통신공학 ()
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정의
정보를 전달하는 기술을 대상으로 하는 학문. 공학.
개설
통신은 유선 또는 전자기파(電磁氣波)를 사용하여 음성, 문자, 기호 등의 정보를 전송(傳送)하는 것이다. 인간은 정보를 전달하기 위한 언어를 가지고 있고, 대화·편지 등의 방법으로 통신을 할 수 있다. 통신공학은 통신하는 방법을 연구하는 학문이지만 통신하는 모든 방법이 연구의 대상인 것은 아니다. 통신공학의 연구 대상은 전기를 사용하는 유선 및 무선 통신 방법으로 ‘전기통신공학’ 또는 ‘전자통신공학’ 등으로 부르기도 한다.
전기공학의 한 분야인 전기통신공학은 유무선 전기통신 회로, 측정과 원격제어, 전자기파를 응용한 기기 등의 개발을 주된 목적으로 하고 있는데, 그 기초가 되는 이론·재료·소자 등에 대한 연구도 포함되어 있다. 또 정보이론 및 통신방식 역시 통신공학의 영역에 속한다.
연원 및 변천
전기를 사용한 최초의 통신은 러시아의 실링이 고안한 다섯 개의 움직이는 바늘을 가지고 있는 통신 장치이다. 이 방법은 6가닥의 전선이 필요한 방법이었기 때문에 전선을 줄이기 위한 시도들이 이어졌다. 결국 2가닥의 선만으로 통신이 가능한 방법이 발명되었는데, 이것이 우리가 알고 있는 모스 부호를 사용하는 ‘전신(電信)’이다.
전신은 알파벳을 길고 짧은 전기 신호로 바꾸어 보내는 방법을 사용하기 때문에 훈련받은 사람이 아니면 보내거나 받는 것이 불가능했다. 이후 목소리를 직접 보낼 수 있는 전화가 발명되고 통신선 없이 통신을 할 수 있는 무선 통신이 발명되면서 전기를 통해 정보를 보내려는 시도가 하나씩 이루어져 갔다.
무선 전신은 1904년 플레밍(John Ambrosw Fleming)이 발명한 이극진공관과 1907년 드 포리스트(Lee De Forest)가 발명한 삼극진공관을 사용하면서 빠른 속도로 발전했고, 전기가 동력이 아닌 정보 전달에 이용되는 계기가 되었다. 즉, 진공관을 계기로 전자공학이라는 새로운 영역이 생기게 되었다.
전기를 이용한 통신은 큰 인기를 얻었고, 특히 전화를 사용하는 사람은 빠르게 늘어났다. 20세기에 접어들면서 진공관 교환기로는 감당하기 어려운 상황이 되었다. 진공관은 전력 소비도 많고, 뜨거운데다가 유리로 되어 있어서 깨지기 쉬웠기 때문이다. 그래서 전화회사인 AT&T의 연구소에서는 진공관을 대체할 수 있는 보다 전기 소비가 적은 소자 개발을 위한 연구를 시작하였다.
그 결과 1948년에 개발된 것이 반도체를 이용한 트랜지스터(transistor)였다. 트랜지스터는 진공관에 비해 소비 전력이 적을 뿐만 아니라, 발열도 훨씬 적고, 크기도 작고, 잘 깨어지지도 않는 장점을 가지고 있었기 때문에 진공관을 빠른 속도로 대체해 가기 시작했다.
트랜지스터를 사용한 새로운 회로도 속속 개발되기 시작했는데, 통신에 사용하는 기기에만 머물지 않고 레이더(radar), 텔레비전(television), 컴퓨터를 비롯한 여러 가지 장치들이 개발되면서 이런 과정 속에서 전자공학이라는 새로운 분야가 자리를 잡아갔다. 그리고 전자공학은 자동제어를 비롯한 많은 새로운 분야를 만들어 내면서 통신공학보다 더 빠른 속도로 발전했다.
1946년에 개발된 최초의 컴퓨터 ENIAC은 10진수를 직접 다루는 진공관식이었지만, 이후 2진수를 사용하게 되고 트랜지스터를 사용하는 것으로 바뀌어 나갔다. 많은 트랜지스터를 작은 칩 속에 실장시키는 집적회로(集積回路, integrated circuit) 기술이 발전하면서 컴퓨터를 중심으로 한 디지털 전자회로가 발전하게 되었고 컴퓨터공학이라는 새로운 분야가 탄생하기에 이르렀다.
계속해서 빠른 속도로 발전한 컴퓨터는 1970년대 중반부터 통신과 결합되기 시작한다. 통신공학에서 분리되어 나온 전자공학이 디지털이라는 형태로 다시 통신과 합쳐지게 된 것이다. 초창기의 컴퓨터 통신은 모뎀(MODEM)을 이용하여 전화선을 통해 통신하는 것이었다. 이후 인터넷이 발전하게 되면서 인터넷 전용선이 가설되고 광통신이 가설되면서 디지털 통신의 속도가 계속 빨라졌다.
우리나라에서는 1924년에 일제가 서울에 경성제국대학(京城帝國大學)을 설립할 때 이공학부를 설치하지 않았다. 하지만 대륙 침략을 위한 전쟁 준비를 하면서 필요성이 대두되어 1938년에 이공학부가 설치되었다. 그때 이공학부에 속해있던 전기공학과 내에 통신공학을 주로 하는 약전전공분반을 둔 것이 국내에서 정규 대학에 통신공학전공이 생긴 시초이다.
광복 이후 경성제국대학이 서울대학교에 편입되면서 1946년 서울대학교에 전기공학과와 별도로 전기통신공학과가 개설되었다. 이것이 우리나라 최초의 통신 전공학과이다. 1970년대 중반에 접어들면서 전자공학과 통신공학이 급격히 발전하면서 전국의 대학에 전자공학과 또는 전자통신공학과가 설치되는 선풍이 일었다. 2014년 기준 전기 관련 학과의 수는 4년제 대학이 265개, 전문대학이 228개이다.
우리나라는 1970년대부터 중화학공업을 중심으로 한 빠른 속도의 경제성장과 더불어 전국에 고속도로를 비롯한 도로망와 통신망이 건설되기 시작했다. 당시 통신망의 중심은 다이얼식 전화기였는데, 교환기의 용량이 점점 한계에 부딪히는 상황이었다. 이런 상황에서 1982년 전자교환기인 TDX(Time Division Exchanger)가 우리나라에서 개발되었다.
1986년 상용 서비스가 시작된 TDX는 우리나라의 ‘1가구 1전화’ 시대를 여는 계기가 되었고 수출에도 큰 기여를 했다. 또한 우리나라의 통신 기술이 한 단계 도약하고 우리나라 기업이 고부가가치의 첨단산업을 할 수 있다는 자신감을 갖는 계기가 되었다는데 의의가 있다. 이후 자신감을 가진 우리나라는 1996년 한국이 개발한 CDMA(code division multiple access)로 세계의 이동통신을 한 단계 도약시키게 된다.
내용
(1) 무선통신
무선통신 분야는 이동통신(휴대전화), 위성통신 등에 대한 연구를 하는 분야이다. 통신장치(하드웨어)나 전자기파에 관련된 기술뿐만 아니라 기지국의 배치 및 운영 기술, 수많은 단말기의 통화를 관리하는 방법 등 소프트웨어적인 기술도 이 영역에 속한다.
(2) 컴퓨터 네트워크
컴퓨터 네크워크는 인터넷과 같은 컴퓨터 간의 연결에서 정보를 주고받는 데 필요한 하드웨어와 소프트웨어에 관련된 분야이다. 소프트웨어에는 웹서비스를 비롯한 각종 인터넷 서비스를 구현하는 프로그래밍 기술도 포함되므로 컴퓨터공학과 겹치는 영역이 많다.
(3) 정보 보호
정보 보호는 정보 통신이 발달하면서 개인이나 기관의 정보 유출 위험이 증가하면서 부각되고 있는 기술 분야로, 정보의 유출이나 변조를 막는 기술을 연구하는 학문이다. 하드웨어나 소프트웨어를 통한 침투 방지, 암호화 등이 주된 연구 분야이다.
(4) 디지털 방송
지상파 TV 방송을 디지털 방식으로 전환하면서 본격적인 디지털 방송 시대가 열렸다. 디지털 방송은 적은 전력으로 고화질의 영상을 보낼 수 있을 뿐만 아니라 양방향 서비스가 가능하다. 디지털 방송을 위한 기술로는 고해상도를 위한 영상처리 기술, 정보 압축 기술(코덱), 대용량데이터 전송 기술, 3D 방송 기술 등이 있다. 역시 컴퓨터공학과 겹치는 부분이 많다.
참고문헌
『기록으로 본 한국의 정보 통신 역사』2(진한엠엔비, 2012)
『열정과 야망의 전기 이야기』(김석환, 대영사, 2010)
한국교육개발원 교육통계서비스(kess.kedi.re.kr)
관련 미디어
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