광섬유 — 빛으로 정보를 보내는 가느다란 길
한눈에 보기
광섬유는 머리카락처럼 가는 유리나 플라스틱 실 안으로 빛을 보내 정보를 옮기는 통신 기술이다. 전기 신호를 빠르게 깜빡이는 빛으로 바꾸면 전화, 영상, 인터넷 데이터를 먼 곳까지 보낼 수 있다. 광섬유는 어떻게 빛으로 정보를 보낼까? 핵심은 빛을 안쪽에 붙잡아 두는 구조와 불순물이 거의 없는 유리다.
등장하기 전의 세상
먼 거리 통신에는 주로 구리선이 쓰였다. 구리선은 전기 신호가 이동할수록 약해지고, 주변 전기 장치의 간섭도 받기 쉬웠다. 많은 정보를 보내려면 굵고 무거운 케이블과 신호를 되살리는 장치가 자주 필요했다. 바다를 건너거나 도시 사이를 잇는 통신망이 커질수록 더 많은 데이터를 안정적으로 보내는 새 길이 필요해졌다.
탄생과 발전
빛을 유리 속으로 이끄는 생각은 오래전부터 있었지만 초기 유리는 빛을 너무 많이 흡수했다. 1960년대 찰스 카오는 유리를 매우 깨끗하게 만들면 손실을 크게 줄일 수 있다고 설명했다. 1970년 코닝 연구진은 실제 통신에 쓸 수 있는 저손실 광섬유를 만들었다. 레이저와 수신 장치도 함께 발전하면서 1977년에는 전화망에 광섬유가 본격적으로 사용되기 시작했다.
작동 원리
광섬유의 중심에는 빛이 지나가는 코어가 있고, 그 둘레에는 굴절률이 조금 낮은 클래딩이 있다. 굴절률은 빛이 물질 안에서 얼마나 꺾이는지를 나타내는 값이다. 빛이 경계에 알맞은 각도로 닿으면 밖으로 빠져나가지 않고 안쪽으로 되돌아온다. 이를 전반사라고 한다. 송신기는 정보를 빛의 켜짐과 꺼짐으로 바꾸고, 수신기는 도착한 빛을 다시 전기 신호로 읽는다.
세상을 바꾼 방식
빛 신호는 구리선의 전기 신호보다 먼 거리에서 손실이 적고, 한 가닥에 훨씬 많은 정보를 실을 수 있다. 전자기 간섭에도 강하고 케이블은 더 가볍다. 그 결과 통신사는 같은 공간에 더 큰 용량의 망을 놓을 수 있었고, 국제전화부터 초고속 인터넷과 영상 전송까지 비용과 지연을 줄일 수 있었다.
흥미로운 이야기
1880년 알렉산더 그레이엄 벨은 빛으로 목소리를 보내는 포토폰을 시험했다. 당시에는 날씨와 장애물 때문에 실용적이지 않았지만, 빛에 정보를 싣는 생각을 보여 주었다. 1988년 개통한 TAT-8은 대서양을 가로지른 첫 광섬유 전화 케이블로, 대륙 사이 통신 용량을 크게 넓혔다.
오늘날 남은 영향
오늘날 광케이블은 도시의 통신망과 데이터센터, 이동통신 기지국을 연결한다. 바다 밑 해저 케이블은 대륙 사이 인터넷 대부분을 나른다. 병원에서는 가는 광섬유로 몸속을 살피고, 공장과 구조물에서는 빛의 변화를 이용해 온도와 압력도 측정한다. 광섬유 통신 원리는 정보를 빠르고 안정적으로 연결하는 현대 사회의 보이지 않는 바탕이 되었다.
