는 전자레인지의 마이크로파가 된다.

전자기파는 영국의 이론 물리학자이자 수학자인 제임스 클러크 맥스웰(1831~1879)에 의해 1865년에 수학적으로 예견됐다. 그는 맥스웰 방정식을 제시해 공간에서 전자기파가 퍼져나갈 수 있음을 설명했다. 그는 기존의 연구성과를 종합해 전기와 자기가 하나의 상호작용, 즉 전자기력에 의한 것임을 증명하면서 전자기 복사의 발견을 예언했고 빛 역시 전자기파라는 것을 밝혔다.
1887년에 독일의 물리학자 하인리히 헤르츠(1857~1894)가 실험실에서 라디오파를 만들어 내는 장치를 만들어 전자기파의 존재를 처음으로 실증해 보였다. 주파수의 단위 헤르츠는 이 인물의 이름에서 따온 것이다. 헤르츠의 장치에 큰 관심을 가지고 연구하던 이탈리아 발명가 굴리엘모 마르코니(1874-1937)가 21살 때인 1895년 가족 소유의 농장에서 3.2㎞ 떨어진 곳에 무선신호를 전달하는 데 성공한다. 이듬해 무선전신을 발명하고, 영국으로 건너가 무선전신에 관한 특허를 취득한다. 그 이후 런던에 마르코니무선전신회사를 설립, 영국과 프랑스 사이의 도버해협에서 무선통신에 성공했고, 1901년 12월 12일 영국과 캐나다 사이의 3570㎞ 거리를 두고 대서양횡단 무선전신에 성공했다.

19세기 말 식민지 개척과 세계 무역에 힘쓰던 제국들은 자신들에게 가장 필요한 것이었던 해외 통신망을 위해 해저케이블을 깔기 시작했다. 영국은 특히 당시 각지에 해외 영토를 가지고 있어 이들 지역과의 통신을 확보하기 위해 1851년에 도버해협에 해저통신 케이블 포설을 시작으로 해저전신케이블 건설을 적극적으로 추진했다. 그러나 전선을 이용한 통신은 불편한 점이 한두 가지가 아니었다. 수만 ㎞ 떨어진 곳까지 전선을 깔기 어려웠고, 특히 아시아와 아프리카를 누비던 군함과, 무역상품을 싣고 오대양을 누비던 선박과 항해 중에 교신할 수 없다는 것은 큰 난점이었다. 그런데 20대의 이탈리아 청년이 무선전신기를 개발해 그 문제를 일시에 해결해 준 것이다. 이때부터 육지와 선박, 선박과 선박의 통신은 무선전신의 독무대가 됐다.

1912년 영국에서 미국 뉴욕으로 가던, 호화여객선인 타이타닉호가 처녀 항해 도중 빙산과 충돌해 침몰하는 사건이 발생한다. 그 이후 무선통신이 가장 활발했던 미국에서 세계 최초의 라디오 법(Radio Act of 1912)이 제정돼 모든 배는 무선통신기기를 장착해야하고 24시간 가동하도록 의무화했다. 그 이후로 국제적으로 공용되는 조난 주파수인 500㎑가 잡히면 이를 보낸 사람이 조난을 당했다는 의미가 되고, 장난 긴급 메시지를 보내거나 다른 사람의 통신을 교란하는 자는 엄청난 벌금을 물게 했다. 또한 선박 항공기에서 통신사의 가장 중요한 임무는 조난 통신을 의무적으로 청취 후 사고 소식을 접했을 때 최대한 협조해야 하며 만약 기피할 경우는 국제법상으로 처벌을 받는다. 이러한 조난 무선통신에 관한 역사는 100년이 넘었다.

요즘은 이동통신의 발달로 연안 10~20㎞ 이내에서는 육지의 기지국을 통해 통신이 가능하며 섬에 있는 등대나 선박 내에 이동통신 중계기를 설치해 통신범위가 더 넓어지고 있다. 전자기파의 발견에서 시작된 이러한 무선통신의 발달과 신속한 활용이 각종 사고로부터 국민의 생명과 재산을 보호하는 데 기여하길 빈다.

동서대 컴퓨터공학과 교수

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