신문은 선생님

"한·중·일과 북미 사이에 1만3000㎞에 달하는 광케이블이 설치될 예정입니다."

마이크로소프트사가 최근 북미와 한·중·일 등 아시아 주요 국가를 잇는 초고속 해저 광케이블 구축에 투자하겠다는 발표를 했어요. 그것은 더욱 빠르고 편리한 인터넷망을 구축하여 아시아 주요 국가와 더욱 활발한 정보 교류를 하기 위함이라고 해요. 그런데 '해저(海底)'라는 말은 바다 밑을 의미하고 케이블이란 전선을 의미하는데, 왜 바다 밑에 전선을 설치한다는 것일까요?

지금으로부터 20여년 전만 해도 대부분의 사람은 무선통신기기를 이용하지 못했어요. 집 전화나 공중전화같이 고정되어 설치된 통신기기만을 사용할 수 있었지요. 하지만 지금은 전화는 물론 전 세계와 이어져 있는 인터넷까지 언제 어디서든 사용이 가능한 시대가 되었지요. 그렇다면 어떻게 전 세계 사람들과 실시간에 가깝게 통신을 할 수 있게 된 것일까요? 무선 기술의 발전 때문이라고 생각하는 사람이 많은데, 사실 알고 보면 전 세계 통신망은 유선으로 연결되어 있답니다.

물론 지금은 무선 송수신 기술이 발달하여 무선으로도 빠른 인터넷이 가능하지만, 여전히 그 거리에는 한계가 있어요. 예를 들어 학교나 집에 설치된 무선공유기로 인터넷을 하는 경우 공유기와 거리가 멀어질수록 통신 속도가 느려지다가 결국에는 접속이 끊기는 현상이 일어나지요. 3G, LTE 등 통신사에서 제공되는 인터넷도 이런 현상이 일어나는 것은 마찬가지이기 때문에 깊은 산지나 바다 한가운데에서는 통신할 수 없는 경우가 많지요. 이러한 이유로 빠르고 안정적인 통신을 하기 위해서는 선을 이용할 수밖에 없어요. 그렇다면 어떻게 해외 여러 나라와도 인터넷을 통한 통신을 할 수 있는 것일까요? 바로 나라와 나라 간에 케이블 즉, 선을 연결했기 때문이에요. 그것이 바로 해저 케이블이지요.

나라와 나라는 육지로 연결될 수도 있지만, 반드시 바다를 건너야만 하는 경우도 있어요. 그러니 바다 밑에 선을 설치할 수밖에 없겠지요? 대개 육지에서는 선을 연결할 때 전봇대를 이용해요. 선은 사람이나 차량 등의 통행에 불편을 주지 않고, 원하는 방향으로 연결할 수 있어야 하기 때문에 선을 높이 들어주고 방향을 바꿀 수 있는 전봇대는 매우 유용하지요. 그러나 깊은 바다에는 높은 전봇대를 세우기 어려울뿐더러 관리하기도 어렵고 강한 파도나 지나가는 선박 등에 의해 파손될 위험도 커요. 하지만 바다 밑에 묻어 놓으면 그러한 단점을 해결할 수 있지요. 하지만 바다 밑이라도 늘 안전한 것은 아니기 때문에 해저 광케이블은 매우 튼튼해야 해요. 이빨이 날카롭고 힘이 센 바다 생물들의 공격은 물론 큰 지진 등에 의해 파손될 염려도 있기 때문이에요.

해저 광케이블은 나라와 나라 사이의 통신을 위한 선인 만큼 엄청난 양의 데이터를 송수신할 수 있어야 해요. 그러다 보니 엄청나게 굵을 거라 생각하는 사람이 많아요. 하지만 굵기가 대개 4㎝에서 어른 팔뚝 정도밖에 되지 않아요. 그것도 잘 끊어지지 않고 부식을 막기 위해 구리, 알루미늄, 폴리카보네이트, 금속 와이어 등으로 감쌌기 때문이지 순수하게 데이터만을 송수신하는 부분인 광섬유는 무척 가늘답니다. 놀라운 건 머리카락보다도 가느다란 대략 1/8㎜의 광섬유 한 가닥으로 전화 1만2000회선의 역할을 할 수 있고 4000여명이 동시에 통신할 수 있을 정도로 뛰어난 정보 송수신 능력을 갖추고 있다는 것이지요.

광케이블 안에 들어가는 광(光·빛 광)섬유는 빛을 이용해 통신 신호를 전달한다고 해서 지어진 이름이에요. 예전에는 전기 신호인 통신 신호를 전달하기 위해 전기가 잘 통하는 구리선을 사용했어요. 하지만 전기 신호가 구리선을 지나가면 조금씩 에너지 손실이 일어나기 때문에 먼 거리에 신호를 보내기 위해서는 중간에 신호를 증폭하는 장치를 달아야 했지요. 게다가 굵고 무거워서 많은 양의 신호를 전달하기 위해서는 비용이 많이 들고 설치 또한 어려웠어요. 광섬유는 이런 단점을 획기적으로 극복했죠. 광섬유는 '전반사'라는 빛의 성질을 이용해요. 빛은 공기 중에서 유리나 물을 통과할 때, 일부는 반사되고, 일부는 굴절되어 들어가요. 조명을 어둡게 하고 손전등을 이용해 어항에 빛을 비추어 보면 빛을 비추는 각도에 따른 변화를 볼 수 있는데, 어느 각도 이상으로 빛을 기울이면 들어가는 빛은 전혀 없이 반사만 일어나는 것을 볼 수 있어요. 이것을 '전반사'라고 해요. 광섬유는 유리와 같은 성분으로 만들어졌기 때문에 빛을 광섬유 속에 일정한 각도로 쏘면 전반사가 일어나며 에너지의 손실이 없이 아무리 먼 곳이라도 빛의 속도로 나아갈 수 있지요.

눈에 보이지 않는 넓은 바다 밑에 전 세계를 연결하는 통신선이 있다는 것이 정말 놀랍죠? 이와 같은 해저 광케이블의 발달로 우리는 수천, 수만㎞ 떨어져 있는 다른 나라와도 빠르게 정보를 주고받을 수 있게 됐답니다.

[함께 생각해봐요]

마이크로소프트사가 이번에 설치하기로 한 북미-아시아 간 광케이블은 최신 기술을 사용하여 데이터를 초당 80테라비트(TB) 전송한다고 해요. 여기서 데이터의 양을 나타내는 단위인 '테라비트'를 우리가 자주 접하는 단위인 MB(메가바이트)나 GB(기가바이트)로 환산하면 얼마나 될까요?

풀이: 1B(바이트)는 8Bit(비트)이고 1MB는 1바이트의 100만배를 의미해요. 또 1GB(기가바이트)는 1MB의 1000배이며, 1TB(테라바이트)는 1GB의 1000배를 의미하지요. 즉, 80테라비트는 10TB이며 10,000GB, 10,000,000MB가 돼요.

[관련 교과] 3학년 2학기 '빛과 그림자', 6학년 2학기 '에너지와 도구'