무선 인터페이스의 종류 및 장단점

흔히 컴퓨터에서 사용하는 무선 인터페이스는 크게 두가지로 나눌 수 있다. 적외선 통신과 라디오전파에 의한 통신이다.

IR 무선통신

적외선 통신은 약자로 IR(InfraRed)이라고 불린다. 말 그대로 적외선을 쏘아서 이를 통해서 정보를 전달하는 방식이다. TV 및 오디오 등의 가전기기에서 사용되고 있는 리모컨이 바로 이 IR 방식이라고 생각하면 정확하다.

IR 방식 통신에서, 송신기에는 IRED(Infra-Red Emittion Diode)가, 그리고 수신기 쪽에서는 포토 다이오드가 존재한다. 리모콘을 분해해 보면 앞쪽에 마치 고휘도 LED와 유사하게 생긴 무색의 LED가 있는 것을 볼 수 있는데, 이것이 바로 IRED이다.

Sound Blaster Audigy Platinum의 리모콘을 분해했을때 보이는 IRED
무색투명한 것이 꼭 고휘도 LED와 똑같이 생겼다.
(이것 때문에 멀쩡한 필자의 리모콘을 분해하느라 리모콘에는 생채기가 났다. 흑..)

IRED는 전류를 흘려도 빛을 발하지 않는 것처럼 보이지만, 빛을 발하지 않는것이 아니라, 가시광선의 영역을 벗어난 적외선 부분의 빛을 발하기 때문에 마치 아무 빛도 나지 않는 것처럼 보일 뿐이다. IR을 사용하는 이유는 사람의 눈에 보이지 않기 때문에 시각적인 방해를 주지 않으며, 소자의 가격이 저렴하고, 낮은 출력으로 인해서 배터리를 상당히 오랜 기간 사용할 수 있기 때문이다.

IR LED에 의해서 만들어진 적외선은 수신기 측의 포토 다이오드에 닿게 되며, IRED가 규정된 코드에 따라 점멸하면 이 신호를 해석해서 수신기 측은 그에 해당하는 작업을 하게 된다. 일반적으로 가정에는 TV, 오디오, VTR 등 수 개의 리모콘이 있는데, 이러한 많은 리모콘이 다른 기기에서 동작하지 않는 이유는 해당 기기의 동작코드가 있기 때문이다.

컴퓨터에서의 IR 방식 키보드/마우스 역시 마찬가지이다. 다만, 키보드나 마우스 등은 일반적인 리모콘에 비해서 훨씬 더 많은 데이터를 보내야 한다. 한시간 정도 TV를 보거나 오디오를 보는 동안 리모콘의 버튼을 많게는 수십회, 적게는 한번(전원.. -_-) 누르게 되지만, 채팅을 한시간 하게 될 때의 키보드 타이핑 회수는..... 상당히 많다. 그래서 키보드나 마우스의 경우 꽤 많은 배터리를 사용한다.

RF 무선통신

RF는 Radio Frequency의 약자이다. 라디오 전파를 사용한다는 것인데, 이것은 말 그대로 '전파'를 출력하여 이로써 통신을 하는 것을 의미한다. 정해진 주파수 대역에서 전파를 쏘고, 이를 수신하여 작업을 행하는 것으로써, 하드웨어 쪽에는 무선 마우스 등에 많이 채택되어 있다.(컴퓨터 튜닝에 자주 사용하는 무선 리모콘도 라디오 전파를 사용한다.)

일반적으로 PC 혹은 가정용으로 사용되는 라디오전파는 27MHz 대역을 사용하며(27MHz 외의 대역들과 이러한 대역을 사용하는 까닭은 뒤에서 다시 설명할 것이다.) 대개 단방향 통신의 송신기와 수신기로 구성되어 있다.

27MHz 대역에 사용하는 RF 수신모듈(왼쪽)과 송신모듈(오른쪽)의 예
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RF 방식의 가장 큰 특징 두가지는, 전파가 일정 방향이 아닌 방사형으로 전 방향으로 쏘아진다는 것과, 전파의 반사/굴절 특성 때문에 장애물을 무시할 수 있다는 것이다. 송신기에서 전파를 발생시켜서 이것을 수신기측에서 받아내는 것은 IR과 유사하지만, 방향성이 없기 때문에 주로 마우스/키보드 등에 널리 사용되고 있다. 무선마우스/키보드의 경우 송신기 모듈은 마우스/키보드 자체에, 수신기 모듈은 별도의 리시버에 장착되어 있다.

IR과 RF의 장단점

현재, 컴퓨터에 사용되는 키보드/마우스가 무선화될 경우 거의 다 RF 방식을 채택하는 추세이다. 이러한 추세는 RF 방식이 이러한 종류의 기기에 더 잘 어울리기 때문이며 IR이 절대적으로 나쁘다고 보기는 어렵다. RF와 IR의 장단점을 정리해보자.

우선, 가장 큰 차이점으로써 RF에는 방향성이 존재하지 않는다. IR 방식은 '적외선'이라는 빛을 사용하고 있으며, 그 결과 빛의 직진성에 큰 영향을 받는다. 즉, 중간에 장애물 등이 있을 경우 IR은 신호를 전달하지 못하는 것이다.

TX는 송신기, RX는 수신기를 의미한다.
적외선 방식의 경우 중간에 장애물이 있을 경우 신호가 도달되지 않지만
라디오전파 방식은 장애물을 무시할 수 있다.

이러한 특성은 IF과 RF의 용도의 차이를 극명하게 한다. 우선, TV 리모컨이나 오디오 등은 분명히 TV나 오디오가 눈으로 보이는 자리에서 사용자가 해당 기기를 사용하게 된다. 물론 중간에 장애물 등이 있는 상황은 좀체로 발생하지 않는다. 즉, IR 방식이 사용되기에 최적의 상태를 만들어주고 있다. 그러나 컴퓨터 주변기기로써 적외선 방식은 그다지 환영받지 못한다. 수신기가 리모컨에서 쏘는 광선이 닿는 위치에 있어야 하며, 또한 송신기는 항상 수신기를 바라보아야 하기 때문에 수신 모듈이 잘 보이는 곳으로 드러나 있어야 한다. 또한 마우스 등은 수시로 그 위치와 방향이 변경되기 때문에 적외선 방식으로는 곤란한 상황이 많이 발생한다.

그러나 라디오전파(RF) 방식은 전파의 굴절/반사로 인해서 장애물을 무시할 수 있으며, 또한 송신기가 바라보는 방향이 어느쪽인가와는 무관하게 신호를 보내고 받을 수 있다. 이러한 특징은 자유로운 이동이 필요한 무선기기에서는 필수적인 것이다.

두번째, RF 방식에서는 채널 할당이 용이하다. 이러한 특성은 다수의 기기가 동시에 존재하는 곳에서 용이하게 사용된다. IR 역시 코드로 각 기기를 구분하기는 하지만, 이 코드는 '기기의 구분'에만 사용되기 때문에 동일 기기가 다수 존재할 경우 혼선이 발생한다. 하지만, RF 방식에서는 일정량의 비트를 제품 코드에 할당하거나, 혹은 주파수를 약간 변경하여 다른 채널을 사용함으로써 이런 혼선으로부터 벗어날 수 있다.

세번째, IR은 설계가 쉽고 제조단가가 저렴하다. 위와 같은 단점에도 불구하고 거의 모든 리모컨이 IR 방식으로 제작되는 것은 이 때문이다. 낮은 출력만을 사용하기 때문에 배터리가 오래간다는 점도 잇점이 되겠지만 무엇보다도 설계가 매우 간단하고, 소자의 가격이 싸기 때문에 제조비가 매우 싸게 먹힌다는 것이 IR을 선택하게 하는 이유이다. 이에 비해서 RF 방식은 모듈 방식으로도 판매된다고는 하지만 가격대가 RF에 비해서 월등히 높기 때문에 위와 같은 문제점들이 없는 상황이라면 IR로 제조된다.

대표적인 것이 바로 TV나 오디오 등에서 사용하는 리모컨이다. 다수의 기기를 사용할 리도 없고, 중간에 장애물이 있을리도 없다. 거리는 아무리 길어봐야 수 m 정도이다. IR을 사용하기에 완벽한 조건인데, 이러한 상황에서 RF로 제작한다는 것은 불필요한 원가상승만을 초래한다.