🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

동작 원리 자세히 보기

• 휴대전화 속 무선 부품 — 안테나 → 고주파 전단부(필터·증폭기·송수신 전환 스위치) → 트랜시버(주파수 변환, PLL) → 모뎀(디지털 변조·복조, 오류 정정) → 앱을 실행하는 프로세서 순서로 이어집니다. 앞 장에서 배운 발진기·증폭기·안테나, ADC, 디지털 변조가 손바닥 크기에 모두 들어 있습니다.
• 전원을 켜면 일어나는 일 — ① 주변 기지국이 계속 내보내는 동기 신호를 찾아 시간을 맞추고 ② 유심(USIM)의 정보로 "정당한 가입자"임을 인증한 뒤 ③ 지금 어느 지역에 있는지 통신망에 등록합니다. 전화가 오면 통신망은 그 지역의 기지국들을 통해 내 휴대전화를 호출(페이징)합니다. 기지국과 기지국 사이, 기지국과 통신사 본부 사이는 대부분 광케이블로 연결되어 있어, 전파가 쓰이는 구간은 사실 휴대전화와 가까운 기지국 사이뿐입니다.
• 송신 출력 조절 — 휴대전화의 최대 송신 출력은 약 0.2 W로, 기지국과 가까우면 출력을 크게 줄입니다. 그래서 신호 막대가 적은 곳(지하, 산간)에서는 휴대전화가 출력을 최대로 높여 배터리가 더 빨리 닳습니다.
• 여러 사람이 동시에 쓰는 방법(다중 접속) — 세대마다 방식이 바뀌었습니다. 1세대는 사람마다 다른 주파수를(FDMA), 유럽식 2세대는 시간을 잘게 나눠 번갈아(TDMA), 우리나라 2세대는 사람마다 다른 암호 코드를 붙여 같은 주파수를 동시에(CDMA), 4·5세대는 주파수와 시간을 바둑판처럼 나눈 칸을 배정해(OFDMA) 씁니다. 세대별 자세한 기술은 5G/6G 편에서 이어집니다.
• 셀의 크기 — 사람이 많은 도심에서는 수백 m, 한적한 시골에서는 수 km~수십 km입니다. 사용자가 많을수록 셀을 작게 나눠야 같은 주파수를 더 여러 번 재사용할 수 있습니다.

휴대전화의 발전사

비유로 설명하기

• 셀룰러 방식은 "학교 방송"과 "반별 대화"의 차이입니다. 강당 마이크 하나로는 한 번에 한 사람만 말할 수 있지만, 반마다 따로 이야기하면 학교 전체에서 동시에 수십 명이 말할 수 있습니다. 멀리 떨어진 반은 서로 소리가 섞이지 않으니 같은 '목소리 크기(주파수)'를 다시 써도 됩니다.
• CDMA는 "한 방에서 여러 나라 말로 동시에 대화하기"입니다. 모두 동시에 말해도 각자 자기 나라 말(코드)만 알아듣습니다.

자주 하는 오해

• "휴대전화는 인공위성과 통신한다" — 일반 휴대전화는 가까운 기지국과 통신하고, 나머지 구간은 유선(광케이블)입니다. 위성 통신은 위성통신 편에서 다룹니다(최근 일부 휴대전화에 긴급 위성 문자 기능이 들어가기 시작했습니다).
• "신호가 약해도 배터리 소모는 같다" — 신호가 약하면 휴대전화가 송신 출력을 높이고 기지국을 더 자주 찾기 때문에 배터리가 더 빨리 닳습니다.
• 휴대전화 전자파가 걱정된다는 질문에는, 우리나라는 몸에 흡수되는 전자파의 양(전자파 흡수율, SAR)을 1.6 W/kg 이하로 정해 모든 휴대전화가 이 기준을 통과해야 판매된다는 점을 알려 줄 수 있습니다.

함께 해 볼 질문·활동

• 휴대전화 설정의 '휴대전화 정보 → 상태(또는 SIM 상태)'에서 신호 세기(dBm) 값을 찾아, 교실·복도·엘리베이터·운동장에서 비교해 보기 (진폭 편의 dBm 설명 참고)
• 휴대전화를 알루미늄 포일로 완전히 감싼 뒤 전화를 걸어 보기 — 금속이 전파를 막아 "전원이 꺼져 있다"는 안내가 나옵니다. 엘리베이터 안에서 신호가 약해지는 것도 같은 이유입니다(전파 차폐).