동축 케이블이란? 알고 싶은 기초 지식을 알기 쉽게 해설

동축 케이블은 우리의 일상 생활과 비즈니스 환경에서 통신 및 데이터 전송과 같은 중요한 역할을 수행합니다. 그러나 그 구조, 기능, 종류에 대해 자세히 알 수 있는 기회는 적을 수 있습니다.

본 기사에서는, 동축 케이블의 기본으로부터 종류나 규격에 대해서 해설합니다. 동축 케이블에 관한 기초 지식을 익혀 적절한 케이블 선택과 이용 방법의 이해를 깊게 해 갑시다.

동축 케이블이란?

동축 케이블(coaxial cable)은 영상 등의 통신에 사용되는 피복 전선의 일종입니다. 동축 케이블의 정식 명칭은 「발포 폴리에틸렌 절연 비닐 시스 동축 케이블」이라고 불리며, 고주파 신호를 효율적으로 전송할 수 있다는 특징이 있습니다.

여기에서는 동축 케이블의 이용 용도와 이점에 대해 설명합니다.

동축 케이블의 이용 용도

동축 케이블은 다음과 같은 용도 및 장소에서 사용됩니다.

LAN, CATV 등 고속 통신
텔레비전의 수신 안테나에서 끌어 당기기
방송국이나 중계소
음성 신호, 영상 신호, 마이크로파 신호 전송
감시 카메라

동축 케이블은 중앙 도체와 외부 도체 사이에 절연체가 배치된 구조로 전자기 간섭(EMI)과 고주파 간섭(RFI)을 효과적으로 차단합니다. 따라서 텔레비전 안테나 및 케이블 TV 배선, 위성 통신, 인터넷 연결 등의 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

또한 동축 케이블은 내구성이 높은 점도 특징입니다. 외부 피복이 물리적 피해로부터 내부 도체를 보호하므로 까다로운 환경에서도 신뢰할 수 있는 성능을 유지합니다. 예를 들어, 옥외에 설치되는 안테나 케이블이나, 건물내의 벽을 통과하는 배선 등, 외부의 영향을 받기 쉬운 장소에서도 안심하고 사용할 수 있습니다.

동축 케이블의 장점

동축 케이블은 신호 손실이 매우 적은 점과 높은 내구성 외에도 다양한 장점이 있습니다.

동축 케이블은 비용 성능이 우수합니다. 광섬유 케이블과 비교하면 동축 케이블의 재료비와 설치 비용을 낮게 억제할 수 있는 점도 장점 중 하나입니다. 따라서 대규모 네트워크 구축 및 일반 가정에서의 사용에 있어서 비용을 절감하면서 고품질의 통신을 실현할 수 있습니다.

또한 동축 케이블은 호환성이 높은 점도 강점 중 하나입니다. 많은 기존 장치와 연결 장치가 동축 케이블을 사용하기 때문에 새로운 장치를 설치할 때도 쉽게 연결할 수 있습니다. 높은 호환성으로 인해 시스템을 확장하고 업데이트하기 쉽다는 이점이 있습니다.

동축 케이블 구조

동축 케이블의 구조는 여러 레이어가 특정 순서로 배치되고 각 레이어가 특정 기능을 수행합니다. 중심에 위치하는 것은 "중심 도체 (심선)"라고 불리는 금속 선으로, 일반적으로 구리와 알루미늄이 사용됩니다. 중심 도체는 신호를 직접 전송하는 것이 역할입니다.

중심 도체의 주위에는 「절연체」가 존재하고, 폴리에틸렌이나 불소 수지 등의 절연 소재로 만들어져 있습니다. 절연체는 신호가 누출되거나 외부로부터 간섭을 받지 않도록 하는 보호층입니다. 그 외측에는 「외부 도체(실드)」라고 불리는 금속의 뜨개질 구리선이 배치되어 있어 외부의 전자파로부터 신호를 보호해, 내부의 신호가 누출되는 것을 막는 역할을 합니다.

또한 외부 도체의 외부에는 "외부 코팅"이 있습니다. 일반적으로 폴리 염화 비닐 (PVC)과 폴리에틸렌과 같은 내구성있는 소재로 만들어져 물리적 피해와 환경 요인으로부터 케이블 전체를 보호하는 것이 외부 코팅의 역할입니다. 외부 코팅은 케이블의 내구성을 향상시켜 장기간 사용을 가능하게 합니다.

이상과 같은 동축 케이블의 다층 구조에 의해, 신호의 전송 효율이 높아져, 외부로부터의 간섭을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 됩니다.

동축 케이블로 전자 신호를 흘리는 구조

동축 케이블에 동축 커넥터를 설치하면 고주파 전기 신호를 흘릴 수 있습니다. 동축 커넥터는 동축 케이블과 장치를 연결하는 부품입니다. 동축 케이블과 동축 커넥터를 연결하려면 다음 점이 접해야 합니다.

동축 케이블(내부 도체)과 동축 커넥터(중심 접점)
동축 케이블(외부 도체)과 동축 커넥터(본체)

동축 케이블은 중심 도체와 외부 도체의 2개가 같은 축에 배치되어 있는 것이 특징입니다. 이 배열은 전자파의 영향을 최소화하면서 고효율로 전자 신호를 전송할 수 있습니다.

전자 신호의 전송은 중심 도체에 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이 전압의 변화는 전자 신호로 전달되고 수신단에서 신호로 다시 처리됩니다. 고주파 신호의 경우 동축 케이블의 구조에 의해 표피 효과 (스킨 이펙트)를 이용하여 효율적으로 전송되는 것이 특징입니다. 표피 효과는 고주파 전류가 도체의 표면 근처를 흐르는 현상을 말하며, 이로 인해 신호 손실이 감소합니다.

또한 동축 케이블은 특성 임피던스가 일정하기 때문에 신호의 반사나 왜곡이 적고 안정된 전송이 가능합니다. 특성 임피던스는 케이블 설계에 의해 결정되며 일반적으로 50옴 또는 75옴과 같은 표준을 따릅니다.

동축 케이블의 종류

동축 케이블의 종류는 용도별로 다양한 종류가 있습니다. 그 중에서도 다음 두 가지 표준이 많이 사용됩니다.

JIS 표준: 일본 산업 표준
MIL 표준: 미군 조달 물자 표준

각각의 특징을 해설합니다.

JIS 표준

JIS 규격(일본 공업 규격)은 일본 내에서 사용되는 동축 케이블의 품질과 성능을 보증하기 위한 표준 규격입니다. JIS 표준을 준수하는 동축 케이블은 산업 제품으로서의 신뢰성과 안전성이 높으며 특정 용도 및 환경에서 사용하기에 적합합니다. JIS 규격에는 케이블의 외경, 도체의 재질, 절연체의 종류, 실드의 구조 등 세부에 걸쳐 사양이 정해져 있습니다. 이를 통해 제품 간의 호환성을 보장하고 안정적인 성능을 발휘할 수 있습니다.

JIS 규격의 동축 케이블은 주로 일본 국내의 통신 인프라, 방송 시스템, 공업용 계측기 등에서 널리 사용되고 있습니다. 예를 들어 JIS 표준을 준수하는 케이블은 텔레비전 방송 수신 및 인터넷 연결, 심지어 비디오 감시 시스템과 같은 다양한 장면에서 사용됩니다.

또한 JIS 표준을 준수함으로써 제조업체는 제품의 품질 관리가 필수적입니다. 그 결과 제품의 편차를 최소화하고 일정한 성능을 유지할 수 있습니다. 또한 JIS 표준을 준수하는 제품은 국제 표준에 비해 손색이 없고 높은 신뢰성을 가지고 있습니다.

JIS 규격의 동축 케이블은 특정 환경 조건과 용도에 대한 적응성도 고려되고 있으며, 내열성, 내한성, 내식성 등의 특수한 요건을 충족하는 제품도 존재합니다. 그 때문에, 고온 다습한 장소나 저온의 지역에서도, 성능을 계속 발휘하는 것도 JIS 규격의 케이블의 강점입니다.

MIL 표준

MIL 규격(미군 조달 물자 규격)이란, 미국 국방성이 정하는 군용 규격으로, 군사 용도에 적합한 동축 케이블의 품질이나 성능을 보증하기 위한 기준입니다. 이러한 표준은 엄격한 환경 조건과 높은 신뢰성이 요구되는 상황에서의 사용을 전제로 하며, 내구성과 신호의 일관성이 매우 중요합니다. MIL 규격에 준거한 동축 케이블은 가혹한 온도 변화나 진동, 습도, 부식 등의 엄격한 조건 하에서도 뛰어난 성능을 발휘합니다.

구체적인 MIL 규격으로는 MIL-C-17이나 MIL-DTL-17 등을 들 수 있습니다. 이 표준은 케이블의 구조와 재질, 전기적 특성, 기계적 특성 등에 대한 상세한 요구 사항을 보여줍니다. 예를 들어, MIL-C-17 규격에서는 외부 실드의 재질이나 내부 절연체의 특성 등 엄격한 기준이 설치되어 있는 것이 특징입니다.

게다가 MIL 규격에 준거한 동축 케이블은 항공 우주나 방위 분야뿐만 아니라 의료기기나 산업용 기기 등 신뢰성이 요구되는 분야에서도 많이 사용되고 있습니다. MIL 표준 케이블은 일반 상업용 케이블과 달리 장기간에 걸쳐 안정적인 성능을 계속 제공해야 합니다.

게다가 MIL 규격의 동축 케이블은 엄격한 시험과 인증 프로세스를 거쳐 시장에 나서기 때문에 그 품질과 성능에 대해 사용자의 높은 신뢰성이 있다고 할 수 있을 것입니다. 따라서 MIL 규격에 준거한 동축 케이블은 군사 용도에 한하지 않고 폭넓은 산업 분야에서 수요가 높아지고 있습니다.