🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

원리 자세히 보기

• 섀넌의 통신 모델로 보기 — 섀넌은 모든 통신을 정보원 → 송신기 → 채널(잡음이 섞이는 통로) → 수신기 → 목적지의 다섯 단계로 정리했습니다. 전화라면 말하는 사람·전화기·전화선·상대 전화기·듣는 사람입니다. 전파 관측에서는 천체가 정보원, 우주 공간과 대기가 첫 번째 채널, 안테나와 수신기가 받는 쪽이 되고, 그 뒤 케이블·광섬유·네트워크라는 두 번째 채널을 거쳐 상관기라는 목적지에 도착합니다. 어느 단계에서든 잡음이 섞일 수 있다는 것이 이 모델의 핵심입니다.
• 구간마다 알맞은 매체 — GHz 대역 신호는 보통의 동축 케이블을 100 m만 지나도 수~수십 dB 약해지지만, 광섬유는 1 km에 약 0.2~0.4 dB만 줄어듭니다. 그래서 짧고 다루기 쉬운 구간은 동축 케이블, 길거나 데이터가 많은 구간은 광섬유를 씁니다(dB의 뜻은 전기신호 전송 참고).
• 먼저 디지털로 바꾸고 보내기 — 예전 간섭계는 안테나의 아날로그 신호를 그대로 멀리 보냈지만, 지금은 안테나 가까이에서 곧바로 디지털로 바꾼 뒤 광섬유로 보냅니다. 디지털 신호는 중간에서 깨끗하게 되살릴 수 있어 먼 길을 가도 잡음이 쌓이지 않기 때문입니다(디지털변환 ADC).
• 데이터의 양을 계산해 보면 — 망원경 한 대가 초당 1기가비트로 데이터를 만든다면 8시간 관측에 약 3.6 TB(테라바이트)가 쌓입니다. 이를 초당 100메가비트 인터넷으로 보내면 약 80시간이 걸립니다. 거꾸로 1 PB(1,000 TB)의 하드디스크를 비행기로 하루 만에 옮기면 초당 약 90기가비트로 보낸 셈이라, 지금도 아주 많은 데이터는 디스크로 옮기기도 합니다(관측데이터 저장의 EHT 사례).
• 데이터와 함께 시각도 보낸다 — 여러 망원경의 데이터를 맞대어 보려면 각 데이터가 "정확히 언제" 기록되었는지 알아야 합니다. 그래서 데이터에는 관측소 원자시계의 시각 정보가 함께 붙어 가고, 관측소 안 장비들은 기준 신호로 박자를 맞춥니다(원자시계, 장비간 시각동기화).

역사와 배경 — 신호를 나르는 길의 변화

비유로 설명하기

• 신호 전송 시스템은 "이어달리기"와 같습니다. 구간마다 달리는 선수(동축 케이블, 광섬유, 네트워크)가 바뀌어도 바통(데이터)을 떨어뜨리지 않고 넘기는 것이 중요하고, 바통 넘기는 곳이 바로 변환 장치입니다.
• 섀넌의 모델은 "편지 보내기"로 설명할 수 있습니다. 쓰는 사람, 우체통, 우편 트럭, 집배원, 받는 사람이 있고, 비가 와서 편지가 젖는 것이 잡음입니다.

자주 하는 오해

• "광섬유가 생겼으니 하드디스크를 옮기는 방식은 사라졌다" — 데이터가 아주 많거나 남극처럼 네트워크가 약한 곳에서는 지금도 디스크를 비행기로 옮기는 편이 더 빠를 때가 있습니다.
• "디지털 신호는 거리가 아무리 멀어도 상관없다" — 디지털 신호도 똑같이 약해지고 잡음이 섞입니다. 다만 0과 1을 판정할 수 있을 때 중간에서 깨끗하게 되살릴 수 있다는 것이 다릅니다.

함께 해 볼 질문·활동

• 모둠별로 숫자 메시지를 '말로 → 글로 → 손짓으로 → 다시 말로' 매체를 바꿔 가며 전달하는 이어달리기를 하고, 어느 구간에서 틀리기 쉬웠는지 이야기해 보기
• "망원경 4대가 각각 8시간 동안 초당 1기가비트로 기록하면 모두 몇 TB일까?"를 계산하고(약 14.4 TB), 집 인터넷 속도로 보내면 며칠이 걸리는지 구해 보기
• 휴대전화로 찍은 동영상 파일의 크기(MB·GB)를 확인하고, 메신저로 보낼 때와 USB 메모리로 옮길 때 어느 쪽이 더 빠른지 비교해 보기