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누유 케이블의 기본 원리: 복사 메커니즘 및 패시브 DAS 통합

균일한 실내 신호 분배를 위한 복사 모드 대 결합 모드 작동

누유 케이블은 방사 모드와 결합 모드라는 두 가지 주요 작동 방식을 통해 실내 커버리지를 안정적으로 제공합니다. 방사 모드에서 작동할 때 이러한 케이블의 외부층에는 특별히 설계된 슬롯이 절단되어 케이블 전체 길이를 따라 무선 주파수 신호를 방출합니다. 이 방식은 복도, 지하 통로 및 건물 계단과 같은 긴 직선 구간에 매우 효과적입니다. 다른 방식인 결합 모드는 다르게 작동합니다. 신호를 직접 방출하는 대신 전자기장을 이용해 인근 안테나나 금속 표면과 상호작용함으로써 케이블 자체에서 송신하지 않아도 접근하기 어려운 장소까지 신호를 도달하게 합니다. 이러한 두 가지 방식의 조합 때문에 복잡한 구조의 건물에 설치된 분산형 안테나 시스템(DAS)에서 누유 케이블이 중요한 역할을 하는 것입니다. 예를 들어 스포츠 경기장의 경우 관람석 가장자리 주변에 방사 모드 케이블을 설치하고, 프리미엄 좌석 구역이나 푸드 코트처럼 일반적인 안테나 설치로는 서비스 사각지대가 생기는 지역에는 결합 모드 케이블을 확장하여 연결합니다. 실제 환경에서 수행된 테스트 결과에 따르면, 신호를 차단하는 다양한 재료로 구성된 건물에서 이러한 기술을 결합하면 신호 세기의 일관성을 약 40퍼센트 정도 향상시킬 수 있습니다.

제어된 누출의 물리학: 슬롯 형상, 골판 설계 및 결합 손실 조정

RF 누설 제어는 우연히 이루어지는 것이 아닙니다. 이는 정밀한 전자기 공학 작업에 달려 있습니다. 이러한 시스템의 성능에 영향을 미치는 기본적인 요소는 세 가지가 있으며, 이들이 함께 작동합니다. 즉, 슬롯의 형태, 내부 도체의 주름 형상(corugation), 그리고 적절한 임피던스 매칭입니다. 실제 슬롯 형태는 타원형 또는 직사각형이 될 수 있으며, 일반적으로 파장의 1/4에서 1/2 간격으로 배치되고, 특정 방향에 위치하여 방사 패턴, 선택되는 주파수 대역, 신호의 전파 거리 등을 결정합니다. 내부 도체에 주름 구조가 있을 경우, 원하지 않는 고차 모드의 발생을 억제하고 곤란한 임피던스 급변 문제를 크게 완화시켜 줍니다. 이로 인해 IEEE 및 IEC와 같은 표준 기구에서 뒷받침하는 도파관 이론에 따르면, 매끄러운 도체를 사용한 일반 버전과 비교해 100미터당 신호 손실이 약 15~20데시벨 정도 감소합니다. 케이블에서 주변으로 전달되는 신호의 양을 나타내는 결합 손실(coupling loss)은 슬롯 밀도에도 크게 의존합니다. 미터당 슬롯 수가 적을 경우(예: 2~4개), 신호는 철근 콘크리트 벽과 같은 밀도 높은 장애물을 더 잘 통과합니다. 반면 슬롯 수가 많을 경우(약 미터당 6~8개) 넓은 개방 공간에서 더 나은 커버리지를 제공합니다. 예를 들어 나선형 주름 구조(helical corrugation) 설계는 698MHz부터 3.8GHz까지 광대역 주파수에서 신호가 작동할 수 있도록 하며, 전체 주파수 대역에서 방사 효율을 85% 이상 유지합니다.

멀티 밴드 성능: 셀룰러, Wi-Fi 및 방송 서비스를 동시에 지원

주파수 민감형 리크 케이블 설계: 700MHz에서 3.8GHz까지 커버

오늘날의 누설통신 케이블은 더 이상 넓은 대역폭만을 위한 것이 아니라, 서로 다른 신호가 문제를 일으키지 않고 함께 공존할 수 있는 실질적인 다중 서비스 통합을 위해 제작되고 있습니다. 이와 같은 효과는 케이블 표면에 정교하게 설계된 슬롯 형태와 복잡한 주름(고주파 울림) 패턴 덕분에 가능해집니다. 이를 통해 FirstNet과 디지털 TV 방송에서 사용하는 700MHz 신호부터 sub-6GHz 5G 네트워크, 심지어 3.8GHz 주파수까지 폭넓게 지원합니다. 이는 휴대폰 네트워크, 공공 안전 통신, 5GHz 대역의 Wi-Fi 6/6E, 그리고 기존의 아날로그 방송 채널을 포함하여 현재 사용되는 거의 모든 중요한 주파수 대역을 포괄합니다. 엔지니어들은 케이블 길이를 따라 직선으로 배치된 슬롯과 나선형으로 감겨 있는 슬롯 중 어떤 것을 선택함으로써, 신호가 누출되는 정도를 조절할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 주파수 대역 전반에 걸쳐 복사되는 신호 레벨 차이를 약 1.5dB 이내로 유지할 수 있습니다. 이러한 좁은 허용 범위는 기차역처럼 무선 신호가 혼잡한 장소나 고층 아파트 단지와 같이 일반 안테나가 복잡한 필터링 및 분리 기술 없이는 제대로 작동하기 어려운 환경에서 특히 큰 차이를 만듭니다.

현실 환경에서의 공존 검증: LTE-A, 5G NR, Wi-Fi 6 및 DVB-T의 복합 용도 건물 내 혼용

실제 환경에서의 테스트는 이론이 제시하는 바를 뒷받침한다. 소매 및 상업 공간으로 사용되는 철골 구조 건물에서는 다수의 신호를 동시에 전달하는 유출 케이블(Leaky Cable)이 사용되었다. 여기에는 2.1GHz 대역의 LTE-A, 3.5GHz 대역의 5G NR, 약 5GHz에서 작동하는 Wi-Fi 6, 그리고 700MHz 대역의 DVB-T 신호가 포함되었다. 해당 시스템은 전체적으로 1.3% 미만의 신호 감쇠율을 유지하며 모든 주파수 대역에서 안정적인 연결을 제공했다. 이러한 뛰어난 성능의 핵심은 케이블이 모든 신호를 균일하게 방출하는 것이 아니라 제어된 파동 패턴에 따라 신호를 선택적으로 유출하기 때문이다. 이를 통해 서로 다른 서비스 간 간섭이 방지된다. 심지어 셀룰러 네트워크가 혼잡할 때조차 Wi-Fi 연결은 데이터 패킷의 0.1% 미만만 손실되었다. 인근에서 음성 통화(VoLTE)를 하더라도 방송 영상은 매끄럽게 재생되었다. 기존 구조는 각각의 서비스 유형마다 별도의 안테나, 케이블, 필터 및 증폭 장치가 필요했지만, 이 단일 솔루션은 장비 수요를 약 40% 줄여 설치 비용을 절감한다. 유지보수도 보다 쉬워지며, 나중에 새로운 기능을 추가할 때도 전체 구조를 다시 철거할 필요가 없다.

데드 존 제거: 까다로운 실내 환경에서의 침투성 및 커버리지 신뢰성

철근 콘크리트, 구조용 강재 및 저방사율 유리를 통한 신호 내구성

철근 콘크리트, 구조용 철골 프레임 및 고품질의 로우이미션(low-e) 유리와 같은 현대 건축 자재는 무선 주파수 신호를 차단하는 데 매우 효과적이며, 때때로 20~40dB 사이의 손실을 유발할 수 있습니다. 우리는 엘리베이터 내부, 지하 공간, 의료 영상 촬영실, 외관이 세련된 고효율 사무용 건물과 같은 장소에서 이러한 신호 차단 현상을 자주 목격합니다. 유출 케이블(leaky cable)은 단순히 출력 수준을 높이는 방식이 아니라, 복사 지점을 장애물이 있는 위치 안쪽으로 이동시킴으로써 이 문제를 해결합니다. 이러한 케이블의 작동 방식은 상당히 독창적인데, 직선 방사 특성이 반사면 주변을 효과적으로 우회하며 인접 구역과 잘 연결됩니다. 신호가 케이블 전체 길이를 따라 분포되기 때문에 두꺼운 벽을 통과할 때에도 다양한 공간에서 강력하고 일관된 수신 상태를 유지합니다. 현장 테스트 결과에 따르면, 유출 동축 케이블은 40cm 두께의 콘크리트 벽을 통과할 때 3dB 미만의 손실만 발생시키며, 유사한 조건에서 일반 천장형 안테나보다 약 15dB 우수한 성능을 보입니다.

사례 연구: 듀얼 밴드 유출 코엑스를 통해 12층 병원에서 99.2%의 균일한 커버리지 달성

지하 주차장, MRI 검사실, 방사선 차폐 실험실 등 중요한 구역에서 심각한 통신 문제를 겪던 12층 규모의 도심 병원이 최근 듀얼 밴드 유출 케이블 시스템을 설치했다. 이 시스템은 하나의 동축 케이블 인프라를 통해 700MHz 대역의 FirstNet과 2.5GHz 대역의 최신 5G NR 신호 모두를 처리할 수 있다. 설치 후 테스트 결과 건물 전체의 99.2%에 안정적인 커버리지가 확보되었으며, 모든 층과 부서에서 신호 세기는 -95dBm 이상을 기록했고, 기존에는 수신이 전혀 되지 않았던 지점까지 신호가 도달했다. 실제 비상 훈련 중 응급 대응 요원들이 시스템을 점검한 결과 라디오가 거의 완벽하게 작동했으며, 유일한 사소한 문제는 서로 다른 케이블 구간 전환 시 발생하는 일부 신호 불안정 정도였다. 이 솔루션이 두드러지는 점은 기존 방식 대비 월등한 성능이다. 건물 구조에 대한 철저한 설계와 주파수 특성에 대한 이해를 바탕으로, 기존의 수동 또는 능동형 분산 안테나 시스템으로는 달성하기 어려운 고신뢰 통신 환경을 병원이 구축할 수 있게 되었다.

자주 묻는 질문

누유 케이블은 어떻게 작동합니까?

누유 케이블은 방사 모드와 결합 모드를 사용하여 작동합니다. 방사 모드는 케이블의 슬롯을 통해 신호를 직접 방출하는 반면, 결합 모드는 전자기장을 이용해 직접적인 방출 없이 신호를 전송합니다.

복잡한 건물에서 누유 케이블을 사용하는 장점은 무엇입니까?

누유 케이블은 일반적으로 신호를 차단하는 재료로 지어진 건물 내에서도 신호 세기와 일관성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 신뢰성이 약 40% 정도 증가합니다.

누유 케이블 설계에서 신호 손실을 줄이는 데 도움이 되는 재료와 특징은 무엇입니까?

슬롯의 형태, 내부 도체의 주름진 디자인(corrogation design), 그리고 슬롯 밀도가 중요합니다. 이러한 요소들은 복사 패턴과 주파수 선택을 조절하고 신호 손실을 최소화하는 데 기여합니다.

누유 케이블은 셀룰러 및 Wi-Fi와 같은 다중 서비스를 어떻게 지원합니까?

누유 케이블은 주파수 범위(700MHz에서 3.8GHz까지)를 포괄할 수 있는 주파수 가변 설계(frequency-agile designs)를 사용하여 간섭 없이 다양한 서비스를 동시에 지원합니다.

구조적 어려움이 있는 지역에서 누설 케이블이 커버리지를 개선하는 데 도움이 될 수 있나요?

예, 장애물 내부에 방사 지점을 배치함으로써 누설 케이블은 콘크리트 및 강철과 같은 재료의 장벽을 통과하더라도 강력한 신호 분포를 보장합니다.