광케이블

광케이블은 빛의 전반사 원리를 이용하여 광섬유를 통해 정보를 전송하는 케이블이다. 전기 신호 대신 빛을 사용하기 때문에 전송 손실이 적고 대용량의 데이터를 고속으로 전송할 수 있다는 장점을 가진다. 따라서 통신 네트워크, 데이터 센터, 방송 설비 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 수행한다.

개요

광케이블은 머리카락 굵기 정도의 가느다란 유리 또는 플라스틱 섬유인 광섬유 다발로 구성된다. 광섬유는 코어(Core)와 클래딩(Cladding)이라는 두 부분으로 이루어져 있으며, 코어는 빛이 지나가는 통로 역할을 하고, 클래딩은 코어보다 굴절률이 낮아 빛이 코어 내부에서 전반사되도록 돕는다. 이러한 전반사 덕분에 빛은 광섬유를 따라 멀리까지 손실 없이 전달될 수 있다. 광케이블은 광섬유 외에도 외부 충격으로부터 광섬유를 보호하고 케이블의 강도를 높이기 위한 다양한 보호층으로 구성된다.

작동 원리

광케이블의 작동 원리는 빛의 전반사 현상에 기반한다. 빛이 굴절률이 높은 매질(코어)에서 굴절률이 낮은 매질(클래딩)로 입사할 때, 특정 각도 이상으로 입사하면 빛은 경계면을 통과하지 않고 모두 반사된다. 이 현상을 전반사라고 한다. 광케이블은 코어와 클래딩의 굴절률 차이를 이용하여 빛이 코어 내부에서 계속 전반사되도록 함으로써 빛을 멀리까지 전달한다.

종류

광케이블은 광섬유의 종류에 따라 크게 단일 모드 광섬유(Single-Mode Fiber, SMF)와 다중 모드 광섬유(Multi-Mode Fiber, MMF)로 나뉜다.

• 단일 모드 광섬유: 코어의 직경이 매우 작아 하나의 빛의 경로(모드)만 허용한다. 따라서 빛의 분산이 적고 장거리 전송에 유리하며, 통신 네트워크와 같이 고속, 장거리 전송이 필요한 분야에 주로 사용된다.
• 다중 모드 광섬유: 코어의 직경이 단일 모드 광섬유보다 크기 때문에 여러 개의 빛의 경로(모드)를 허용한다. 따라서 빛의 분산이 단일 모드 광섬유보다 크고 전송 거리가 짧지만, 연결 및 유지 보수가 용이하고 비용이 저렴하여 데이터 센터, 근거리 통신망(LAN) 등에 주로 사용된다.

장점

• 높은 대역폭: 전기 신호에 비해 훨씬 높은 주파수의 빛을 사용하므로 대용량의 데이터를 빠르게 전송할 수 있다.
• 낮은 신호 감쇠: 전송 손실이 적어 장거리 전송에 유리하다.
• 전자기 간섭에 대한 내성: 전기 신호를 사용하지 않으므로 외부 전자기장의 영향을 받지 않아 안정적인 데이터 전송이 가능하다.
• 보안성: 도청이 어렵기 때문에 보안이 중요한 통신에 적합하다.
• 가볍고 유연함: 구리 케이블에 비해 가볍고 유연하여 설치 및 관리가 용이하다.

단점

• 높은 초기 설치 비용: 구리 케이블에 비해 초기 설치 비용이 높다.
• 정밀한 연결 기술: 광섬유 연결 시 정밀한 기술이 필요하다.
• 구부림에 취약함: 과도하게 구부릴 경우 광섬유가 손상될 수 있다.