📻"주파수의 비밀" 라디오 원리, AM과 FM의 결정적 차이

독자님들 안녕하세요? 🍎Macultist입니다! 운전을 하거나 아침 식사를 준비할 때, 라디오를 켜면 수백 킬로미터 떨어진 방송국의 목소리와 음악이 순식간에 내 방 안까지 전해집니다. 눈에 보이지도, 손에 잡히지도 않는 이 '소리의 파도'가 어떻게 먼 거리를 건너와 내 귀에 들리는 것일까요? "지금까지 독자님들은 라디오가 그냥 주파수만 맞추면 소리가 나는 신기한 상자라고만 생각하셨다면, 전파 공학의 기초인 '변조'의 비밀을 모르고 계셨던 겁니다!" 라디오는 단순히 소리를 증폭하는 것을 넘어, 소리라는 정보를 전파에 실어 보냈다가 다시 분리해 내는 고도의 통신 기술입니다. 오늘 이 포스팅을 통해 라디오 방송국이 전파를 쏘는 원리부터, 소리의 키를 조절하는 AM(진폭 변조) 방식과 소리의 음역대를 조절하는 FM(주파수 변조) 방식의 결정적인 공학적 차이까지 명쾌하게 파헤쳐 드리겠습니다. 이 원리를 알면 라디오에서 흘러나오는 잡음 하나도 과학으로 보이게 될 것입니다.

 

라디오 방송국이 전파를 쏘는 원리

라디오 방송국은 마이크를 통해 아나운서의 목소리나 음악을 받습니다. 이 소리 신호는 주파수가 매우 낮아 먼 거리를 이동할 수 없습니다. 소리 신호를 먼 곳까지 보내기 위해 필요한 것이 바로 '반송파(Carrier Wave)'라는 것입니다. 방송국은 이 반송파에 소리 신호를 태워 보냅니다. 마치 물건(소리 신호)을 배(반송파)에 실어 먼바다(공중)로 보내는 것과 같습니다. 이 과정이 바로 '변조(Modulation)'입니다. 변조는 크게 두 가지 방식으로 나뉩니다. 첫 번째가 AM(Amplitude Modulation, 진폭 변조)이고, 두 번째가 FM(Frequency Modulation, 주파수 변조)입니다. 변조를 마친 전기 신호는 송신 안테나를 통해 전자파(전파) 형태로 강력하게 증폭되어 공기 중으로 쏘아집니다. 이 전파를 수신기(라디오)가 포착하여 역으로 원래 소리 신호를 분리해 내는 과정을 '복조(Demodulation)'라고 합니다.

AM(진폭 변조) 방식의 특징

AM은 Amplitude Modulation, 즉 '진폭 변조'의 약자입니다. 이 방식은 소리 신호의 크기 변화에 따라 반송파의 '진폭', 즉 파동의 높낮이를 변화시켜 정보를 실어 보냅니다. AM 방송은 주로 535kHz에서 1705kHz 사이의 낮은 주파수 대역을 사용하는데, 파장이 길어지기 때문에 전파가 지표면을 따라 휘어지거나(지표파) 밤에는 대기의 전리층에 반사되어(공간파) 아주 먼 거리까지 도달할 수 있다는 강력한 장점이 있습니다. 그래서 수백 킬로미터 떨어진 외국 방송도 잡을 수 있습니다. 하지만 진폭에 정보를 싣는다는 것이 치명적인 단점이 됩니다. 번개, 자동차 엔진, 형광등 등 주변의 모든 전기적 잡음(노이즈) 역시 진폭의 형태로 나타나기 때문에, AM 수신기는 소리 신호와 노이즈를 구별하지 못하고 함께 수신하여 '지지직' 하는 잡음이 심하게 들립니다. 결과적으로 음질은 FM에 비해 좋지 않습니다.

FM(주파수 변조) 방식의 특징 (음질)

FM은 Frequency Modulation, 즉 '주파수 변조'의 약자입니다. 이 방식은 소리 신호의 크기 변화에 따라 반송파의 '주파수', 즉 파동이 얼마나 촘촘해지는지를 변화시켜 정보를 실어 보냅니다. FM은 주로 88MHz에서 108MHz 사이의 높은 주파수 대역을 사용합니다. 파장이 짧기 때문에 전파가 직진하는 성향이 강해 AM처럼 멀리까지 도달하지 못하고, 산이나 높은 건물에 쉽게 가로막힙니다. 그래서 FM 방송국은 AM보다 더 촘촘히 설치되어야 합니다. 대신 FM의 가장 큰 장점은 뛰어난 '음질'과 '잡음에 강한 특성'입니다. FM은 정보를 진폭이 아닌 주파수에 싣기 때문에, 번개나 자동차 같은 외부 전기 잡음이 반송파의 진폭을 건드리더라도 주파수 자체는 변화시키지 못합니다. 이 때문에 수신기는 잡음이 섞인 진폭을 무시하고 깨끗한 주파수 신호만 분리해 낼 수 있어 CD 수준의 깨끗한 고음질 스테레오 방송이 가능합니다. 우리가 듣는 음악 방송은 대부분 FM 방식을 이용합니다.

 

결론

오늘 우리는 라디오 방송이 소리 정보를 전파에 실어 보내는 '변조'의 원리와, 진폭을 이용해 멀리 도달하는 AM 방식, 그리고 주파수를 이용해 고음질과 잡음 제거를 실현한 FM 방식의 결정적 공학 차이까지 알아보았습니다. AM은 장거리 통신에 유리하고, FM은 고음질 음악 방송에 유리하다는 사실을 기억하면 됩니다. 이제 라디오를 켜고 AM 특유의 지지직 소리나 FM의 깨끗한 음악을 들으실 때, 그 속에서 벌어지는 파동의 변환과정을 한 번쯤 떠올려 보시기를 기대합니다! 독자님들의 일상이 잡음 없는 깨끗한 주파수처럼 평온하기를 바라며 이만 글을 줄이겠습니다.