전화 통화—어떻게 가능한가?

「깨어라!」 일본 집필자

거의 사람 수만큼이나 많은 전화가 있는 일본에서는, 매일 3억 통 이상의 전화 통화가 이루어집니다. 또한 일본 사람들은 매일 약 100만 통의 국제 전화를 받으며, 또 그만큼 많은 국제 전화를 걸고 있습니다.

아마 당신도 거의 매일—일반 전화(고정식 전화)이든 휴대 전화이든—전화를 사용하고 있을 것입니다. 세계가 점점 더 현대화되어 감에 따라, 많은 사람들에게는 다른 대륙에 있는 사람에게 전화를 거는 것이 일상사가 되었습니다. 하지만 자신이 거는 전화가 어떻게 상대방의 전화로 연결되는지 궁금하게 생각해 본 적이 있습니까?

전화망을 통해 연결됨

우선, 거는 사람의 전화는 전화망으로 연결되어야 합니다. 일반 전화기에 부착되어 있는 선을 따라가 보면, 주택의 배선과 연결되어 있는 접속 잭이나 연결 박스가 나올 것입니다. * 계속 더 따라가 보면, 그 선이 전신주나 지하에 있는 케이블과 연결되어 있음을 알게 되는데, 그 케이블은 지역 전화국의 전화 교환기로 이어져 있습니다. 그 다음 이 교환기는 더 큰 교환기와 연결되게 되며, 이러한 방식으로 전화망이 형성됩니다. 따라서 같은 도시에 사는 친구에게 전화를 걸면, 당신의 전화와 친구의 전화 사이에는 전화망을 통해서 음성 회선이 형성됩니다.

휴대 전화의 경우는 어떠합니까? 그러한 전화는 어떻게 연결되는 것입니까? 휴대 전화의 경우도 일반 전화와 원리는 똑같습니다. 거는 사람의 휴대 전화는 보이지 않는 “전선” 즉 전파를 통해 가까운 이동 전화 기지국으로 연결되는데, 그러한 기지국은 전화망과 연결되어 있습니다. 그러면 다른 대륙에 있는 사람에게 전화를 걸 때는 어떠합니까?

대양을 가로지르는 케이블

대양이 가로막고 있는 두 개의 대륙을 케이블로 연결하는 일은 엄청난 작업입니다. 그렇게 하려면 수천 킬로미터에 달하는 해저 케이블을 바다 속으로, 그것도 해구들과 해저 산맥들을 가로질러서 가설해야 합니다. 하지만 대륙 간 통신은 바로 그러한 방법으로 시작되었습니다. 사상 최초로 대서양을 횡단하는 해저 전화 케이블은 1956년에 완성되었습니다. * 그 케이블은 스코틀랜드와 뉴펀들랜드를 연결하는 것으로, 36개의 전화 회선을 지원하였습니다. 1964년에는 태평양을 가로지르는 최초의 케이블이 일본과 하와이 사이에 가설되었습니다. 이 케이블은 전화 128회선을 지원하였습니다. 뒤이어 여러 개의 해저 케이블들이 가설되어, 대륙들과 섬들을 연결하였습니다.

전화 연결을 위해 해저에 가설되는 케이블은 어떤 종류의 케이블입니까? 처음에는, 도선(導線)은 구리로 되어 있고 차폐재는 구리나 알루미늄박으로 되어 있는 동축 케이블이 널리 사용되었습니다. 마지막으로 사용된 동축 케이블 중 하나는 1976년에 가설되었는데, 최대 4200개의 음성 회선을 지원할 수 있는 용량을 가지고 있었습니다. 하지만 1980년대에는  광섬유 케이블을 사용할 수 있게 되었습니다. 최초의 대륙 간 광섬유 케이블은 1988년에 설치되었는데, 디지털 기술을 이용하였기 때문에 동시에 4만 통화를 전송할 수 있는 용량을 가지고 있었습니다. 그때 이래로 케이블의 전송 용량은 계속 향상되어 왔습니다. 대서양을 가로지르는 케이블들 중에는 전화 2억 회선을 지원할 수 있는 것들도 있습니다!

통신 케이블은 어떤 식으로 바다 밑에 가설됩니까? 케이블들은 말 그대로 해저에 놓여져서 바다 밑바닥을 따라 이어집니다. 연안 해역에서는, 원격 조종되는 장비로 바닥을 파서 만든 골에 설치된 단단한 케이스 속으로 케이블을 집어넣습니다. 이 케이스는 케이블이 닻이나 고기잡이 그물에 의해 손상되지 않게 보호해 줍니다. 따라서 다른 대륙에 사는 친구에게 전화를 한다면, 이러한 케이블 중 하나가 깊은 바다를 가로질러 당신의 음성을 전송하고 있는 것일 수 있습니다.

멀리 떨어진 곳을 연결하는 보이지 않는 케이블

하지만 해저 케이블이 대륙들과 섬들을 연결하는 유일한 수단은 아닙니다. 보이지 않는 “전선”인 전파 역시 흔히 사용됩니다. 여기에 사용되는 전파는 극초단파라고도 하는데, 국제 통신에 이용되어 멀리 떨어진 곳을 서로 연결해 줍니다. 극초단파는 한 줄기의 광선처럼 직선으로만 뻗어 나가기 때문에, 전파가 장애물을 만나지 않고 나아갈 수 있는 범위 내의 직선 경로에 위치해 있는 곳들만 연결할 수 있습니다. 하지만 지구는 표면이 곡면이기 때문에, 지구 반대편에 있는 곳들은 직접 연결할 수가 없습니다. 그처럼 먼 곳을 연결하려면 위성 통신이 필요합니다.

정지 궤도로 알려져 있는 적도 위 약 3만 5800킬로미터 상공에 위성을 떠 있게 하면, 위성이 지구를 한 바퀴 도는 데 대략 24시간이 걸리게 되며, 이것은 지구의 자전 시간과 같은 시간입니다. 따라서 이 위성은 거의 언제나 지구상의 동일한 위치에 있게 되는 것입니다. 이러한 위성은 지구의 3분의 1에 해당하는 지역과 연결될 수 있기 때문에, 극초단파를 송신하고 수신하는 그러한 지역에 있는 지상 중계소들은 이 위성과 통신을 할 수 있습니다. 그렇다면 멀리 떨어진 두 곳이 어떻게 위성을 통해 서로 연결될 수 있습니까?

먼저 한 위성의 통신 영역 내에 있는 지상 중계소에서는 극초단파 신호를 그 위성으로 송신합니다. 이러한 과정을 업링크라고 합니다. 극초단파가 수신되면, 위성에 장착되어 있는 무선 중계 장치 즉 트랜스폰더는 극초단파의 주파수만 낮춘 다음 다른 지상 중계소가 수신할 수 있도록 그 전파를 다시 송신합니다. 이러한 과정을 다운링크라고 합니다. 이처럼 서로 직접 통신할 수 없는 두 개의 지상 중계소는 위성을 통해 보이지 않는 전선으로 연결될 수 있습니다.

얼리버드로도 알려져 있는 최초의 상업 통신 위성인 인텔샛 1호가 발사된 것은 1965년이었습니다. 현재는 약 200개의 통신 위성이 대부분 정지  궤도상에서 작동하면서, 전 세계의 여러 지역을 서로 연결해 주고 있습니다. 이 위성들은 국제 통신뿐만 아니라 텔레비전 방송이나 기상 관측 등 여러 가지 용도로 사용되고 있습니다. 여러 대의 트랜스폰더를 장착하고 있는 그러한 위성들은 한꺼번에 많은 통신 회선을 지원할 수 있습니다. 예를 들어, 얼리버드는 텔레비전 한 회선이나 동시에 전화 240회선을 중계할 수 있었습니다. 인텔샛 위성 가운데 하나로 1997년 이래로 사용되고 있는 인텔샛 8호는, 3개의 텔레비전 방송과 많게는 전화 11만 2500회선을 동시에 지원할 수 있습니다.

차이를 구별할 수 있는가?

이 모든 변화로 인해 국제 전화 요금이 대폭 인하되었습니다. 아마 당신도 지금은 다른 대륙에 사는 친구나 가족 성원들과 보다 자주 전화 통화를 할 수 있을 것입니다. 전화가 해저 케이블로 연결된 것인지 아니면 위성으로 연결된 것인지를 어떻게 구별할 수 있습니까?

위성으로 연결된 경우, (업링크와 다운링크를 포함하는) 보이지 않는 전선의 길이는 약 7만 킬로미터에 달합니다. 이것은 지구 둘레를 두 바퀴 도는 거리와 거의 맞먹는 것입니다. 아무리 빛의 속도로 움직이는 극초단파라 해도, 한 지상 중계소에서 위성을 거쳐 다른 지상 중계소까지 가는 데는 거의 4분의 1초가 걸립니다. 따라서 당신의 목소리는 4분의 1초가 지나야 상대방에게 들리게 되며, 반대 방향으로 음성이 전달될 때도 마찬가지입니다. 이로 인해, 2분의 1초의 시차가 있게 됩니다. 일상 대화에서는 이처럼 시간이 지연되는 것에 익숙해 있지 않기 때문에, 상대방이 말을 하고 있는데 당신도 같이 말을 하는 경우가 있을 수 있습니다. 만일 그러한 일이 생긴다면, 그것은 위성으로 연결된 전화 통화를 하고 있음을 뜻하는 것일 수 있습니다. 하지만 다른 때에는 같은 번호로 전화를 했는데도, 그러한 시차를 전혀 느끼지 못할 수 있습니다. 아마 이번에는 해저 광섬유 케이블로 연결이 되어서 그런 것일지 모릅니다. 당신과 세계의 다른 지역에 사는 사람을 어떤 방법으로 연결해 줄 것인지를 결정하는 일은 복잡한 전화망 속에서 우리가 알지 못하는 방법으로 이루어집니다.

해저 케이블과 지상 중계소와 위성 등으로 이루어진 복잡한 전화망 시스템은 우리에게 통신의 편의를 제공해 주지만, 많은 사람들의 전문 기술과 수고가 있어야만 유지될 수 있습니다. 그러므로 다음번에 친구에게 전화를 걸 때는, 당신의 전화를 연결하기 위해 행해진 모든 일들에 대해 한번 생각해 보는 것이 어떻겠습니까?

[각주]

[20, 21면 도해와 삽화]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

전파

업링크

다운링크

[20, 21면 도해와 삽화]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

해저 케이블

휴대 전화기

[20면 삽화]

최신 광섬유 케이블은 전화 2억 회선을 지원할 수 있다

[21면 삽화]

우주 왕복선의 승무원들이 인텔샛 6호에서 작업하는 모습

[자료 제공]

NASA photo

[21면 삽화]

케이블을 가설하고 유지하는 데는 선박이 사용된다

[자료 제공]

Courtesy TyCom Ltd.