1. 첫번째 그림은 동축케이블의 세부 구성을 나타냅니다. 모두가 다 아시는 내용이시니 정확한 영어식 표현을 어떻게 하는지 알아 두십시오.
2. 두번째 그림은 동축케이블의 단면을 나타냅니다. 그 중에서 녹색으로 된 부분은 가운데 구리선을 의미하구요, 갈색의 바깥지름은
동축케이블의 하얀부분, 즉 절연체를 의미합니다.
여기에서 우리는 조금 심도있게 공부를 해 봅니다. 속선과 겉의 실드선 사이에는 가운데에 있는 절연체, 즉 하얀부분이 상당히 중요합니다.
머리 아프시겠지만 유전율(u)을 공식에 의거 작은 동심원과 큰 동심원간의 간격 및 표면적을 구해서 곱하는데요... 수학공식은 생략합니다. ㅎㅎ
하지만 가운데 동선의 표면적(S1)과 바깥 절연체의 표면적(S2)간 간격(d)으로 인해 둥근 콘덴서역할을 하는 것에 유념하십시오.
즉 동축케이블은 기다란 콘덴서라는 뜻입니다.
3. 세번째 그림은 이러한 동축케이블의 전기흐름에 방해를 주는 요소가 어떤게 있는지 보여주는 '등가도'라는 것입니다. 회로를 설명하면
간단합니다. 동축케이블을 길게 포설하면 할 수록 저항은 증가하고, 콘덴서 성분도 증가한다는 뜻입니다. 좀 더 저항과 콘덴서 성분에
대해 알아보죠.
A. 저항 : 모든 전기를 흘리는데 있어 직렬로 접속된 저항은 좋지 않습니다. 이는 직류든 고주파 교류든 모두 해당되는 얘기죠...
그래서 동축케이블의 직렬저항 값은 정해져 있습니다. 케이블 제조사는 저항을 낮추기 위해 순도가 아주 높은 구리선을 써야 합니다.
그리고 무턱대고 그 굵기를 굵게 하거나, 아니면 가격을 낮추기 위해 가느다란 구리선을 쓰거나 아니면 다른 금속을 쓰면 안됩니다.
하지만 시중의 다양한 동축케이블을 보면 단심이 아닌 복심도 있구요, 가느다란 연심도 있습니다. 게다가 강선을 쓰면서 구리도금을
하거나, 연심에 은도금이 되어 있는 경우도 있지요^^
강선을 쓰는 이유는 야외에서 인장력을 강화할 목적으로 씁니다. 통상 케이블 텔레비젼(CATV)에서 많이 쓰구요, 말 그대로 강철선이라서
작업하기가 상당히 어렵습니다. 그리고 그 표면을 잘 보시면 구리도금이나 금도금이 되어 있어요... 이는 [표피효과]라는 것 때문인데,
고주파 통신을 할 경우, 통신선의 표면으로 전자가 이동한다는 이유로 강철선의 표면에 전자가 잘 흐르도록 구리나 금, 은 등으로
도금을 한 것이랍니다.
연심으로 사용하는 대표적인 RG-58의 경우, 50오옴의 특성임피던스를 가지는데, 지금 대다수 75오옴의 임피던스를 쓰는 변형된
CCTV 신호에 적용하는 것은 바람직하지 않습니다. 하지만 수십미터 이하의 근거리의 경우는 큰 문제가 되지 않으므로 사용하셔도
무방합니다. 단~!!!! HD-SDI 신호는 절대 사용하지 않으시길 추천합니다. ^^
전자나 통신을 전공한 사람들은 학교를 다니실 때 오실로스코프와 프로브(Probe)를 잘 아실 것입니다. 이때 사용하는 프로브는 상당히
가격이 비싼지라 실제 실험/실습을 하실 때는 대다수 악어클립을 이용하여 실험을 하셨을 겁니다. 이 프로브는요, 시중가격이 저렴한
것은 만원내외, 비싼것은 수십만원짜리도 있는데요, 한마디로 측정주파수가 높으면 높을 수록 가격이 비싸집니다. 구조적으로 프로브의
가격이 비싼이유는 가느다란 동축케이블의 구조에, 속심이 워낙 가느다란 굵기로 제작하는 제작기법 때문에 그렇습니다. 잘라서
보면(절대 자르지 마세요ㅠ.ㅠ 몇십만원이 날아갈 수도...ㅠㅠ) 그 속선구조는 동축케이블과 같습니다만 속심의 구리선은 구리가
아니며 머리카락보다 훨씬 가느다란 합금을 사용합니다. ...그래서 비싸답니다...ㅎㅎ
B. 콘덴서 성분 : 전자공학 용어로 캐패시턴스(Capacitance)라고 합니다. 이 콘덴서 성분은 장거리 통신에 있어 그 값이 크면 클수록
통신에 불리해집니다. 콘덴서는 직류는 차단하고 교류를 통과시켜버리는 특성이 있기 때문이죠..^^ 즉, 고주파 신호를 보내면 동축케이블에
존재하는 콘덴서 성분이 소멸시켜 버리는 특징을 가지고 있는데, 실제 KS 규격집을 보면 1Km의 5C 굵기의 동축케이블의 콘덴서 성분은
극히 미세한 50[pF] 이하의 단위 길이당 콘덴서 성분을 가지도록 규정되어 있답니다.
이 콘덴서 성분을 결정하는 요소는 앞서 설명드린 것처럼 먼저 동축케이블의 구조에서 속심의 표면적과 바깥 동심원의 표면적으로 결정되구요, 그것보다 더 중요한 것이 바로 우리가 BNC 커넥터를 접속할 때 재킷(외피)를 탈피시키고 구리실드선을 제거해 보면 하얀 플라스틱
성분입니다. 이 플라스틱은 그림에서처럼 절연체라고 부르구요, 공기와 비례하는 [비유전율]로 정의를 내리고 각종 재질에 따라 물리적
치수를 규정하고 있어요. 어렵죠? 쉽게 설명을 하자면.... 공기가 콘덴서 성분을 유지하고자 할때의 값을 '1'로, 나머지 플라스틱이나 고무,
나무 등등 각종 절연물질의 콘덴서 성분을 유지하는 값을 각각 1.07, 2,036 등등의 비로 나타난 값이랍니다. 그래도 어려우시면 그냥
전자공학도에게 맡겨두세요...ㅋㅋ
이 콘덴서 성분은 작으면 작을 수록 좋습니다. 따라서 작게하는 방법은 속심과 바깥 실드선간의 간격을 보다 크게 하면 상대적으로
작아집니다. 실례로 거리를 두배하면 용량은 면적이라서 약 1/4로 줄어들거든요.... 그래서 흔히 사용하는 5C 케이블로 원하는 품질이
나오지 않으면 보다 굵은 7C, 10C, 12C 등등의 굵은 케이블로 고주파를 보내기도 합니다.
흔히 5C, 7C라고 부르는 것은 국제기준의 MKS 즉, 거리는 미터로, 무게는 키로그램으로, 시간은 초로 표기하자는 국제협약에 따라
이렇게 부르는데요, 앞의 5 또는 7이란 말은 속선, 즉 절연체의 굵기를 mm단위로 표기한 것입니다. 그런데 미국은 이 규격을 따르지 않아요... 인치를 옹호하는지라 MKS 협약에 가입을 하지 않았죠...그래서 5C 동축케이블은 RG-6로, 3C 동축케이블은 RG-59로 표기합니다.
미세한 차이는 있지만 실제 사용하시는데는 큰 무리가 없습니다. 단, BNC 커넥터의 경우 실제 크기가 살짝 틀린지라 반드시 제 규격의
커넥터를 사용하시는 것이 좋습니다.
