휴대폰이 발명되기까지

1. 마르코니의 무선 송수신기

 

1900년 볼로니즈 소스로 유명한 이탈리아 볼로냐의 지주의 아들이었던 마르코니는 헤르쯔의 전자기파에 대한 이론을 기반으로 전압을 높이는 코일과 불꽃방전기를 응용하여 무선 송신기와 수신기, 안테나 등을 발명하였다. 처음은 9마일정도 였는데 계속 개량하여 120km까지 무선 통신을 할 수 있는 장치를 만들었다. 대서양에서 움직이는 배들과 영국과 프랑스 사이의 바다를 건너 통신이 가능하게 되면서 무선통신의 시대가 열렸다. 

 

2. 무전기 

 

최초의 양방향 무전기는 호주 빅토리아주 경찰이었던 프레드릭 윌리엄 다우니(Frederick William Downie)가 1923년 발명한다.무전기가 있어 이동하면서도 빠르고 효율적으로 상황을 전파하는 것이 가능해졌다. 범죄를 즉시 통보하고 대응 시간도 훨씬 단축됐다. 생명을 구하고 체포도 수월했다. 다만, 부피가 컸다. 무전기는 순찰차 뒷좌석을 전부 차지할 정도로 컸다. 체포한 이들을 태우기에 어려움이 따라 개선이 필요했다.

캐나다인 발명가 도널드 힝스(Donald L. Hings)는 휴대용 무전기의 원형이 되는 기기를 1937년에 개발한다. 지금이야 부르는 이름이 따로 있지만 그는 자신이 만든 통신 기기를 '팩셋(packset)'이라고 불렀다. 초기 무전기는 무게가 2kg이 넘었고 길이 약 43cm 정도였다. 금속으로 제작하다 보니 아무래도 무거웠다.

이후 모토로라의 연구팀원들과 라디오 엔지니어인 알프레드 J. 그로스, 캐나다의 개발자였던 도날드 L. 힝스가 양뱡향 라디오를 휴대화한것이 무전기이다. 1937년경 첫 제품을 만들어 2차 세계대전 당시 군용으로 쓰이면서 폭발적으로 성장하였다. 1940년 개발된 모토로라의 SCR-300은 백팩으로 짊어지고 걸으면서 대화할 수 있다는 의미로 워키토키라 불렸다
SCR-300은 1940년대에 모토로라(당시 갈빈 매뉴팩처링 컴퍼니)에서 개발했으며, 최초로 널리 사용된 실용적인 휴대용 무전기 중 하나로 여겨진다.

 

아래는 모토로라 SCR-300 무전기의 사진

이 무전기는 배낭 형태로 설계되어 병사들이 등에 메고 다닐 수 있었으며, 그 당시로서는 상당히 혁신적인 통신 장비였다.

모토로라(당시 갈빈 매뉴팩처링 컴퍼니)가 개발한 "핸디-토키 SCR-536".

SCR-536은 제2차 세계 대전 중인 1940년에 개발되어 미군에서 널리 사용되었다.
이 장치는 손에 들고 사용할 수 있는 크기의 최초의 휴대용 양방향 라디오로 간주된다.
SCR-300, 536은 현대 무전기의 시초로 여겨지며, 무선 통신 기술의 발전에 중요한 역할을 했다.
이 장치는 특히 전쟁 중 효과적인 통신 수단을 제공하여 전술적 운용을 크게 향상시켰다.

 

3. 셀룰러폰 발명 

 

마틴 쿠퍼가 미국 일리노이공과대학교(IIT) 전기공학과를 졸업한 1950년 한국 전쟁이 일어났다. 그는 미국 해군에 입대했고 한국 전쟁에 참전했다. 복무를 마치고 이후 텔레타이프(Teletype Corporation)에서 경력을 쌓고 1954년부터 모토로라(Motorola)에서 엔지니어로 근무했다. 입사 후 쿠퍼는 모토로라에서 다수의 무선 통신 관련 프로젝트를 수행했다. 모토로라에서 근무하면서 그는 조금씩 휴대전화에 대한 관심을 키워갔다.

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휴대전화라는 개념은 이미 존재했다. 마틴 쿠퍼가 대학을 졸업하기도 전인 1947년 AT&T 벨 연구소가 휴대전화를 먼저 선보인 것이다. 자동차와 전화기가 유선으로 연결돼있는 형태였다. 전화를 작동하기 위해서는 많은 양의 전력이 필요했고 이를 충족하려면 자동차 배터리가 적절했다. 아무리 그래도 휴대전화라고 하기에는 석연치 않은 구석이 많다. 자동차가 여기저기 이동한다고 해도 진정한 의미의 휴대전화는 아니다. 그래도 AT&T는 휴대전화 연구에 있어 누구보다 앞서가는 기업이었다.

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모토로라는 AT&T를 따라잡기 위해 휴대전화 연구에 천천히 시동을 걸었다. 마틴 쿠퍼는 이동 중에도 사용할 수 있는 휴대전화를 구상했다. 그러던 중 갑자기 AT&T가 셀룰러 네트워크에 집중하는 시기가 왔다. 모토로라는 어느 순간 AT&T를 앞지르며 휴대전화 프로토타입을 개발했다. 완전히 독립적인 휴대전화였고 연구의 중심에는 마틴 쿠퍼가 있었다.

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휴대전화를 개발한 마틴 쿠퍼

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마틴은 직접 만든 모토로라의 휴대전화를 멋들어지게 공개하고 싶었다. 그는 휴대전화의 특징을 제대로 보여줄 수 있게 인적이 많고 비즈니스맨이 지나다니는 길거리에서 통화하는 모습을 연출하기로 계획한다. 기자와 사진기사도 부른다.

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1973년 4월 3일, 마틴은 길거리 한복판에 섰고 휴대전화를 꺼내 전화를 건다. 마틴의 전화를 받은 영광의 주인공은 AT&T에서 근무하던 조엘 엥겔(Joel Engel)이었다. 엥겔은 마틴의 경쟁자였다. 마틴은 자신에겐 기쁘지만 상대가 들으면 배 아파할 만한 소식을 전하고 싶었다. 그는 "나는 지금 휴대전화로 전화를 걸고 있어. 진짜 휴대전화로 말이야"라고 말했다. 이 말을 들은 엥겔은 한동안 대답이 없었다고 한다. 지나가던 사람들도 낯선 기계로 통화하는 그의 모습을 빤히 쳐다봤다.

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마틴 쿠퍼가 처음으로 휴대전화를 사용한 당시 모습을 재현한 영상 (source:discovery)

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휴대전화를 공개하면서 세상을 흥분시켰음에도 실제 상용화한 제품이 나오기까지는 많은 시간이 걸린다. 휴대전화 하나를 생산하는 데 드는 비용이 너무 높았던 것이 문제였다.

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휴대전화 프로토타입을 공개한 지 11년 만인 1984년, 모토로라에서 첫 휴대전화를 출시했다. 이름은 '모토로라 다이나택 8000X(Motorola DynaTAC 8000X)'다. 첫 휴대전화인 만큼 많은 것을 바랄수는 없다. 기기는 꽤 무거웠다. 아이폰 8개를 든 무게랑 비슷했다. 휴대용이지만 사실 집에서도 들고 통화하기 힘든 정도다. 운동 효과는 확실하다.

영화 <월 스트리트>(1987)에서 마이클 더글러스가 모토로라 다이나택 8000X를 들고 있다

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각진 외형은 벽돌을 들고 통화하는 모습처럼 보인다. 그나마 길게 솟아있는 고무 안테나가 휴대전화기라는 것을 알게 해줬다. 완전 충전하려면 10시간이 걸렸고 최대 한 시간 정도 통화가 가능했다.

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당시 판매 가격은 3995달러였다. 현재 가격으로는 환산하면 9000달러, 우리 돈으로 1천만원에 가까운 금액이다. 소형차 한 대에 맞먹는 수준이다. 휴대전화를 가졌다는 것은 곧 부유함을 의미했다.

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​4. PCS 발명

 

Personal Communication Services의 약자로 '개인휴대통신'으로 번역 된다. 기존 셀룰라 휴대폰이 사용하는 주파수대역(메가헤르츠 대역)보다 훨씬 높은 기가 헤르츠 대역의 주파수를 이용하는 디지털 휴대폰 서비스를 말한다. 처음 국내에 소개될 때 PCS는 음성 뿐만 아니라 동영상까지 전달하면서 요금도 저렴한 '꿈의 휴대폰'으로 알려졌지만, 지금은 '주파수 대역을 달리하면서 품질이 약간 개선된 휴대폰' 정도로 통한다. 

 

고주파수를 쓰기 때문에 전파가 멀리까지 전달되는 장점이 있다. 그러나 시설투자비는 셀룰라 휴대폰보다 많이 들고, 복잡한 빌딩의 중심부에서는 통화품질이 떨어진다. 출력은 0.2W로 셀룰라 휴대폰 0.5W보다 작다. 따라서 전화기의 부피
와 무게를 줄일 수 있고 건전지도 더 오래 쓸 수 있다. 지난 93년 영국의 '오렌지'와 '원2원'이 PCS의 일종인 PCN(Personal
Communication Network)을 서비스한 이후 미국과 한국 등에서 상용화됐다.

 

5. CDMA 발명

 

코드 분할 다중 접속 방식(Code Division Multiple Access)이다.

직접 시퀀스 스펙트럼 확산(DSSS)을 기반으로 하는 다중 접속 통신 방식. 여러 사용자가 단일 통신 자원(주파수 대역)을 공유하면서 동시에 이용하기 위한 방식중 하나로, 사용자마다 고유한 코드를 이용하는 데에서 이름이 붙여졌다. 초기에는 보안을 목적으로 개발되고 있었으나, 현재는 다중 접속 방식으로 널리 사용되고 있다.

참고로, 이에 대한 원천 기술은 퀄컴이 가지고 있는데, 의도한 것은 아니었지만 한국에서 CDMA가 상업적으로 크게 성공하며 엄청난 로열티를 지불하게 되었고, 이를 바탕으로 퀄컴은 이동통신계의 거대기업이 되었다.

 

 

6. LTE 발명 & 글로벌 로밍

 

LTE는 휴대전화 네트워크의 용량과 속도를 증가시키기 위해 고안된 4세대 무선 기술(4G)을 향한 한 단계이다. 현재 이동통신의 세대가 전체적으로 3G(3세대)라고 알려진 곳에서, LTE는 4G로 마케팅된다. 표준화 기구가 설정한 규격과 비교하여 LTE는 IMT 어드밴스 4G 요구사항을 완벽하게 만족시키지 못하기 때문에 3.9G이다. 미국의 버라이즌 와이어리스와  AT&T 모빌리티 그리고 몇몇 세계적 통신사는 2009년 시작되는 네트워크의 LTE 변경 계획을 발표했다.

특히 대한민국의 경우 2013년 9월부로 KT, SK 텔레콤, LG U+ 3개 통신사가 모두 전국에 LTE를 서비스하고 있다.

2009년 12월 14일 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 텔리아소네라(TeliaSonera) 사업자에 의해 최초로 상용서비스를 시작했다.[1]

 

1대의 휴대폰으로 글로벌 로밍이 가능해진 것도 LTE 통신부터이다.

 

 

7. 5G 통신과 IoT (Internet of Things)

 

5G는 5세대 무선 네트워크 기술을 말합니다. 4G 이후의 차세대 글로벌 무선 표준인 5G는 더 높은 데이터 속도, 더 짧은 지연 시간 및 더 많은 사용자, 디바이스, 서비스를 지원하는 동시에 네트워크 효율성을 향상시키도록 설계되었습 니다.

5G는 세 가지 카테고리의 광범위한 사용 사례를 지원합니다.

eMBB(Enhanced Mobile Broadband) — 무선 연결을 위한 고대역폭 서비스.
URLLC(Ultra-Reliable Low Latency Communication) — 중요한 요구 사항을 위한 매우 신뢰할 수 있는 저지연 통신.
mMTC(Massive Machine Type Communication) — 수십억 개의 센서 및 모니터링 디바이스를 위한 안정적인 통신.
5G의 다운링크 피크 데이터 속도는 최대 20Gbps에 달하며, 4G LTE의 피크 속도인 1Gbps보다 약 20배 더 빠릅니다. 이와 유사하게 5G는 사용자 경험 데이터 전송 속도를 10배에서 100배로 높이고, 4G가 지원하는 연결 디바이스 수의 10배에서 100배까지 지원하며, 1밀리초(ms)의 초저지연을 특징으로 합니다.

5G 시대는 향상된 네트워크 성능과 속도를 넘어 사용자에게 혁신적인 새롭고 향상된 연결 환경을 제공할 것입니다. 5G는 증강현실, 가상현실, 혼합현실 애플리케이션(AR, VR, MR), 화상회의, 산업 자동화, 자율 주행차, 커넥티드 의료기기 등의 분야에서 새로운 사용자 경험과 서비스를 가능하게 하는 동시에 비즈니스 애플리케이션 성능을 향상할 수 있습니다.

 

8. 6G 통신 (위성통신, 자율주행)

 

기지국에 위성이 추가됨, 높은 주파수 전파의 직진성을 이용하여 자율주행에 필요한 위치정보의 정확성이 올라감.