‘라디오’는 어떻게 소리를 내는가?

미국 내에서 상업 방송국이 생기기 시작한 때는 만 50년 전인 1920년이었다. 1925년까지는 미국 가정에 300만대의 ‘라디오’가 있었다. 1940년까지는 4천 5백여만대로 증가하였고, 현재는 미국 내에 2억 7천 5백만대로 추산되고 있다. 일인당 1대 이상이다! 이러한 수에도 불구하고 아직도 대부분의 사람들은 ‘라디오’의 작용에 관하여 거의 모르고 있다. 당신도 ‘라디오’가 어떻게 소리를 내는지 알고자 한 적이 있는가?

아마 당신은 지금 안락 의자에 않아서 이 기사를 읽고 있으며 ‘라디오’는 배경음악을 들려주고 있을 것이다. 그러면 이 음악이 어떻게 방송국에서 당신의 가정까지 전달되어 오고 있는지 그 단계를 추적해 보기로 하자.

음악 방송

음악은 관현악단에 의하여 연주되어 나오는데, 오늘날에는 대부분의 경우 ‘라디오’ ‘스튜디오’에서 녹음한 것을 방송한다. 음률은 녹음에서 ‘마이크’로 해서 공기로 전달된다. 소리는 사실상 공기 속의 작은 압력 변화인 것이다. 귀는 이 압력 변화를 감지하여, 노래를 듣게 한다. ‘마이크’ 역시 이 압력 변화를 감지하여 이 음파를 전압 형태 즉 같은 파형의 전류로 바꾼다.

그리하여 ‘마이크’는 소리를 전류 형태로 되게 하는 기초적 제 일단계를 수행한다. ‘마이크’에는 여러 가지 종류가 있으나, 우리는 ‘무빙-코일’형의 ‘마이크’를 설명하기로 한다. 그려 놓은 도해는 당신이 ‘마이크’의 여러 부분을 이해하는데 도움이 될 것이다.

진동막은 음악 소리를 진동시키는 종이나 가벼운 재료로 만들어져 있다. 이것은 작은 ‘코일’선을 전후로 움직이게 한다. 그것은 진동막에 견고히 붙어있기 때문이다. 이 ‘코일’은 영구자석에 의한 강력한 자장속에서 전후로 움직인다. 이것은 ‘코일’에 음파와 같은 파형의 전류가 생기게 한다. 이 때에 발생한 음성 전류는 대단히 약하기 때문에 증폭되거나 강화되지 않으면 안된다. 이 일은 진공관이나 ‘트랜지스터’가 한다.

‘스튜디오’ 조종실로부터 전파는 송신소로 전달된다. 규모가 작은 방송국인 경우에는 송신소가 바로 ‘스튜디오’ 조정실 내에 장치되어 있다. 그러나 큰 방송국들은 송파(送波)를 방해하는 고층 건물들이나 다른 장애물들을 피하여 도시 바깥에다 강력한 송신소를 설치하는 것이 보통이다.

송신기에는 고주파를 생산해내고 그것을 ‘마이크’에서 만들어진 음성 전류와 혼합시키는 전기 시설을 갖추고 있다. 이 혼합은 두 종류 즉 진폭 변조(AM)파나 주파수 변조(FM)파 중 하나를 만들어 내기 위하여 이루어질 수 있다.

진폭 변조(AM)는 어떤 주파의 진폭의 변화를 의미하고, 주파수 변조(FM)는 주파수의 변화를 의미한다. 진폭 변조(AM)파는 먼 거리까지 미치는 이점을 지니고 있다. 왜냐 하면 그것은 장파로서 지구의 곡선을 따르기 때문이다. 반면에, 주파수 변조(FM)파는 지구의 곡선을 따르지 않기 때문에 좀더 짧은 거리에 미친다. ‘에이 엠’(AM)보다 ‘에프 엠’(FM)의 이점은 비교적 잡음 없이 수신할 수 있다는 것이다.

변조파를 형성하기 위하여 음성 전류와 고주파를 송신기 내에서 혼합시킨 후에 변조파는 방송국 ‘안테나’로 보내진다. ‘안테나’는 공중에 높이 솟아 있는데, 대체로 150‘미터’ 혹은 그 이상이다. 이 ‘안테나’에서 전파는 공간으로 방사되어 마치 잔잔한 물 위에다 돌을 던질 때 생기는 물결처럼 퍼진다. 이러한 변조파는 ‘스튜디오’에서 연주한 음악의 모든 변주곡과 ‘톤’(tone)을 전달한다.

문자 그대로 미국 내에는 수천개의 방송국이 있는데 이 모든 방송국에서 방사된 전파들이 어떻게 서로 방해 받고 있지 않는지 의아하게 생각한 적이 있을 것이다. 이러한 방해를 막기 위하여 1927년에 연방 ‘라디오’ 위원회가 설립되었다. 그것은 1934년에 연방 체신 위원회로 대치되었다.

연방 위원회는 각 방송국에게 그들이 방송으로 사용할 특정한 ‘채널’ 중 주파수를 지정하여 준다. 그리고 방송국에서 지정된 주파수 이외에 다른 것은 연방법에 위반된다. 이 지정된 주파수는 보통 ‘라디오’에 있는 숫자가 알려 주며 당신으로 그것으로 원하는 방송국을 선택할 수 있게 한다. ‘에이 엠’(AM) 방송국의 주파수는 550에서 1600‘킬로사이클’ 사이이다.

음악을 들음

방송국에서 나오는 전파는 우리 주위에 산재한다. 우리는 그것들을 볼 수 없으나, 그것들이 존재하는 것은 사실이다. 그러면 당신의 ‘라디오’는 어떻게 당신이 듣고 싶어 하는 음악을 전달하는 전파를 선정하여 그 전파를 소리로 전환시키는가? 함께 조사하여 보자.

첫째로 이 전파를 당신의 ‘라디오’가 수신해야 한다. ‘안테나’는 수신 장치이다. 그것은 사람의 귀에 해당한다. 자동차에 설치한 ‘라디오’들이 대체로 외부 ‘안테나’를 가지고 있지만 오늘날 대부분의 ‘라디오’는 내부 ‘안테나’를 가지고 있다. 외부 ‘안테나’는 약하게 들어오는 신호를 더 잘 수신하는 역할을 한다.

방송국에서 주위로 내보낸 혹은 방사한 전파는 ‘라디오’ ‘안테나’에 부딪힐 때 조그만 전기적 신호 혹은 압력을 유도한다. 무수한 방송국에서 나오는 전파는 ‘라디오’의 ‘안테나’를 거쳐서 전달되기 때문에 당신이 듣기 원하는 음악을 전달하는 전파를 그 중에서 선택하지 않으면 안된다. 어떻게 그 일이 수행되는가?

이것은 ‘튜너’(동조장치)라고 부르는 ‘라디오’ 안에 있는 장치가 수행한다. ‘라디오’에 있는 ‘다이얼’ 혹은 동조용 손잡이를 원하는 음악을 방송하고 있는 방송국의 ‘채널’ 혹은 주파수를 선택하여 맞추면 된다. 그리하여 동조 작용은 간단히 단 하나의 주파수를 선택하고 다른 모든 주파수들을 배제하여 버리는 구실을 한다. 그러나 이것이 언제나 쉽게 이루어지는 것은 아니다.

수년 전 ‘라디오’가 오늘날과 같이 발달하지 않았을 때에는 원하는 주파수를 명확하게 선택하는 것이 힘든 과제이었다. 사실 미국 해군이 조난 당한 배에서 보내는 조난 신호를 포착하기를 원하였을 때, 상업 방송국들은 방해없이 해군의 수신장치가 이 ‘라디오’ 통신을 붙잡을 수 있도록 잠시 방송을 중지하도록 되어 있었다. 그렇지만 다른 방송국으로부터 받는 방해 문제는 오늘날에는 별로 문제되지 않는다. 그 이유는 인접한 ‘채널’을 가지고 있는 방송국 장치를 피하는 정확한 선택을 달하게 하는 ‘슈퍼 헤테로다인’ 방식이 대부분의 ‘라디오’에 채택되어 있기 때문이다.

원하는 특정한 방송국을 동조회로가 포착한 후에 변주관이라고 하는 진공관(혹은 ‘트랜지스터’)에 의하여 변조파를 저주파수로 변화시킨다. 다음에 변조파는 중간 주파(IF) 증폭관이라고 하는 진공관이나 ‘트랜지스터’에 의하여 힘을 받거나 증폭된다.

변조파가 충분히 증폭되면 그것이 검파관 내로 보내진다. 이 검파관은 고주파를 제거한다. 고주파는 송신기에서 생산되어 음성 전류로부터 이 지점까지 운반하는 전파의 역할을 한 것이다. 이제 남은 것은 음성 전류 뿐이다. 이것은 ‘라디오’ ‘스튜디오’에 있는 ‘마이크’에서 관현악 음악 연주로 생긴 압력 변화로부터 만들어진 바로 그 음성 전류이다.

검파관에서 나오는 음성 전류의 출력이 대단히 약하기 때문에 다시 강하게 할 필요가 있다. 이를 달성하기 위하여 음성 전류는 증폭관으로 보내진다. 이 증폭관은 검파관 내에 있다. 여기에서 전압이 높여지고 다음에 이 음성 전류는 ‘스피커’로 가기 위해 출력관으로 옮겨간다.

‘스피커’는 ‘라디오’ ‘스튜디오’ ‘마이크’에서 수신된 음악적 진동과 가정에 있는 청취자 사이를 최후적으로 연결하여 준다. ‘스피커’는 이제 매우 강하게 된 음성 전류를 기계적인 진동으로 바꾸어 준다. 이것은 ‘마이크’의 동작을 역전시킴으로 이루워진다.

‘스피커’ 내에는 영구 자석이 고정되어 있고 음성(音聲) ‘코일’이라고 하는 ‘코일’선은 고압 증폭기의 출력관과 연결되어 있다. 전류는 진동막(cone)에 장치하여 놓은 ‘코일’을 거쳐간다. 이것은 일반적으로 종이로 만들어진 진동막(cone)이 안팎으로 움직이어 기계적인 진동을 하게 한다. 다음에 이러한 진동은 ‘스튜디오’에서 연주된 음악과 같은 압력 변화를 당신의 방안에서 생기게 한다.

이리하여 당신은 안락 의자에 앉아 편히 쉬면서 배경 음악의 경쾌한 음률을 듣게 되는 것이다. 참으로, ‘라디오’ 송신은 놀라운 업적의 하나이다.

[16면 도해]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

‘무빙-코일’형의 ‘마이크’ 도해

영구자석

연철 ‘요크’

진동막과 ‘무빙-코일’

[17면 도해]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

상부에서 내려다 본 ‘라디오’ 내부

검파관 및 전압 증폭관

중간 주파 증폭관

동조용 ‘콘덴사’

출력관

변주관

스피커

정류관

‘안테나’