AM(Amplitude Modulation, 진폭 변조)

라디오 채널을 보면 "AM 711" 처럼 표시된 것을 본 적이 있을 것입니다. 여기서 AM은 진폭 변조(Amplitude Modulation)의 줄임말입니다. 정보 신호의 크기(진폭)에 따라 반송파의 진폭을 바꾸는 방식입니다.

소리가 클수록 파형도 굵어진다

정보 신호(목소리)가 크면 반송파의 진폭도 커지고, 정보 신호가 작으면 반송파의 진폭도 작아집니다. 이렇게 반송파의 진폭 변화가 그리는 바깥쪽 윤곽선을 포락선(包絡線, envelope)이라고 하는데, 이 포락선의 모양이 바로 원래 정보 신호의 모양과 같습니다. 수신기는 이 포락선만 추출해서 원래 소리를 복원합니다.

주황색 점선(포락선) 안에서 반송파(파란색)가 채워지는 모습이 곧 실려 있는 정보의 모양입니다.

AM의 장점과 단점

AM은 회로가 간단해서 오래전부터 널리 쓰였고, 전파가 지표면을 따라 멀리, 산 너머까지도 잘 도달하는 편이라 넓은 지역에 방송하기 좋습니다. 하지만 진폭을 이용하기 때문에 번개, 모터, 형광등처럼 진폭을 흔드는 잡음에 그대로 영향을 받아 "지지직" 하는 잡음이 섞이기 쉽다는 단점이 있습니다.

핵심 정리

  • AM은 정보 신호의 크기에 따라 반송파의 진폭을 바꾸는 변조 방식입니다.
  • 진폭 변화가 그리는 윤곽선을 포락선이라 하며, 여기에 정보가 담겨 있습니다.
  • 먼 곳까지 잘 도달하지만, 잡음에 약해 음질이 다소 떨어질 수 있습니다.

좀 더 알아보기 — AM의 원리와 종류, 라디오 수신기의 발전

AM을 식으로 — 변조 지수

정보 신호를 \(x(t)\)(크기가 −1~1 사이가 되도록 맞춘 값), 반송파 주파수를 \(f_c\)라 하면 AM 신호는 다음과 같습니다.

\[s(t) = A_c\,\big[\,1 + m\,x(t)\,\big]\cos(2\pi f_c t)\]

대괄호 안이 바로 포락선입니다. \(m\)은 변조 지수(변조도)로, 정보 신호가 반송파의 진폭을 얼마나 깊게 흔드는지를 나타냅니다. 위 시뮬레이션의 "정보 신호 크기" 슬라이더가 \(m\)을 바꾸는 것과 같습니다.

  • \(m\)이 작으면 포락선이 얕아 소리가 작고 잡음에 묻히기 쉽습니다.
  • \(m = 1\)(100 %)이면 포락선이 0까지 내려가며 가장 효율적입니다.
  • \(m > 1\)이면 과변조가 일어나 포락선이 뒤집히고, 소리가 찌그러지며 이웃 채널까지 방해합니다. 그래서 방송국은 소리가 너무 커지지 않도록 늘 조절합니다.
AM의 약점 — 전력의 대부분이 반송파에

반송파 편에서 본 것처럼, AM 신호는 반송파 하나와 그 양옆의 측파대 두 개로 이루어집니다. 그런데 정보는 측파대에만 들어 있고, 반송파 자체에는 정보가 없습니다.

\[P_{\text{전체}} = P_c\left(1 + \frac{m^2}{2}\right)\]

\(m = 1\)일 때도 전체 전력의 2/3가 정보 없는 반송파에 쓰이고, 실제 소리를 나르는 측파대에는 1/3만 쓰입니다. 이 낭비를 줄이려고 여러 변형이 개발되었습니다.

종류특징쓰이는 곳
DSB-AM (일반 AM)반송파 + 양쪽 측파대. 수신기가 가장 간단AM 라디오 방송
DSB-SC반송파를 없애고 양쪽 측파대만 보냄FM 스테레오 방송 속의 좌우 차이 신호
SSB (단측파대)측파대 한쪽만 보냄. 전력과 주파수 폭을 절반 이하로 절약아마추어 무선, 선박·항공 단파 통신
VSB (잔류 측파대)한쪽 측파대를 대부분 잘라 내고 일부만 남김옛 아날로그 TV의 영상 신호

재미있게도 항공기 교신(118~137 MHz)은 지금도 AM을 씁니다. 두 사람이 동시에 말하면 FM은 센 쪽 소리만 들리지만, AM은 겹친 소리가 함께 들려 "누군가 동시에 말했다"는 것을 알아챌 수 있기 때문입니다.

AM 소리는 어떻게 꺼낼까 — 포락선 검파

AM 수신의 핵심은 다이오드(전류를 한쪽으로만 흐르게 하는 부품)와 축전기입니다. 다이오드가 반송파의 위쪽 절반만 통과시키고, 축전기가 빠른 진동을 매끈하게 고르면 천천히 오르내리는 포락선, 즉 원래 소리만 남습니다. AM이 "회로가 간단하다"고 하는 이유가 바로 이것입니다. 이렇게 신호를 꺼내는 과정은 전파 수신기의 '복조기'에서도 볼 수 있습니다.

라디오 수신기는 어떻게 발전해 왔을까?
시기수신기원리와 의미
1900년대광석 라디오방연석 같은 광물 결정에 가는 바늘(고양이 수염)을 대어 다이오드로 썼습니다. 전지 없이 전파의 에너지만으로 이어폰에서 소리가 났습니다.
1904~1906년진공관 다이오드·삼극관플레밍의 2극관과 드 포리스트의 3극관(오디온)이 발명되어, 약한 신호를 처음으로 증폭할 수 있게 되었습니다.
1906년최초의 음성 방송널리 알려진 이야기로는, 페선든이 크리스마스이브에 바다 위 선박들을 향해 목소리와 음악을 AM으로 보냈습니다.
1912~1918년재생식·슈퍼헤테로다인 수신기암스트롱이 신호를 되먹임해 크게 키우는 재생 회로와, 받은 신호를 일정한 중간주파수로 옮겨 처리하는 슈퍼헤테로다인 방식을 발명했습니다. 슈퍼헤테로다인은 지금도 라디오부터 전파망원경까지 쓰입니다.
1927년우리나라 첫 라디오 방송경성방송국(호출부호 JODK)이 AM으로 방송을 시작했습니다.
1954년 이후트랜지스터 라디오진공관 대신 작은 트랜지스터를 써서 주머니에 들어가는 휴대용 라디오가 나왔습니다.
현재원칩 라디오, SDR손톱만 한 칩 하나에 수신기 전체가 들어가고, 소프트웨어로 전파를 처리하는 SDR로 이어졌습니다.

🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

비유로 설명하기

  • 포락선은 "빠르게 흔드는 줄넘기의 바깥 윤곽"과 같습니다. 줄은 빠르게 돌지만(반송파), 그 윤곽이 크게 작게 변하는 모양(포락선)에 이야기가 담겨 있습니다.
  • 다이오드는 "한쪽으로만 열리는 문", 축전기는 "물을 잠깐 담아 두는 물통"으로 비유하면 검파 과정을 설명하기 쉽습니다.

자주 하는 오해

  • "AM은 낡아서 이제 안 쓴다" — 넓은 지역에 닿는 장점 때문에 재난 방송에 중요하고, 항공 교신도 AM을 씁니다.
  • "AM 전파가 멀리 가는 것은 AM 방식 때문" — 멀리 가는 것은 변조 방식이 아니라 낮은 반송파 주파수(중파)의 성질입니다(파장 편 참고).

함께 해 볼 질문·활동

  • AM 라디오를 켜고 형광등 스위치, 헤어드라이어, 전자레인지 근처에 가져가 잡음이 어떻게 변하는지 들어 보기
  • 과학 교구로 판매되는 광석 라디오 키트를 만들어, 전지 없이 소리가 나는 것을 확인하기 (방송국 가까운 지역에서 긴 안테나 선이 있으면 잘 들립니다)
  • 시뮬레이션에서 정보 신호 크기를 최대로 올려 포락선이 거의 0에 닿는 모습을 보고, 더 커지면 어떻게 될지 이야기해 보기

본 교육자료는 Anthropic(Claude) 및 OpenAI(ChatGPT)를 활용하여 제작하였으며, 제작자가 내용을 검토·편집하였습니다. 주요 참고자료와 출처는 각 페이지의 「참고 자료 및 출처」에 명시하였습니다. 출처가 별도로 표기되지 않은 페이지와 참고자료에 포함되지 않은 내용은 제작자가 직접 작성하거나 정리한 것입니다. 내용에 오류가 있거나 수정이 필요한 사항을 발견하시면 kvnsite@kasi.re.kr로 알려 주시기 바랍니다.