전파의 전파와 안테나 (1)

여러분들은 아마 잦 시간에 잘 들리던 28메가(10 meter) 밴드가 밤 시간엔 전혀 들리지 않아서 혹시 rig가 고장 난 것이 아닌가 착각 할 정도로 조용한 것을 경험하였을 겁니다.

28메가 밴드가 낮 시간부터 이른 저녁 시간까지 상태가 좋은 반면, 낮은 주파수 밴드는 밤 시간 내내 상태가 좋아 올빼미군에 속하는 DXer들이 종종 밤을 새우기가 쉽습니다. 이와 같이 무선전파는 매 시간, 하루에도 여러 차례 변하기도 하고 계절에 따라 변화합니다.

전파는 아주 많은 부분 날씨와 닮은꼴 입니다. 일기예보처럼 전파(radio wave)의 전파(propagation)도 예보가 가능하지만 누구도 전파상태를 자신의 뜻대로 조정할 수는 없습니다.

전파의 불가사의는 과학자들과 햄들에게 대단한 연구과제이며 아직도 완전히 그 신비한 베일을 속 시원히 벗겨 버리지 못한 상태입니다.

많은 사람들이 날씨나 전파의 대한 이야기를 할 수 있지만 그 누구도 마음대로 할 수 없는 것이기도 합니다. 단지 우리가 할 수 있는 최선은 전파의 특성을 이해하려고 노력하며, 농부들이 계절의 변화에 따라 일손의 계획을 세우듯 DXer들도 전파 상태의 변화에 대한 밴드 사용 계획을 세우는 것입니다.

전리층(The Ionosphere)

무선전파의 특성은 빛과 같이 공간을 직진합니다. 어떤 물체에 부딪혀 반사되기 전까지 수천 킬로미터를 곧게 뻗어 나갑니다. 우리가 사고 있는 지구는 원형이므로 직접 파에 의한 수평면의 교신에는 한계가 있습니다.

1901년 마르코니의 실험에 의하여 전파가 반사된다는 사실이 증명되기 전까지는 아무도 지구 반대편까지 전파가 도달하리라곤 감히 상상하지 못하였습니다.

마르코니의 실험이 성공한 이후 햄들은 마르코니가 눈에 보이지 않는 어떤 반사를 이용했을 것이라는 영감을 받고 있을 즈음 과학자들은 단순히 전파의 성질에 대한 물리적 연구를 시작하기로 결심하였습니다.

전리층은 자외선과 X선으로 형성되며, 이 자외선과 X선은 대기권의 gas 원자로 부터 떨어진 전자들이 태양에 부딪히며 발생된 자유전자와 이온(전자에서 떨어진 미립자)에 의하여 만들어지고, X선이 태양으로부터 지구까지 도달하는데 걸리는 시간은 8분이 소요되며, 전리층 반사가 가능한 지구의 낮 시간(태양이 떠 비추어지는 부분)인 부분으로 만 X선은 여행합니다(X선은 밤눈이 어두움hi). 한편 밤 시간인 반대편 지구쪽의 대기권에서는 자유전자들이 이온화 된 원자들과 재결함을 시작합니다.

무선전파는 빛이 물속의 공기를 통과흐는 것과 같이 이온화 된 gas층(전리층)을 통과 하면서 일부 흡수되며, 반사(휘어짐)하는데, 얼마나 휘어지느냐는 형성된 전리층의 구조와 무전전파의 주파수와 전파가 전리층에 부딪히는 각도에 따라 달라집니다.

전리층은 대기권 상층부에 D 지역, E 층 그리고 F층으로 나누어지며, 가장 높은 곳에 위치한 층이 F층입니다.

F층은 또다시 F1과 F2층으로 때론 나누어지기도 하며, 50 메가 햄 밴드(6-meters)에서부터 70메가까지 주파수에 영향을 주는 층이 F층이며, DX에 가장 많은 작용을 하는 층입니다.

F층에서 반사될 수 있는 가장 높은 주파수를 MUF(Maximum Usable Frequency)라고 하며, MUF(최고사용주파수)는 전리층의 이온화 정도에 따라 달라집니다.

또한 MUF는 동이 틀 무렵부터 태양이 가장 강렬한 낮 시간까지 올라가게 되며, 해가 지면서 MUF는 낮아져 밤이 되면 완전히 떨어져 버립니다.

F층 보다 아래쪽에 이치한 E층은 DXer들에겐 F층에 비하여 크게 환영(?) 받지 못하지만 가끔 갑작스럽게 스포라딕(sporadic) E층이 출현하여 평소 들리지 않던 DX 신호들이 28 메가에서 local 신호보다 더 강력하게 들어와 DXer들을 즐겁게 만들기도 합니다.

하지만 이스포라딕 E 층은 일반적으로 여름철 이른 저녁 아주 짧은 시간동안만 나타났다가 사려져 버리므로 E skip이라고 부르기도 합니다.

스포라딕 E 상태에서는 결코 rag chew를 해선 안됨을 잊지 마십시오!

E층 아래쪽에는 전리층으로 분류되지는 않지만 D 지역(전리층이 아니므로 지역이라고 부름)이 있습니다.

이 D 지역은 무선 전파 에너지를 흡수(감쇠)하며, 흡수하는 정도는 주파수가 낮을 수록 많이 흡수되며, 역시 이온화의 정도에 따라 흡수 정도가 달라집니다.

밤이 되면 낮은 밴드에서 DX 신호가 잘 들리는 이유는 이 D 지역이 밤이 되면 사라져 버리므로 낮은 주파수의 무선 전파 에너지 감쇠가 적어지기 때문입니다.

다소 지루할지도 모르지만 DXer로서 알아두면 유용한 몇가지를 끝으로 전파 이론은 다음 호에 끝내기로 하겠습니다.

간단히 F층의 MUF와 D 지역의 전파흡수 정도만을 이해하여도 최상의 DX 운용을 할 수 있으며, 개인적인 관심에 따라 계절의 변화에 대한 전파활동, 태양흑점 수와 전파의 상관관계, 11년 주기로 변화하는 전파상태, 태양표현이 폭발할 때 마다 발생되는 전파장애 등 흥미진진한 연구거리가 무궁무진하며, 전파 상태를 연구하며 DX를 하는 여러분은 ham이라는 사실이 자랑스러울 것입니다. 73s

<HL1LJ 박대웅,  KARL지 1999년 05월호 KARL 포럼>