🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

동작 원리 자세히 보기

• 펄스 레이더의 한 주기 — 강한 전파를 아주 짧게(백만 분의 1초 정도) 쏘고, 같은 안테나를 곧바로 '듣기'로 바꿔 메아리를 기다립니다. 펄스가 짧을수록 가까이 붙은 두 물체를 구별할 수 있는데, 펄스 길이 1 μs이면 약 150 m 간격까지 구별합니다 (거리 분해능 = 빛의 속도 × 펄스 길이 ÷ 2).
• 메아리는 아주 약하다 — 전파는 물체까지 가며 거리의 제곱만큼 약해지고, 반사되어 돌아오며 또 거리의 제곱만큼 약해집니다. 그래서 받는 신호의 세기는 거리의 네제곱에 반비례합니다(진폭 편의 역제곱 법칙을 두 번). 거리가 2배면 메아리는 16분의 1로 줄어, 레이더는 강한 송신기와 매우 예민한 수신기를 함께 갖춰야 합니다.
• 속도 측정(도플러 레이더) — 다가오는 물체에서 반사된 전파의 주파수 변화는 Δf = 2 × 속도 × 주파수 ÷ 빛의 속도입니다. 24 GHz 단속 레이더에서 시속 100 km 차량은 약 4,400 Hz 차이를 만듭니다. 원래 주파수(240억 Hz)에 비하면 아주 작지만, 보낸 전파와 받은 전파를 섞으면 이 차이만 '맥놀이'로 남아 쉽게 잴 수 있습니다.
• 자동차 레이더(FMCW) — 77 GHz 자동차 레이더는 펄스 대신 주파수가 계속 오르내리는 전파를 쏩니다. 돌아온 전파와 지금 쏘는 전파의 주파수 차이가 곧 거리입니다(FM 편 참고). 작은 칩 하나로 거리·속도·방향을 동시에 잽니다.
• 기상 레이더 — 빗방울에서 되돌아오는 세기로 비의 양을, 도플러로 바람을 잽니다. 수평·수직 두 방향의 전파를 함께 쓰는 이중편파 레이더는 빗방울·우박·눈송이의 모양 차이까지 구별합니다(편광). 우리나라 기상청 레이더도 이 방식을 씁니다. 구름 속 아주 작은 물방울은 보통의 기상 레이더 파장보다 훨씬 작아 잘 보이지 않습니다.
• 천문학의 레이더 — 지구에서 금성·수성·소행성에 레이더를 쏘아 거리와 자전을 잽니다. 1965년 레이더 관측으로 수성의 자전 주기가 약 59일이라는 것이 밝혀졌고, 지구에 다가오는 소행성의 궤도를 정밀하게 재는 데도 쓰입니다.

레이더의 발전사

비유로 설명하기

• 레이더는 "어두운 동굴에서 소리치고 메아리 듣기", 또는 박쥐가 초음파로 먹이를 찾는 것과 같습니다. 박쥐는 소리를, 레이더는 전파를 씁니다.
• 도플러 효과는 지나가는 구급차의 사이렌 소리가 "삐~요"에서 "뽀~요"로 낮아지는 것으로 설명할 수 있습니다.

자주 하는 오해

• "레이더는 전파를 계속 쏜다" — 펄스 레이더는 대부분의 시간 동안 듣고만 있습니다. 쏘는 시간은 전체의 1 %도 되지 않는 경우가 많습니다.
• "스텔스기는 레이더에 투명하다" — 전파를 다른 방향으로 튕겨 내거나 흡수해 메아리를 아주 작게 만들 뿐, 완전히 사라지게 하지는 못합니다.

함께 해 볼 질문·활동

• 큰 벽 앞 수십 m 떨어진 곳에서 손뼉을 치고 메아리가 들릴 때까지의 시간을 재어, 소리의 속도(초속 약 340 m)로 벽까지 거리를 계산해 보기 — 레이더와 똑같은 식(거리 = 속도 × 시간 ÷ 2)입니다.
• 기상청 날씨누리의 레이더 영상을 보며, 비구름이 어디에서 어디로 움직이는지 시간 순서대로 관찰하기