Wi-Fi

집이나 카페에서 인터넷에 연결할 때 쓰는 Wi-Fi(와이파이)도 전파를 이용합니다. 휴대전화 통신망과 달리, Wi-Fi는 누구나 별도의 허가 없이 쓸 수 있는 특정 주파수 대역을 사용합니다.

2.4 GHz와 5 GHz, 두 가지 대역

Wi-Fi 공유기는 보통 2.4 GHz 또는 5 GHz 대역의 전파를 씁니다. 파장과 주파수 는 반비례하므로, 5 GHz는 2.4 GHz보다 파장이 훨씬 짧습니다(약 6cm vs 약 12cm). 파장이 짧으면 벽이나 가구 같은 장애물에 더 쉽게 막히기 때문에, 5 GHz는 도달 거리가 짧은 대신 더 많은 정보를 빠르게 보낼 수 있고, 2.4 GHz는 멀리·잘 돌아가지만 상대적으로 느립니다.

패킷으로 잘게 쪼개 보낸다

Wi-Fi는 디지털 통신 방식으로, 보낼 데이터를 패킷(packet)이라는 작은 조각으로 잘라서 순서대로 보내고, 받는 쪽에서 다시 조립합니다. 여러 기기가 하나의 공유기를 함께 쓸 수 있는 것도 이렇게 데이터를 조금씩 나누어 번갈아 보내기 때문입니다.

핵심 정리

  • Wi-Fi는 누구나 쓸 수 있는 2.4 GHz, 5 GHz 등의 주파수 대역을 사용합니다.
  • 주파수가 높을수록(파장이 짧을수록) 속도는 빠르지만 도달 거리는 짧아집니다.
  • 데이터를 패킷 단위로 잘라 보내는 디지털 통신 방식입니다.

🧑‍🏫 선생님·학부모님을 위한 설명 도움말

동작 원리 자세히 보기

  • 공유기가 하는 일 — 집의 인터넷 회선(광케이블 등)과 연결된 공유기는 1초에 약 10번씩 "여기 ○○ 와이파이가 있어요"라는 비콘 신호를 내보냅니다. 휴대전화의 Wi-Fi 목록은 이 비콘들을 모은 것입니다. 연결하면 공유기가 기기마다 주소를 나눠 주고, 인터넷과 기기 사이에서 패킷을 전달합니다.
  • "말하기 전에 먼저 듣기" — Wi-Fi는 한 주파수를 여러 기기가 함께 쓰기 때문에, 보내기 전에 채널이 조용한지 먼저 들어 보고, 조용하면 무작위로 아주 잠깐 더 기다렸다가 보냅니다. 받는 쪽은 잘 받았다는 확인(ACK)을 돌려줍니다. 두 기기가 동시에 보내 부딪히면 각자 다른 시간만큼 기다렸다가 다시 보냅니다. 기기가 많은 곳에서 Wi-Fi가 느려지는 이유입니다.
  • 채널 — 2.4 GHz 대역에는 5 MHz 간격으로 13개의 채널이 있지만, 한 채널이 20 MHz를 차지해 서로 겹칩니다. 겹치지 않게 쓸 수 있는 채널은 사실상 1·6·11번 셋뿐이라 아파트처럼 공유기가 많은 곳에서는 혼잡합니다. 5 GHz와, 2020년 우리나라에서도 개방된 6 GHz 대역은 겹치지 않는 채널이 훨씬 많습니다. 전자레인지도 2.45 GHz를 쓰기 때문에 작동 중에는 2.4 GHz Wi-Fi가 느려질 수 있습니다.
  • 속도를 높이는 기술 — 수많은 부반송파(OFDM)와 진폭·위상을 함께 바꾸는 QAM(디지털 통신), 여러 안테나를 쓰는 MIMO가 세대마다 발전하며 속도를 끌어올렸습니다.
  • 보안 — 전파는 벽 너머까지 퍼지므로 데이터는 암호화해서 보냅니다. 초기 방식(WEP)은 쉽게 뚫려 WPA2를 거쳐 지금은 WPA3를 씁니다.

Wi-Fi의 발전사

시기사건의미
1985년비면허 대역 개방(미국)2.4 GHz 등 산업·과학·의료용(ISM) 대역을 허가 없이 통신에 쓸 수 있게 하여 Wi-Fi의 토대가 되었습니다.
1990년대 초전파천문학자의 발명호주 CSIRO의 전파천문학자 존 오설리번 연구팀이 천체 신호를 처리하던 경험을 살려, 실내에서 벽에 반사된 전파가 뒤섞이는 문제를 푸는 무선랜 기술을 개발해 특허를 받았습니다.
1997년IEEE 802.11 표준최대 2 Mbps의 첫 무선랜 표준이 나왔습니다.
1999년802.11b/a, 'Wi-Fi' 이름 탄생11 Mbps(2.4 GHz), 54 Mbps(5 GHz). 서로 다른 회사 제품이 함께 작동함을 인증하는 'Wi-Fi' 상표가 만들어졌습니다.
2009년Wi-Fi 4 (802.11n)MIMO를 처음 도입해 최대 600 Mbps
2013년Wi-Fi 5 (802.11ac)5 GHz, 256-QAM, 여러 기기에 동시에 보내는 MU-MIMO
2019년Wi-Fi 6 (802.11ax)OFDMA로 여러 기기에 칸을 나눠 동시에 배정, 1024-QAM. 기기가 많은 곳에서 효율이 크게 좋아졌습니다.
2024년Wi-Fi 7 (802.11be)320 MHz 폭, 4096-QAM, 여러 대역 동시 사용으로 이론상 최대 수십 Gbps

비유로 설명하기

  • Wi-Fi는 "모둠 토론"과 같습니다. 한 사람씩 말해야 하고, 말하기 전에 다른 사람이 말하고 있는지 살피며, 두 사람이 동시에 말을 꺼내면 둘 다 멈췄다가 다시 시작합니다. 모둠원이 많아지면 한 사람이 말할 기회가 줄어듭니다.

자주 하는 오해

  • "Wi-Fi가 곧 인터넷이다" — Wi-Fi는 공유기와 기기 사이의 '집 안 무선 구간'일 뿐입니다. Wi-Fi 막대가 가득해도 집으로 들어오는 인터넷 회선이 느리거나 끊기면 인터넷은 느립니다.
  • "5 GHz가 항상 더 좋다" — 공유기 가까이에서는 5 GHz가 빠르지만, 벽 몇 개 너머에서는 2.4 GHz가 더 안정적일 수 있습니다.

함께 해 볼 질문·활동

  • Wi-Fi 분석 앱으로 주변 공유기들이 어떤 채널을 쓰는지 살펴보고, 2.4 GHz의 1·6·11번 채널에 몰려 있는지 확인하기
  • 속도 측정 앱으로 공유기 바로 옆, 방문 하나 너머, 벽 두 개 너머에서 2.4 GHz와 5 GHz 속도를 각각 재어 표로 정리하기
  • Wi-Fi 기술을 만든 사람이 전파천문학자였다는 사실을 소개하며, 기초 과학 연구가 생활 기술로 이어지는 예로 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.