< 시작하면서 >------------------------------------------------------------------
(주)스펙트럼통신기술의 부설 전파기술연구소에서 2004년 상용화 개발을 완료한 이후 5년동안 제품의 품질면이나 성능면에서 사용자들로 부터 좋은 평가를 받고 있습니다. LP49 실내안테나는 전파관련 업무를 수행하면서 정말 우연한 기회에 개발된 제품입니다. 이 제품이 개발된 이후 국내 고객님들의 적극적인 호응으로 우리나라는 물론 미국, 유럽지역에 까지 판매되고 있습니다.
또한 본 제품개발에 참여한 tw.kim 연구원과 ih. jung 연구원 또한 부품 협력업체의 노고에 다시 한번 감사 드립니다.
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1. 개발동기
(주)스펙트럼통신기술은 전파부분의 기술용역 및 컨설팅 업무를 전문으로하는 기업입니다. 물론 부설 전파기술연구소라하여 조그만 연구소를 운용하고 있으며 소출력무선모듈과 모뎀을 개발하여 판매중에 있었습니다. 그러나 주요업무는 전파전파(propagation) 및 주파수 간섭분석(Frequency Interference) 업무와 무선통신망 계획 및 컨설팅이 주력이었습니다.
2001년 KBS 연구소의 요청으로 관악산에 실험국으로 운용될 ATSC 방식의 지상파 DTV 방식(현재의 KBS 관악산송신소의 DTV 임) 의 시청권역 분석을 위한 전파측정과 분석 등에 관련된 기술지원 프로젝트를 수행하는 용역업무를 수행하게 되었습니다. 그 과정에서 실외 및 실내전파 측정을 수행하는 과정에서 TV 수신안테나에 대한 문제점을 파악하고 향후 이를 개선하지 않고서는 지상파 DTV 전환에 문제가 있을 수 있겠다는 생각을 하게 되었습니다.
여의도 한 아파트 단지에서 수신시험을 하게되었으나 DTV 방송수신이 되지 않았으며 주요 이유로 공청시설이 훼손된 곳과 VHF 대역(2~13번 채널)만 수신될 수 있도록 시설되어 있다는 것입니다.
ㅇ 지상파 DTV 방식에 사용될 주파수 대역(14~69번 채널)이 넓어 광대역 안테나의 필요성
ㅇ 현재의 주거환경과 아파트 공청시설는 대다수 노후되어 있거나 VHF 대역만 운용됨
ㅇ 실내안테나로 시청 가능성 (수신한계레벨이 낮음, 고층 아파트 지역의 반사파 이용 등)
따라서 가장 효과적으로 실현할 수 있는 실내안테나(Indoor Antenna) 개발에 착수하게 되었습니다.
2. 어떤 종류, 어떤 재질로 개발할까?
지상파 DTV 의 사용채널의 주파수는 UHF 대역이므로 안테나 크기를 최소화 할 수 있는 장점이 있으나 대역폭이 넓어 안테나 설계에 어려움이 예상되고 한개의 안테나로 전대역을 커버할 수 있는 광대역 안테나로 개발되어야만 합니다.
일반적으로 많이 사용되던 야기(YAGI)안테나는 설계가 간단하고 이득이 높은 장점이 있으나 광대역으로 제작하기 어렵고 제품특성의 균일화와 대량생산의 어려움이 있습니다. 또한 광대역 특성을 갖는 다양한 안테나 들이 있으나 가장 안정적이며 성능이 검증된 대수주기(Log Periodic) 안테나에 관심을 두게 되었습니다.
그러나 [그림1]과 같이 개발할 경우 실내에 설치 어려움과 더불어 가격과 품질균일 문제 및 대량생산의 어려움이 예상되었습니다. 따라서 여러번의 논의와 기술분석을 거친다음 PCB 타입으로 개발하는 것이 가장 합리적일 것이라는 평가를 했습니다.
그러나 PCB 쪽은 또 다른 문제들이 있습니다. PCB 유전율이 제각각 다르다는 것입니다. 또한 PCB 생산업체의 도움없이는 유전율에 관련된 정보를 얻을 수 없는 것인 단점이었으며, 이는 설계의 어려움으로 등장하게 되었습니다.
그러나 설치의 편리성, 간편성 및 품질의 균일화 등을 얻을 수 있는 등 단점보다 장점이 더 많은 것으로 판단하게 되었습니다. 따라서 연구소 인력을 배정하고 PCB에 의한 안테나 소자에 관련된 시뮬레이션 및 설계작업이 진행되었습니다.
3. LP 안테나 설계
일반적으로 대수주기 안테나는 새로운 기술이 아닌, 수십년 전에 기본이론이 완성된 안테나 방식입니다. 따라서 기존의 설계기법을 이용해서 유전율을 고려한 파라메터 보정을 거쳐 설계와 시제작을 반복하면서 지속적으로 보정하게 되었습니다. 물론 기술적인 문제라 상세한 내용을 설명하는 것은 본 블로그의 범위를 넘을 수 있는 것으로 보입니다만,.어찌되었던 설계하고 시제품을 만들고 연구실 측정과 현장시험의 과정을 반복하면서 최적화 작업을 수행하게 되었습니다.
상기 [그림 2]의 데이터는 시제품에서 측정된 VSWR(전압정재파비 : Voltage Standing Wave Ratio) 값을 나타내고 있습니다. 일반적으로 송신안테나의 VSWR값은 1.5이하, 수신안테나는 2.0 이하를 기준으로 하는 것입니다만,.대전력 송신기의 경우, 안테나 효율을 높이기 위해 극도로 낮은 VSWR 값을 요구할 수 있습니다. 그러나 여기서는 방송수신 안테나에 관련된 것이기 때문에 2.0 이하이면 충분한 것이 일반적입니다.
따라서 수차례에 걸쳐 보완을 거듭하여 2년 정도의 개발기간을 거쳐 최종적으로 지상파 DTV 실내안테나를 완성하게 되었습니다. 여기서 LP란 대수주기(Log-Periodic)을 의미하며 49는 400 및 900 단위를 의미하며, 470~806 MHz 까지의 DTV 방송주파수을 고려하여 460~950 MHz 의 광대역의 수신특성을 갖고 있음을 나타내고 있습니다.
또한 실제로 관악산 송신소의 시험방송을 수신해본 경우 시중에 판매하고 있는 어느 안테나보다 수신성능이 월등함을 확인할 수 있었습니다.
4. LP49 안테나의 굴욕...
2004년 상용화 개발에 따라 9월 생산된 LP49 안테나를 판매업체에 소개하는 과정에서 영업직원들의 문전박대를 받는 경우가 대다수 였습니다. 가장 큰 이유는
ㅇ 지상파 HDTV? 뭐죠? 왜 필요하죠?
ㅇ 디지털방송은 케이블 방송(CATV)만으로 시청해야 하는데,..
ㅇ 디지털 방송은 위성(스카이)에서만 한다. 그것은 TV에도 광고 나온다.
ㅇ 옥상에 야기안테나를 설치해도 수신되지 않는데, 실내안테나로는 당연히 나오지 않는다.
ㅇ 디지털 TV는 안테나는 필요하지 않다.
ㅇ 디지털 TV에 안테나가 내장되어 있다. 등등
뿐만아니라 그해 10월 한국전자전(KES)에 LP49 실내안테나 제품을 설치했으나 부스 방문객 99% 는 HDTV에 대해 알지 못할 뿐아니라, 관심이 없을 것을 보고,. 임직원들은 완전히 낙담...다운,,다운,..했었습니다.
그해 11월, 우리가 샘플로 제공한 곳으로 부터 처음으로 호의적인 반응과 실내에서도 수신이 잘 된다는 내용이 인터넷에 배포되기 시작하면서 용산의 모 판매점에서 연락이 오고,. 2005년 초부터 급속한 판매증가가 시작되었습니다.
그러나 또다른 복병이 기다리고 있었으니 그것은 다름 아닌 국내 안테나 관련 전문가들의 냉담한 반응이 그것이었습니다. 모대학 교수는 정부(?) 회의실의 공식석상에서 스펙트럼 안테나의 특성결과 등을 제시하고 " 안테나 특성이 나쁘다고 발표하고, 일본의 Y 안테나보다 월등히 나쁘고 수신되지 않는다." 뿐만 아니라 국내 수입업체는 일본 Y사의 연구소에서 측정한 스펙트럼 안테나 자료를 배포하는 등,.. (중소기업 활동은 정말 어렵습니다.....)
그러나 우리가 시험해 본 결과는 국내외 어느 회사 제품보다 월등하기 때문에 이러한 문제를 다른 방법으로 해소해야만 될 것으로 결론을 내렸습니다. 따라서 2005년 9월 부설 연구소에서는 공식적으로 정당한 평가를 받기 위해 노력한 결과, 그해 12월 정보통신부 전파신기술상을 수상했으며, 이를 근거로 대외적인 기술영업 활동을 시작하였습니다.
또한 해외 판매를 위해 조직을 보강하고 2006년 부터 미국 및 유럽지역에 LP49 실내안테나, LP410 겸용안테나, LP410P 실외안테나 및 HD-mini 안테나를 수출하게 되었습니다.(저는 미국쪽의 수출에 있어 K 방송사의 wj.gho 실장에게 늘 감사하고 있습니다.)
5. 국내외 평가
지난해 국내 굴지의 S기업의 연구소(수원 S 연구소)로 부터 국내외 8개 실내안테나를 평가한 결과 스펙트럼 LP49 안테나가 최고의 품질과 성능을 나타내고 있다는 실내안테나 품질평가 보고서를 접수받았으며, 금년 8월에는 일본 동경에서 스펙트럼 LP49 안테나와 신제품인 Hemi-Beam 안테나와 일본의 Y, S 사 등과 성능측정 및 현장 수신시험 결과, 스펙트럼 안테나가 품질면이나 가격측면에서 우수하다는 측정결과를 통보받았습니다. (이들 자료를 이곳 블로그에 올리지 못함이 정말 유감입니다)
일반적으로 국내의 고객들의 의견은 성능이 우수하다는 평가를 받고 있으나, 아직 부족한 부분이 있을 것입니다. 최근에는 안테나에서 수신한 미약한 전파신호를 HDTV까지 신호손실을 최소화하여 잘 전달시키기 위한 동축케이블의 고성능화를 진행시키고 있습니다. 빠른 시일내 고성능의 동축케이블이 스펙트럼 안테나의 표준제품으로 제공될 예정입니다.
이는 해외판매 업체로 부터의 안테나 고급화를 요청받고 있으며, 저렴한 가격과 고성능의 DTV 수신안테나를 국내외에 공급하기 위한 강력한 대책을 시행하고 있습니다. 또한 국내 벤처기업들이 힘을 합쳐 생산하고 있는 스펙트럼 안테나는 또 다른 도전을 하고 있습니다.
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