한수원블로그
삶에 활력(力)을 더하는 이야기
모바일메뉴 열기
검색창 닫기

크리스마스 조명과 광섬유 원리 및 역사

  • 2014.12.03.
  • 4934
  • 블로그지기
  • 페이스북
  • 트위터
  • 카카오
  • 인쇄

1203-1

밤거리를 수놓은 크리스마스 조명들이 참 아름답습니다.

곧 있으면 크리스마스가 돌아옵니다.

여러분 집에도 크리스마스트리 만들어 놓으셨나요?

어른들은 “밖에 나가면 천지가 크리스마스트리인데 뭘 또 사?”하시겠지만, 아이들 마음은 조금 다릅니다.

집안에 크리스마스 장식이 하나라도 있으면 그만큼 마음이 행복해지기 때문입니다.

또 최근에는 가격대가 저렴한 미니 트리나 크리스마스용 LED조명, LED광섬유 트리 등 경제적이고 실용적인 크리스마스 장식들이 등장하고 있는데요.

특히 LED 광섬유 트리는 잎 자체가 광섬유로 되어 있어 화려하면서도 경제적인 것이 특징이라고 합니다.

크리스마스트리로도 변신이 가능한 ‘광섬유’에 대해 알아보겠습니다.

 

1203-2

광섬유는 섬유 형태의 유리관을 따라 빛이 전달되는 소재를 의미합니다.

굴절률이 높은 유리를 중심에, 굴절률이 낮은 유리는 바깥쪽에 두어 중심부를 통과하는 빛이 전반사(빛이 입사할 때 굴절하지 않고 모두 반사되어 버리는 현상)가 일어나도록 유도하는 것이 그 원리입니다.

이는 우리가 매일같이 사용하는 초고속 인터넷망이나 병원에서 몸속을 들여다보는 내시경에 사용되고 있습니다.

통신용 광섬유는 수십 마이크로미터 굵기의 유리나 플라스틱을 실처럼 길게 만들어 이 소재에 빛의 전반사가 일어나도록 유도해 정보를 실어 나릅니다.

내시경은 섬유 케이블 끝에 카메라를 달아 빛이 장기 내부에서 반사를 일으켜 케이블로 전달되는 정보를 모니터로 연결해 들여다보는 방식입니다.

 

1203-3

전자기파 통신은 광섬유의 조상이라 할 수 있습니다.

1837년 새뮤얼 모스가 개발한 전신기가 그 시작입니다.

전신기는 수백, 수천 km 떨어진 장소 사이에서 ‘모스부호’를 이용해 실시간으로 정보를 주고받는 기능입니다.

모스부호는 알파벳을 단음과 장음의 전기신호로 표현해 통신이 가능하도록 고안된 신호체계입니다.

 

무선통신 시대가 시작된 것은 1890년 이탈리아 출신의 마르코니가 무선전신기를 개발하면서부터입니다.

1909년 마르코니가 대서양 횡단 무선통신에 성공한 이후 라디오를 비롯해 무선통신기가 대거 등장하기 시작했습니다.

하지만 무선통신은 전자기파의 주파수가 커야 많은 신호를 운반할 수 있고, 전자기파가 송신기에서 수신기로 이동하는 중에 신호가 작아지는 단점이 있었습니다.

이를 보완한 것이 동축케이블(도체, 부도체, 원통형 도체, 플라스틱 커버로 이루어진 전선)인데 이 역시 에너지 손실이 크고 신호의 크기가 1/100로 줄어든다는 단점이 있었습니다.

 

1203-4

마지막 히든카드로 등장한 것이 광섬유입니다.

1958년 찰스 타운스라는 사람이 레이저를 개발했고, 8년 뒤 찰스 가오라는 과학자가 유리로 된 섬유를 레이저신호의 전송로로 사용할 수 있다는 논문을 발표한 이후 광섬유 개발이 시작됐습니다.

이후 처음 개발된 것이 ‘단일모드 광섬유’인데, 이는 굴절률이 높은 부분의 크기를 파장 크기로 만들어 빛의 경로를 하나로 모아 장거리로 전송하는 방식입니다.

 

이를 계기로 미국의 코닝사가 1970년 티타늄을 도핑한 17dB/km 수준의 단일모드 광섬유를 개발했고, 이어 1978년에는 일본의 NTT 이바카라키 연구소가 1.55마이크로미터의 단일모드 광섬유 제작에 성공했습니다.

그리고 오늘날은 하나의 광섬유로 광신호 100개를 40Gb/s 속도로 전달하는 수 Tbps급 기술 수준으로 발전했습니다.

 

최근에는 네덜란드 아인트호벤공과대학을 비롯해 미국 센트럴플로리다대학, 중국 텐진대학이 한 팀을 이뤄 광섬유 케이블 1개로 초당 255Tbps의 정보를 전달하는 광섬유를 개발했다고 합니다.

이는 대서양에 깔린 100개 이상의 케이블보다도 훨씬 많은 전송량이라고 합니다.

우리가 편리하게 사용하고 있는 광섬유 케이블이 이렇게나 힘든 여정을 거쳐 개발된 문명이라니 새삼 감사한 마음이 듭니다.

 

 

1

댓글 남기기

블로그지기
블로그지기
한수원의 생생한 소식과 한수원사람들의 이야기를 전합니다
목록