1. 문제
마이크로웨이브(Microwave)와 마이크로웨이브 안테나(Microwave Antenna)의 개념 및 특징을 설명하시오.
2. 기술사 모범 답안
2.1. 마이크로웨이브(Microwave) 개요
마이크로웨이브(Microwave)는 300MHz(메가헤르츠)~300GHz(기가헤르츠) 범위의 전자기파(Electromagnetic Wave)를 의미하며, 일반적으로 1GHz~100GHz 범위의 고주파 신호를 지칭하는 경우가 많다.
마이크로웨이브는 파장이 짧고(1mm~1m), 직진성이 강하며, 높은 대역폭을 제공하므로 무선 통신, 위성 통신, 레이더, 전자레인지 등 다양한 분야에서 활용된다.
📌 마이크로웨이브 주파수 대역
| 주파수 범위 | 명칭 | 용도 |
|---|---|---|
| 300MHz ~ 3GHz | UHF (Ultra High Frequency) | TV 방송, 무전기, LTE |
| 3GHz ~ 30GHz | SHF (Super High Frequency) | 5G, 위성 통신, 레이더 |
| 30GHz ~ 300GHz | EHF (Extremely High Frequency) | 밀리미터파(mmWave), 6G |
2.2. 마이크로웨이브 특징
-
직진성이 강함
- 마이크로웨이브는 회절(Diffraction)이 적고 직진성이 강해 장애물에 영향을 받음
- 반사(Reflection), 산란(Scattering)에 의해 신호 감쇠 발생 가능
-
고주파 대역 활용 가능
- 넓은 주파수 대역을 사용하여 고속 데이터 전송이 가능
- 5G 이동통신, 위성통신 등에서 활용
-
대기와의 상호작용
- 비나 습도에 따라 신호 감쇠(Rain Attenuation)가 발생할 수 있음
- 특정 주파수(예: 60GHz)는 산소(O₂) 흡수로 감쇠됨
-
반송파 주파수가 높아 작은 안테나로도 사용 가능
- 주파수가 높을수록 파장이 짧아 소형 안테나 제작이 가능
-
다양한 응용 분야
- 위성 통신(Satellite Communication), 레이더(Radar), 5G 밀리미터파(mmWave), 마이크로웨이브 오븐 등에서 활용됨
2.3. 마이크로웨이브 안테나(Microwave Antenna) 개요
마이크로웨이브 안테나는 마이크로웨이브 주파수 대역(300MHz~300GHz)을 송수신하는 안테나로, 높은 지향성과 이득(Gain)을 가지며, 다양한 형태로 설계된다.
마이크로웨이브 신호의 직진성이 강하기 때문에, 일반적으로 높은 지향성(Directionality)을 가지는 안테나가 사용된다.
2.4. 마이크로웨이브 안테나의 종류
(1) 패러볼릭 안테나(Parabolic Antenna, 접시 안테나)
- 큰 반사판(Parabolic Reflector)을 사용하여 신호를 한 점(Focus)으로 집중
- 높은 지향성(Directionality) 과 이득(Gain) 을 가짐
- 위성 통신, 레이더 시스템 등에 사용됨
(2) 혼 안테나(Horn Antenna)
- 도파관(Waveguide) 끝에 나팔(Horn) 모양의 구조를 추가하여 전파를 방출
- 높은 지향성과 넓은 주파수 범위 지원
- 마이크로웨이브 계측기, 레이더 송수신기 등에 사용
(3) 슬롯 안테나(Slot Antenna)
- 금속판에 슬롯(Slot)을 뚫어서 마이크로웨이브 신호를 방사
- 평면 구조로 제작 가능하여 레이더, 군사용 통신 장비에 사용됨
(4) 마이크로스트립 패치 안테나(Microstrip Patch Antenna)
- 평면 기판(PCB)에 도체 패치(Patch)를 배열하여 마이크로웨이브 신호를 송수신
- 크기가 작고 제조가 용이하여 5G 밀리미터파, IoT 기기 등에 사용됨
(5) 헤lical 안테나(나선형 안테나)
- 나선형 구조를 이용하여 원형 편파(Circular Polarization)를 지원
- 위성 통신, GPS 등에 활용됨
2.5. 마이크로웨이브 안테나의 특징
-
높은 지향성(High Directivity)과 이득(Gain)
- 마이크로웨이브 주파수는 파장이 짧아, 작은 크기의 안테나로도 높은 지향성을 구현할 수 있음
-
작은 크기로 제작 가능
- 파장이 짧아 소형 경량 안테나 설계 가능
- 위성 통신, 이동통신 기기에 적합
-
다양한 구조와 형태
- 사용 목적에 따라 패러볼릭, 혼, 패치, 슬롯 안테나 등 다양한 형태로 설계 가능
-
파장과 구조에 따라 전파 특성이 달라짐
- 밀리미터파(mmWave) 대역에서는 공기 중 감쇠가 크므로, 높은 이득을 가진 안테나가 필요
-
응용 분야가 다양함
- 위성 통신, 5G 이동통신, 레이더, 우주 탐사 등에서 활용됨
3. 어린이 버전 요약 정리
마이크로웨이브가 뭐야?
마이크로웨이브는 전자기파(전파)의 한 종류로, 주파수가 아주 높은 신호야!
📡 TV 방송, 휴대폰, 위성 통신, 전자레인지 같은 곳에서 사용돼!
마이크로웨이브의 특징은?
✅ 빠르고 강한 신호를 보낼 수 있어!
✅ 장애물에 부딪히면 반사되거나 약해질 수도 있어.
✅ 주파수가 높아서 작은 안테나도 사용할 수 있어!
마이크로웨이브 안테나는 뭐야?
마이크로웨이브 신호를 송수신하는 안테나야!
📡 위성 접시 안테나, 레이더, 5G 기지국 같은 곳에서 볼 수 있어!
어떤 종류가 있어?
🔹 접시 안테나(Parabolic) → 위성 TV에서 봤던 큰 접시 안테나
🔹 혼 안테나(Horn) → 나팔 모양으로 마이크로웨이브를 퍼뜨림
🔹 패치 안테나(Patch) → 5G 휴대폰이나 자동차에 들어가는 작은 안테나
🔹 슬롯 안테나(Slot) → 금속판에 구멍을 뚫어 신호를 보내는 안테나
마이크로웨이브 안테나가 좋은 이유?
✅ 신호를 멀리 보낼 수 있어!
✅ 작고 가볍게 만들 수 있어!
✅ 위성, 5G, 레이더 같은 첨단 기술에서 사용돼!
마이크로웨이브는 우리가 사용하는 휴대폰, 인터넷, TV, 위성 통신에서 아주 중요한 역할을 해! 🚀
