연못 같은 조용한 수면에 돌을 던져 본 적이 있는가? 빗방울이 내리는 연못을 보면 작은 동그라미들이 퍼져 나가다가 서로 부딪히는 모습이 어지럽지만 아름답다. 그 물결을 파문(波紋)이라 한다. 바다에 이는 물결을 파도(波濤)라고 하는데 기압이나 바람, 달의 인력에 의하여 생기기에 끊임이 없다. 귀에 들리는 소리도 파장(波長)을 타고 온다. 햇빛도 불빛도 파장을 타고 오는 것이 맞다. 방송이나 인터넷, 이동통신은 전자기기를 활용하니 분명히 전파(電波)가 있다는 것도 사실이다.

우리 귀로 들을 수 있는 파장(주파수)은 개나 박쥐가 들을 수 있는 것과는 다른 것이 분명하다. 우리가 들을 수 있어서 그걸 가청(可聽) 주파수라고 하고 눈으로 볼 수 있는 빛을 문자 그대로 가시광선(可視光線)이라고 한다. 적외선(赤外線)은 붉은 색이고 자외선(紫外線)은 자주(보라)색이다. 일곱 빛깔 무지개의 ‘빨주노초파남보’에서 양 끝에 해당하는 색이다. 이런 빛도 주파수일까? 그렇다. 그러면 전파란 무엇인가? 전파는 전자기(電磁氣)파를 줄여서 쓰는 것이고 전자파라고도 한다. 

물체가 부딪히거나 가열되거나 자극을 받으면 파장을 낸다. 파장이 1초에 한 번 발생하면 1Hz(헤르츠), 2번 발생하면 2Hz가 된다. 파장이 빠르게 일어나면 주파수가 올라가는 것이다. 성대를 떨어서 목소리가 나고 악기를 연주할 때 나는 소리도 파장으로 전달된다. 공기나 물 또는 다른 전달매체를 매질(媒質)이라고 한다. 소리(음파)는 1초에 343m를 간다. 이보다 빠른 것을 초음속이라 하고 마하(Mach)로 표시한다. 마하 1은 시속 1,235km이다, 빛은 1초에 30만km를 간다고 하는데 우리별 지구를 7바퀴 반이나 도는 속도란다. 상상하기 어렵다,

문제는 이런 주파수가 무한정한 것이 아니고 한정되어 있다는 점이다. 주파수는 파장과 관계가 있다. 파장이 3,000m 이상으로 긴 장파(長波)가 있는가 하면 짧은 정도에 따라 중파, 단파, 초단파, 극초단파 등으로 나누고 이들을 일괄 전파라고 하며 주로 라디오나 TV 등의 방송용으로 쓴다. 이 중, 극초단파(파장이 1m ~ 10 cm)는 휴대폰에 많이 쓰인다. 파장이 더 짧은 마이크로파(100mm ~ 0.1mm)는 주로 레이더에 쓰이고 위성통신이나 전자레인지에 쓴다. 5G 이동통신에도 쓰고 있다.

이 보다 더 파장이 짧은 것은 빛의 영역이다. 이제 광파(光波)라고 해야 하겠다. 붉은 빛을 내는 적외선은 리모컨에 쓰는데 적외선 중에도 파장이 큰 원적외선은 찜질방에서 보았을 것이다. 우리 피부에 가볍게 침투하여 자극을 주는 것으로 알고 있는 것이다. 그 보다 더 파장이 짧은 것이 눈으로 볼 수 있다는 가시광선이다. 5G 통신에서 쓰는 광통신이 이 영역이다. 가시광선보다 더 짧은 파장을 가진 것으로 피부를 태우거나 살균, 소독에 쓰는 빛은 자외선이다. 자외선이 있어야 공기나 자연을 살균, 소독하니 피부에 안 좋다고 나쁘다고만 할 수 없는 것이다. 자외선 보다 더 짧은 파장을 가진 것이 X선이다. 뼈 사진을 찍어보았을 것이니 잘 알 것이고 몸에 해로운 것은 사실이다. 이들 보다 더 파장이 짧은 것도 있다. 

통신망에서 정보를 실어 보내려면 주파수 대역의 폭이 넓으면 좋다. 단순한 음성통신은 16KHz, 고음질의 FM라디오 방송은 260KHz, 고음질과 화상정보가 포함된 TV방송은 6MHz의 주파수 대역폭이 필요하다. 동시에 이러한 대역폭을 수용할 통신설비가 있어야 속도에 병목이 생기지 않을 것이다. 고속도로에 자동차가 아닌 마차가 달린다면 무슨 소용이겠는가 말이다. 5G 주파수 28GHz 대역을 이동통신사 3개가 경매를 받아, 쓰고 있는데 지난 5년간 제대로 투자를 안 해서 2개사가 회수당하는 모양이다. 정부는 회수한 주파수를 다른 업체에 경매로 줄 모양이다. 그동안 우리 이용자들은 비싼 돈을 내고 4G 폰에 비해 그리 빨라지지 않은 5G 통신서비스를 받았던 것이다. 

스마트폰이나 컴퓨터에는 CPU나 GPU 같은 주요 처리장치가 있다. 이것이 우리 두뇌와 같은 것인데 업무처리 속도는 클럭(clock)의 주파수에 따라 결정된다. 마치 엔진의 회전 속도와 같아서 빠르게 돌수록 일의 처리량이 많아지고 빨라지는 것이다. 이런 엔진이 두개라면 당연히 더 빨라진다. 이들 장치도 풀가동하면 열을 많이 낸다. 그래서 냉각장치가 필요하다.

목소리로 직접 대화하는 것은 아주 가까운 곳에서만 가능하니 우리는 확성기를 쓰거나 전화를 하거나 방송을 한다. 방송은 전파에 소리를 담아 멀리 보내는 것이다. 전화처럼 수신자를 지정하지 않고 IP주소도 없으니 서로 맞는 주파수를 알면 누구나 수신이 가능하다. 그래서 채널을 맞춘다. 빠르게 멀리 보낸다는 것을 교통수단에 비유하면 버스나 기차, 비행기를 이용하는 것이다. 그 교통수단은 전파나 광파이고 실려 가는 사람이나 화물은 소리(신호; 데이터)라고 보면 되는 것이다. 여기서 동조(同調), 변조(變調), 검파(檢波), 복조(複調)라는 방법이 쓰인다.

멀리 있어도 정확하고 빠르게 소통하는 방법이 무엇일까? 제 아무리 정보통신기술이 발달해도 이심전심만 하겠는가? 텔레파시(telepathy)로 통하면 좋겠다. 이들은 다만 사랑과 믿음이 가득해야만 가능하단다. 그렇다. 사랑하고 믿는 일!

■ 조기조(曺基祚 Kijo Cho)

- 경남대학교 30여년 교수직, 현 명예교수 

- Korean Times of Utah에서 오래도록 번역, 칼럼 기고 

- 최근 ‘스마트폰 100배 활용하기’출간 (공저) 

- 현 한국도박문제관리센터 비상근 이사장으로 봉사 

- kjcho@uok.ac.kr