hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
시간 민감성 네트워킹 TSN 스케줄링과 트래픽 셰이핑
그러나 컷-스루(cut-through) 스위칭이 활성화되어 있을 때는 프레임 전체 길이를 미리 알 수 없으므로 이 메커니즘을 사용할 수 없다. 따라서 종단 간 지연을 최소화하기 위해 컷-스루를 사용할 경우, 대역폭 낭비는 여전히 발생한다. 또한 길이 인식 스케줄링은 최소 주기(cycle time)에 대한 제약을 해결하지 못한다. 결국 이 방법은 개선책이긴 하지만, 가드 밴드가 초래하는 모든 단점을 없앨 수는 없다.
가드 밴드의 부정적 효과를 더 줄이기 위해 IEEE 802.1 및 802.3 워킹 그룹은 프레임 선점(frame pre-emption) 기술을 명세했다. 이 기술은 이더넷 MAC(Media Access Control) 구조(IEEE 802.3 관할)와 브리지 관리 메커니즘(IEEE 802.1 관할) 양쪽에 변경사항이 필요하므로 두 그룹이 공동으로 작업했으며, 두 개의 표준 문서로 나뉘어 있다. 802.1Qbu는 브리지 관리 부분을, 802.3br은 이더넷 MAC 부분을 다룬다.
시간 민감성 네트워킹 TSN 스케줄링과 트래픽 셰이핑
하나의 진출(egrass) 포트에 pMAC(preemtable MAC)과 eMAC(express MAC) 서비스가 정의된다. Express 프레임은 preemptable 프레임의 전송을 중단할 수 있다. 전송이 재개되면 MAC merge 서브레이어가 다음 스위치에서 프레임 조각(fragment)를 재조립한다. 선점 과정 중 작동 컨텍스트가 express 프레임으로 전환됨에 따라 링크 인터페이스에서 계산에 따른 오버헤드가 발생한다
그림 10 예시는 프레임 선점의 예시를 나타낸다. Best-effort 프레임을 전송하던 중, MAC은 가드 밴드가 시작되기 직전에 프레임 전송을 중단한다. 잘린 프레임 조각에는 CRC가 추가되며, 다음 스위치에 저장돼 두 번째 조각이 도착하기를 기다린다. 시간 슬라이스 1의 고우선 트래픽이 끝나고 주기가 다시 시간 슬라이스 2로 넘어가면, 중단됐던 프레임 전송이 재개된다.
종단에서 프레임 단편화와 재조립의 이뤄지는 IP 프로토콜과는 달리 프레임 선점은 링크 단위(link-by-link) 로만 동작하며, 한 스위치에서 다음 스위치까지의 구간에서만 프레임을 분할한다.
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각 프레임 조각에는 오류 검출용 CRC-32가 첨가된다. 일반 이더넷의 CRC-32와 달리 마지막 16비트를 반전해, 부분 프레임을 정상 프레임과 구별하며 SFD(Start-of-Frame Delimiter) 도 변경된다.
프레임 선점 지원 여부는 링크마다 개별적으로 활성화해야 한다. 스위치는 LLDP(Link Layer Discovery Protocol) 를 통해 해당 포트가 선점을 지원함을 알린다. 장치가 LLDP 광고를 수신하고 자신도 지원할 때 기능을 활성화할 수 있다. 인접 장치 간에 별도의 협상·인증 과정은 없으며, LLDP 광고를 받으면 상대가 변경된 프레임 형식(CRC, SFD)을 이해할 수 있다고 가정한다.
프레임 선점 기능이 활성화된 후 가드 밴드 길이는 선점 가능 최소 프레임 길이에 달려 있게 된다. 802.3br는 이 값의 최적 한계를 64바이트로 규정한다(이더넷의 최소 프레임 길이). 따라서 최소 프레임인 64 바이트와 남은 선점 불가 구간 길이인 63 바이트의 합 127 바이트로 최소화 될 수 있다. 이보다 큰 프레임은 모두 선점할 수 있으므로, 더 긴 가드 밴드로 슬라이스를 보호할 필요가 없다.
시간 민감성 네트워킹 TSN 스케줄링과 트래픽 셰이핑
이로써 손실되는 best-effort 대역폭을 크게 줄일 수 있고, 100 Mbit/s 이하의 저속 링크에서도 훨씬 짧은 사이클 타임을 설정할 수 있다. 선점은 MAC 하드웨어 내부에서 실시간으로 수행되므로, 컷-스루 스위칭과도 양립한다(프레임 전체 길이를 미리 알 필요가 없음). MAC은 64 바이트 간격으로 프레임을 점검해 선점 여부를 판단한다.
802.1AS(시간 동기화), 802.1Qbv(시간 인지 스케줄러) 그리고 프레임 선점(802.1Qbu/802.3br)의 조합만으로도, 서로 다른 트래픽 부류가 한 네트워크에서 공존하면서 종단 간 지연을 보장할 수 있는 강력한 표준 세트가 된다. 여기에 순환적 큐잉과 포워딩(802.1Qch) 표준과 함께 기능이 확장될 수 있다.
802.1Qbv는 구현 복잡도가 높으며 대역폭 활용 효율이 떨어진다. 지연을 최소화하려면 종단 장치의 태스크·이벤트 스케줄링을 트래픽 셰이퍼의 게이트 스케줄링과 연동해야 한다. 다른 치명적인 단점은, 종단 장치가 동기화되지 않은 데이터를 스트리밍할 때 다음 시간 트리거 창(window)을 기다림으로써 발생하는 지연이다.
시간 민감성 네트워킹 TSN 스케줄링과 트래픽 셰이핑
802.1Qbv는 이러한 시간 트리거 창이 정밀하게 동기화되어야 하므로, 스트림 경로상의 모든 스위치가 동일 시각에 맞춰져 있어야 한다. 그러나 TSN 브리지 간 프레임 선택 및 전송 시점을 동기화하는 일은 중간 규모 네트워크에서도 간단하지 않으며, 완전한 관리 솔루션이 요구된다.
프레임 프리임션(IEEE 802.1Qbu/802.3br) 역시 구현이 어렵고, 산업에서 널리 채택되지 못하고 있다.
802.1Qav, 802.1Qbv, 802.1Qch는 주기적 사이클마다 패킷 전송을 강제하므로 네트워크 전반의 시간 동기화를 요구하고, 대역폭을 비효율적으로 사용한다. 802.1Qcr은 각 스위치 별로 로컬 시간에 기반해 비동기적으로 동작하며, 임의 주기의 주기성 트래픽·이벤트 주도 트래픽·속도 제한 트래픽 등 혼합 유형에서 링크 이용률을 향상시킨다.
ATS는 UBS(urgency-based scheduler)를 사용해 클래스별 큐잉과 스트림별 리셰이핑으로 긴급 트래픽에 우선순위를 부여한다. 비동기성은 토큰 버킷 에뮬레이션(Token Bucket Emulation, TBE) 모델 기반의 교차(interleaved) 셰이핑 및 트래픽 특성화로 구현되어, 클래스별 셰이핑이 유발하는 버스트 케스케이드(burst cascade) 현상을 제거한다. TBE 셰이퍼는 평균 전송률로 트래픽을 제어하지만 일정 수준의 버스트를 허용한다. 버킷에 토큰이 충분하면 즉시 전송하고, 부족하면 필요한 토큰이 쌓일 때까지 큐의 게이트를 닫는다.
UBS는 RCSD(rate-controlled service disciplines)를 개선하여 홉마다 개별 프레임의 선택과 전송을 제어하고, 속도 제어와 패킷 스케줄링을 분리해 스트림 대역폭을 지연 한계로부터 분리한다. 또한 정적 우선순위, 선입선출(FCFS), 가장 빠른 마감 기한 우선(EDF) 큐잉을 사용한다.
UBS 큐잉은 두 계층 구조를 갖는다.
이 분리 방식은 구현이 단순하고 높은 우선순위 프레임이 낮은 우선순위 프레임을 우회하도록 보장한다. 공유 큐는 서로 다른 송신자, 같은 송신자지만 우선순위가 다른 경우와 같은 송신자·우선순위이지만 수신 측에서 다른 우선순위를 갖는 경우로 강력히 격리되어 별도의 큐 정책을 적용할 수 있다. 이는 악의적 데이터 전파를 막아 일반 스트림이 간섭받지 않도록 하고, 관리자가 스트림 또는 송신자를 유연하게 차단할 수 있게 해준다. 공유 큐의 최소 개수는 (포트 수 – 1)이며, 추가 격리 정책으로 더 늘어날 수 있다. 공유 큐는 스케줄러 내부 고정 우선순위를 가지며 선입선출을 원칙으로 전송한다.
최악의 시간 동기 오차가 발생해도, 802.1Qbv나 802.1Qch 같은 시간 트리거 방식과 달리 링크 활용도가 감소하지 않는다.
시간 민감성 네트워킹 통신 경로 선택과 장애 허용
IEEE 802.1Qca는 스위치 기반 네트워크에서 여러 경로를 설정하기 위해 IS-IS(Intermediate System to Intermediate System) 프로토콜을 확장한 표준이다. 802.1Qca는 Shortest Path Bridging(SPB)을 기반으로 하면서 SDN(Software-Defined Networking) 하이브리드 모드를 채택한다. 기본 기능은 IS-IS가 담당하고, SDN 컨트롤러는 전용 서버 노드에 위치한 PCE(Path Computation Element)를 통해 명시적 경로를 관리한다.
이 표준은 여러 토폴로지 관리, 명시적 포워딩 경로(스트림마다 사전에 정의된 경로) 설정, 대역폭 예약, 데이터 보호 및 중복성 확보, 그리고 데이터 흐름 동기화·제어 메시지 분배를 위한 제어 프로토콜을 통합한다. 이러한 기능은 ECT(Equal Cost Tree), MSTI(Multiple Spanning Tree Instance) 및 IST(Internal Spanning Tree), ET(Explicit Tree) 프로토콜에서 파생되었다.
시간 민감성 네트워킹 통신 경로 선택과 장애 허용
802.1CB은 패킷 손실이 허용될 수 없는 제어 애플리케이션에 대해 이중화를 제공하기 위해, 하나의 프레임을 서로 겹치지 않는 여러 경로로 중복 전송한다. 패킷 복제는 트래픽 클래스와 경로 정보를 활용해 네트워크 혼잡을 최소화할 수 있다. 복제된 각 프레임에는 순서 식별 번호(sequence identification number) 가 부여되어, 수신 측에서 프레임을 올바른 순서대로 재정렬·병합하고 중복 프레임을 폐기한다.
FRER은 중앙 집중식 구성 관리가 필요하며, 802.1Qcc와 IEEE 802.1Qca를 함께 사용해야 한다. 또한 IEC 62439-3에서 정의한 산업용 고가용성 기술인 HSR(High-availability Seamless Redundancy) 및 PRP(Parallel Redundancy Protocol)를 지원한다.
시간 민감성 네트워킹 현재 프로젝트
스트림 하나에 대한 MRP(Multiple Registration Protocol) 상태 데이터는 1500바이트를 차지한다. 트래픽 스트림이 늘어나고 네트워크 규모가 커질수록 데이터베이스 크기가 비례하여 증가하며, 스위치 간 MRP 업데이트 속도가 크게 느려진다. 링크 로컬 등록 프로토콜(Link-Local Registration Protocol, LRP) 은 약 1메가바이트 규모의 대형 데이터베이스를 효율적으로 다룰 수 있도록 최적화돼 있으며, 증분 업데이트를 허용하는 효율적인 복제 메커니즘을 제공한다. 응답하지 않는 노드와 오래된 데이터를 가진 노드는 자동으로 제거된다. MRP가 애플리케이션별로 등록된 각 애플리케이션이 고유의 연산 집합을 정의해야 하는 것과 달리, LRP는 애플리케이션 중립적이다.
시간 민감성 네트워킹 현재 프로젝트
SRP 및 MSRP는 본래 오디오·비디오(AV) 애플리케이션을 겨냥해 설계되었다. 그 분산형 구성 모델은 802.1Qav의 크레딧 기반 셰이퍼(CBS)가 정의한 스트림 예약(SR) 클래스 A와 B까지만 지원한다. 반면 802.1Qcc는 중앙집중식 CNC(Centralized Network Configuration) 모델을 도입해 추가 셰이퍼, 프레임 프리임션, 경로 이중화 등 모든 최신 TSN 기능을 지원한다.
P802.1Qdd는 P802.1CS 링크 로컬 등록 프로토콜(LRP) 위에 구축된 peer-to-peer 자원 할당 프로토콜(RAP) 신호 체계를 정의해 기존 분산 구성 모델을 개선한다. RAP는 대규모 스트림 수를 위한 동적 예약과 802.1CB FRER 다중 경로 중복 전송, 시퀀스 복구 자동 설정을 지원하여 확장성을 높인다. 또한 802.1Qch CQF와 P802.1Qcr ATS 같은 TSN 셰이퍼의 ‘토폴로지 독립적 홉별 지연 계산’ 기능을 활용하며, 고부하 상황에서도 성능을 향상하고 프록시·진단 기능을 강화한다. 그럼에도 기존 MSRP와의 호환성과 상호 운용성은 유지된다.
시간 민감성 네트워킹 현재 프로젝트
P802.1ABdh는 LLDP를 개정한 LLDPv2로 IETF의 링크 상태 벡터 라우팅(Link State Vector Routing) 프로토콜을 지원하고 프로토콜 메시지 효율을 향상시킨다.
802.1Qcp는 YANG 데이터 모델을 적용해 MAC 브리지, TPMR(2-포트 MAC 릴레이), 고객/사업자 VLAN 브리지 등 장비의 상태 보고 및 구성을 위한 UPnP 프레임워크를 제공하고, 802.1X 보안·802.1AX 데이터센터 브리징을 지원한다.
YANG은 구성·상태 데이터, 알림, 원격 프로시저 호출을 기술하기 위한 UML 기반 모델링 언어로, NETCONF/RESTCONF 같은 네트워크 관리 프로토콜을 통해 장비 설정을 자동화한다.
시간 민감성 네트워킹 현재 프로젝트
IETF DetNet(Deterministic Networking) WG는 오디오·비디오 스트리밍, 산업 자동화, 차량 제어처럼 고신뢰·저지연·저지터가 요구되는 트래픽을 대상으로 결정적 데이터 경로를 정의한다. 목표는 필드버스 같은 특수 네트워크를 IP 패킷 네트워크로 이전하는 것이다. 이를 위해 DetNet은 버퍼 크기·전송률 자원 할당으로 종단 간 지연 요구를 만족하고, 다중 경로·명시적 경로를 통한 서비스 보호로 패킷 손실·재정렬을 줄인다. 동일 물리망에서 시간-중요 예약 트래픽과 일반 베스트-에포트 트래픽을 모두 처리하며, 사용되지 않는 예약 대역폭은 베스트-에포트 트래픽에 재할당한다.
DetNet은 IP 3계층 라우팅 세그먼트에서 동작하며, SDN 계층으로 IntServ·DiffServ를 통합하고, MPLS·IEEE 802.1 TSN 등 2계층 브리지 세그먼트 위에서 서비스를 전달한다.
트래픽 엔지니어링(TE) 라우팅 프로토콜은 DetNet 흐름 사양을 TSN의 큐잉·셰이핑·스케줄링 제어(예: 802.1Qav, 802.1Qbv, 802.1Qch, 802.1Qbu/802.3br, 802.1CB)로 변환한다. 또한 802.1CB가 정의한 프로토콜 상호 운용성을 이용해 액티브 목적지 MAC·VLAN 스트림 식별 기능으로 TSN 서브네트워크 능력을 DetNet 흐름에 광고한다. DetNet 흐름은 목적지 MAC 주소, VLAN ID, 우선순위 값을 기준으로 TSN 서브네트워크의 스트림 ID 및 QoS 요구(송·수신자)에 매칭된다.
중심 주파수
전기공학 및 통신에서 필터 또는 채널의 중심 주파수(Center frequency)는 상위 차단 주파수와 하위 차단 주파수 사이의 중심 주파수를 측정한 것이다. 이는 일반적으로 대역통과 시스템 또는 대역저지 시스템의 하위 차단 주파수와 상위 차단 주파수의 산술 평균 또는 기하 평균으로 정의된다.
일반적으로 기하 평균은 저역 통과 필터 설계의 특정 변환을 기반으로 하는 시스템에서 사용되며, 여기서 주파수 응답은 로그 주파수 스케일에서 대칭이 되도록 구성된다. 기하학적 중심 주파수는 프로토타입 저역통과 필터의 DC 응답 매핑에 해당한다. 이는 버터워스 필터와 같은 시스템의 피크 주파수와 때때로 동일한 공진 주파수이다.
산술 정의는 필터가 반드시 대칭일 필요는 없지만 주파수 분할 다중화와 같은 응용 분야에서 선형 주파수 스케일로 처리되는 통과 대역 통신 시스템을 설명하는 것과 같은 보다 일반적인 상황에서 사용된다.
IEEE 802.1ad
IEEE 802.1ad는 공급자 브리지(provider bridges)에 대한 지원을 추가하는 IEEE 802.1Q-1998 네트워킹 표준의 수정안이다. 이는 2011년 기본 802.1Q 표준에 통합되었다. 표준에 지정된 기술은 비공식적으로 스택형 VLAN 또는 QinQ로 알려져 있다.
원래 802.1Q 사양에서는 단일 가상 근거리 통신망(VLAN) 헤더를 이더넷 프레임에 삽입할 수 있다. QinQ를 사용하면 여러 개의 VLAN 태그를 단일 프레임에 삽입할 수 있다. 이는 메트로 이더넷을 구현하는 데 필수적인 기능이다.
다중 VLAN 헤더 컨텍스트에서는 편의상 VLAN 태그 또는 간단히 태그라는 용어가 802.1Q VLAN 헤더 대신 사용되는 경우가 많다. QinQ는 이더넷 프레임에서 여러 VLAN 태그를 허용한다. 이러한 태그는 함께 태그 스택을 구성한다. 이더넷 프레임의 맥락에서 사용될 때 QinQ 프레임은 두 개의 VLAN 802.1Q 헤더가 있는 프레임이다(즉, 이중 태그가 지정됨).
ISO/IEC/IEEE 42010
ISO/IEC/IEEE 42010 시스템 및 소프트웨어 엔지니어링 — 아키텍처 설명은 시스템 및 소프트웨어의 아키텍처 설명에 대한 국제 표준이다.
ISO/IEC/IEEE 42010 개요
ISO/IEC/IEEE 42010:2011은 시스템, 소프트웨어 및 엔터프라이즈 아키텍처 설명에 대한 요구사항을 정의한다. 표준 용어를 정의하고 아키텍처 표현, 전달 및 검토를 위한 개념적 기반을 제시하고 아키텍처 설명, 아키텍처 프레임워크 및 아키텍처 설명 언어에 적용되는 요구 사항을 지정함으로써 아키텍처 설명의 관행을 표준화하는 것을 목표로 한다.
이전 버전인 IEEE 1471에 이어 이 표준은 아키텍처와 아키텍처 설명을 엄격하게 구분한다.
이 문서의 ISO/IEC/IEEE 42010에 대한 설명은 2011년에 게시된 표준을 기반으로 한다. 이 표준은 2022년 11월에 철회되고 ISO/IEC/IEEE 42010:2022로 대체되었다.
동손
동손(銅損) 또는 구리손실(Copper loss)은 변압기 권선이나 기타 전기 장치의 도체에서 전류에 의해 생성되는 열에 흔히 사용되는 용어이다. 구리 손실은 코어 손실과 마찬가지로 바람직하지 않은 에너지 전달로, 인접한 구성 요소의 유도 전류로 인해 발생한다. 이 용어는 권선이 구리 또는 알루미늄과 같은 다른 도체로 만들어졌는지 여부에 관계없이 적용된다. 따라서 권선 손실이라는 용어가 선호되는 경우가 많다. 부하 손실(load loss)이라는 용어는 무부하 손실과 달리 부하 전력과 관련된(그 제곱에 비례하는) 발전기와 소비자 사이의 전력 손실 부분을 설명하기 위해 전기 공급에 사용된다.
군지연과 위상지연
신호 처리에서 군지연(group delay)과 위상지연(phase delay)은 선형 시불변(LTI) 시스템(예: 마이크로폰, 동축 케이블, 증폭기, 스피커, 통신 시스템, 이더넷 케이블, 디지털 필터 또는 아날로그 필터)을 통과할 때 신호의 주파수 구성 요소가 시간에 따라 지연되는 방식을 설명하는 두 가지 관련 방식이다. 위상지연은 정현파 성분(정상 상태의 사인파)의 시간 이동을 나타낸다. 군지연은 함께 이동하는 하나의 주파수를 중심으로 하는 진동의 "팩" 또는 "그룹"인 파동 패킷의 엔벨로프의 시간 이동을 설명하며, 예를 들어 사인파에 엔벨로프를 곱하여(진폭 변조) 형성된다(예: 테이퍼링 함수).
군지연과 위상지연
이러한 지연은 일반적으로 진동수에 따라 달라진다. 즉, 주파수 구성 요소에 따라 지연이 달라진다. 결과적으로 신호의 파형은 시스템을 통과할 때 왜곡(디스토션)을 경험하게 된다. 이러한 왜곡은 아날로그 비디오 및 아날로그 오디오의 충실도 저하 또는 디지털 비트 스트림의 높은 비트 오류율과 같은 문제를 일으킬 수 있다. 그러나 대역이 제한된 신호의 전체 주파수 범위에 걸쳐 일정한 군지연이 있고 평탄한 주파수 응답이 있는 이상적인 경우에는 파형에 왜곡이 발생하지 않는다.
군지연과 위상지연 출처
이 문서는 다음을 포함합니다: 퍼블릭 도메인 자료 - 총무청 문서 "연방 표준 1037C".
베셀 필터
베셀 필터(Bessel filter)는 일렉트로닉스 및 신호 처리에서 통과대역에서 필터링된 신호의 파형 형태를 유지하는 최대 편평 군지연(즉, 최대 선형 위상 응답)을 갖춘 일종의 아날로그 선형 필터이다. 베셀 필터는 오디오 크로스오버 시스템에 자주 사용된다.
이 필터의 이름은 필터의 기반이 되는 수학적 이론을 개발한 독일 수학자 프리드리히 베셀(1784~1846)을 참조한 것이다. 이 필터는 1949년에 베셀 함수를 필터 설계에 적용하는 방법을 연구한 W. E. 톰슨을 기념하여 베셀-톰슨 필터라고도 한다.
베셀 필터는 가우시안 필터와 매우 유사하며 필터 차수가 증가할수록 같은 모양을 보이는 경향이 있다. 가우시안 필터의 시간 영역 단계 응답에는 오버슈트가 0인 반면, 베셀 필터에는 오버슈트가 적지만 버터워스 필터와 같은 다른 일반적인 주파수 영역 필터보다 훨씬 적는다. 베셀-톰슨 필터의 임펄스 응답은 필터 차수가 증가함에 따라 가우스 쪽으로 경향이 있는 것으로 알려져 있다.
베셀 필터
가우시안 필터의 유한 차수 근사와 비교할 때, 베셀 필터는 동일한 차수의 가우스보다 더 나은 형상 인자, 더 평평한 위상 지연 및 더 평평한 군지연을 갖지만 가우시안의 시간 지연이 더 낮고 오버슈트가 0이다.
아이 패턴
아이 패턴(eye pattern) 또는 아이 다이어그램(eye diagram)은 전기 통신에서 수신기의 디지털 신호가 반복적으로 샘플링되어 수직 입력(y축)에 적용되는 동시에 데이터 속도를 사용하여 신호를 트리거하는 오실로스코프 디스플레이이다. 수평 스윕(x축). 여러 유형의 코딩에서 패턴이 한 쌍의 레일 사이에 있는 일련의 눈처럼 보이기 때문에 그렇게 불린다. 이는 기저대역 펄스 전송 시스템의 성능에 대한 채널 잡음, 분산 및 기호 간 간섭의 결합된 효과를 평가하기 위한 도구이다. 이 기술은 WWII SIGSALY 보안 음성 전송 시스템에서 처음 사용되었다.
수학적 관점에서 아이 패턴은 신호의 확률 밀도 함수(PDF)를 모듈로 단위 간격(UI)으로 시각화한 것이다. 즉, UI 기간 동안 신호가 가능한 각 전압에 있을 확률을 보여준다. 일반적으로 작은 밝기 차이를 더 쉽게 시각화하기 위해 색상 램프가 PDF에 적용된다.
아이 패턴
디스플레이를 분석하여 여러 시스템 성능 측정값을 도출할 수 있다. 신호가 너무 길거나, 너무 짧거나, 시스템 클록과 제대로 동기화되지 않거나, 너무 높거나, 너무 낮거나, 소음이 너무 많거나, 변경하기에 너무 느리거나, 언더슈트 또는 오버슈트가 너무 많은 경우 이는 아이 다이어그램에서 관찰할 수 있다. 개방된 아이 패턴은 최소한의 신호 왜곡에 해당한다. 심볼간 간섭과 노이즈로 인한 신호 파형의 왜곡은 아이 패턴의 폐쇄로 나타난다.
SIGSALY
SIGSALY(X System, Project X, Ciphony I 및 Green Hornet으로도 호칭)는 제2차 세계 대전에서 최고 수준의 연합국 통신을 위해 사용된 보안 음성 시스템이었다. 이는 펄스 부호 변조를 사용한 최초의 음성 전송을 포함하여 다양한 디지털 통신 개념을 개척했다.
SIGSALY라는 이름은 약어가 아니라 약어와 유사한 표지 이름이었다. SIG 부분은 육군 신호대 이름(예: SIGABA)에서 흔히 사용되었다. 프로토타입은 라디오 쇼 The Green Hornet의 이름을 따서 "Green Hornet"이라고 불렸다. 대화를 도청하려는 사람에게 쇼의 주제곡과 비슷한 윙윙거리는 말벌처럼 들리기 때문이다.
군속도
파동의 군속도(group velocity)는 파동의 변조 또는 포락선으로 알려진 파동 진폭의 전체 포락선 모양이 공간을 통해 전파되는 속도이다.
예를 들어, 매우 고요한 연못 한가운데에 돌을 던지면 중심이 정지된 원형 패턴의 파도가 물에 나타난다. 이는 모세관파라고도 한다. 파동의 확장 고리는 파군 또는 파동 묶음으로, 그 안에서 전체 군보다 빠르게 이동하는 개별 파동을 식별할 수 있다. 개별 파동의 진폭은 군의 뒤쪽 가장자리에서 나올 때 증가하고 군의 앞쪽 가장자리에 접근할 때 감소한다.
군속도 역사
파동의 위상 속도와 구별되는 군속도에 대한 아이디어는 1839년 윌리엄 로언 해밀턴(W.R. Hamilton)에 의해 처음 제안되었으며, 최초의 완전한 처리는 1877년 제3대 레일리 남작 존 윌리엄 스트럿(Rayleigh)의 "소리 이론"에서 이루어졌다.
강승호 (배우)
강승호(康承鎬, 1993년 4월 23일 ~ 현재)는 대한민국의 남성 배우다. 2013년 연극 배우로 데뷔하였다.
위상속도
파동의 위상속도(phase velocity)는 파동이 모든 매체에서 전파되는 속도이다. 이는 파동의 한 주파수 성분의 위상이 이동하는 속도이다. 이러한 구성 요소의 경우 파동의 특정 위상(예: 마루)은 위상 속도로 이동하는 것으로 나타난다. 위상속도는 파장 λ(람다)와 시간 T라는 용어를 사용하여 다음과 같이 주어진다.
이와 동등하게, 단위 시간당 각도 변화를 나타내는 파동의 각주파수 Ω와 단위 공간당 각도 변화를 나타내는 파수(또는 각파수) k로 환산하면 다음과 같다.
열잡음
존슨-나이퀴스트 잡음(Johnson–Nyquist noise), 열잡음(thermal noise), 존슨 잡음(Johnson noise), 나이퀴스트 잡음(Nyquist noise)는 평형 상태에서 전기 전도체 내부의 전하 운반자(일반적으로 전자)의 열적 교반에 의해 생성되는 전자 잡음으로, 이는 적용된 전압에 관계없이 발생한다. 열잡음은 모든 전기 회로에 존재하며 민감한 전자 장비(예: 라디오 수신기)에서는 약한 신호를 가려낼 수 있으며 전기 측정 장비의 감도를 제한하는 요소가 될 수 있다. 열잡음은 온도에 따라 증가한다. 전파 망원경 수신기와 같은 일부 민감한 전자 장비는 회로의 열잡음을 줄이기 위해 극저온으로 냉각된다. 이 잡음의 일반적이고 통계적인 물리적 유도를 변동 소산 정리(fluctuation-dissipation theorem)라고 하며, 여기서 일반화된 임피던스 또는 일반화된 민감성을 사용하여 매체를 특성화한다.
열잡음
이상적인 저항기의 열잡음는 백색잡음에 가깝다. 즉, 전력 스펙트럼 밀도는 주파수 스펙트럼 전체에 걸쳐 거의 일정하지만 매우 높은 주파수(실온의 경우 테라헤르츠)에서는 0으로 감소한다. 유한한 대역폭으로 제한되면 열잡음는 거의 가우스 진폭 분포를 갖는다.
열잡음 출처
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밀러 효과
밀러 효과(Miller effect)는 전자공학에서 입력 단자와 출력 단자 사이의 커패시턴스 효과의 증폭으로 인해 반전 전압 증폭기의 등가 입력 커패시턴스가 증가하는 것을 설명한다. 밀러 효과로 인해 실질적으로 증가된 입력 커패시턴스는 다음과 같다.
여기서
는 반전 증폭기의 전압 이득( 양수)이고 는 피드백 커패시턴스이다.
'밀러 효과'라는 용어는 일반적으로 커패시턴스를 나타내지만 입력과 게인을 나타내는 다른 노드 사이에 연결된 모든 임피던스는 이 효과를 통해 증폭기 입력 임피던스를 수정할 수 있다. 밀러 효과의 이러한 특성은 밀러 정리로 일반화된다. 트랜지스터 및 진공관과 같은 능동 소자의 출력과 입력 사이의 기생 용량으로 인한 밀러 용량은 고주파수에서의 이득을 제한하는 주요 요인이다. 밀러 커패시턴스는 1920년 존 밀턴 밀러(John Milton Miller)에 의해 3극관 진공관에서 확인되었다.
서셉턴스
서셉턴스(susceptance, B)는 전기 공학에서 어드미턴스(Y = G + jB)의 허수 부분이며 실수 부분은 컨덕턴스(G)이다. 어드미턴스의 역수는 임피던스(Z = R + jX)이다. 여기서 허수부는 리액턴스(X)이고 실수부는 저항(R)이다. SI 단위에서 서셉턴스는 지멘스(S)로 측정된다.
서셉턴스 기원
이 용어는 C.P. 1894년 논문의 찰스 프로테우스 스타인메츠가 만들었다.
일부 출처에서는 올리버 헤비사이드가 이 용어를 만들거나 퍼미턴스라는 이름으로 개념을 도입한 공로를 인정 받았다. 스타인메츠의 전기 작가에 따르면 이 주장은 잘못된 것이다. 서셉턴스라는 용어는 헤비사이드의 전집 어디에도 나타나지 않으며, 헤비사이드는 서셉턴스가 아닌 커패시턴스를 의미하기 위해 퍼미턴스라는 용어를 사용했다.
밀만의 정리
밀만의 정리(Millman's theorem) 또는 병렬 발전기 정리(parallel generator theorem)는 전기공학에서 전기회로의 해를 단순화하는 방법이다. 특히 밀만의 정리는 병렬 분기로만 구성된 회로 끝의 전압을 계산하는 데 사용된다.
이 정리를 증명한 제이콥 밀만(Jacob Millman)의 이름을 따서 명명되었다.
신호 전송
신호 전송은 전기 통신에서 유선, 무선 또는 광섬유 매체를 통해 아날로그 또는 디지털 신호를 보내거나 전파하는 프로세스이다.
전송 시스템 기술은 일반적으로 변조, 복조, 라인 코딩, 균등화, 오류 제어, 비트 동기화 및 다중화와 같은 물리 계층 프로토콜 업무를 의미하지만, 아날로그 신호의 디지털화 및 데이터 압축 등 상위 계층 프로토콜 업무도 포함될 수 있다.
디지털 메시지 또는 디지털화된 아날로그 신호의 전송을 데이터 전송이라고 한다.
전송의 예로는 데이터 블록이나 패킷, 전화 통화 또는 이메일과 같이 제한된 기간 동안의 신호 전송이 있다.
네트워크 주소
네트워크 주소(Network address)는 통신 네트워크의 노드나 호스트에 대한 식별자이다. 네트워크 주소는 네트워크 전체에서 고유 식별자가 되도록 설계되었지만 일부 네트워크에서는 로컬, 사설망 주소 또는 고유하지 않을 수 있는 로컬 관리 주소를 허용한다. 특수 네트워크 주소는 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 주소로 할당된다. 이것들도 고유한 것은 아니다.
어떤 경우에는 네트워크 호스트에 둘 이상의 네트워크 주소가 있을 수 있다. 예를 들어, 각 네트워크 인터페이스 컨트롤러는 고유하게 식별될 수 있다. 또한 프로토콜은 계층화되는 경우가 많기 때문에 특정 네트워크 인터페이스나 노드에서 두 개 이상의 프로토콜 네트워크 주소가 발생할 수 있으며 하나의 네트워크에서 두 가지 이상의 네트워크 주소 유형이 사용될 수 있다.
네트워크 주소는 네트워크 내 노드 위치에 대한 정보(예: MAC 주소)가 포함되지 않은 단순 주소이거나 라우팅에 대한 구조 또는 계층적 정보(예: IP 주소)를 포함할 수 있다.
인지 무선
인지 무선(Cognitive radio, CR)은 사용자 간섭과 혼잡을 피하기 위해 주변에 있는 최고의 무선 채널을 사용하도록 동적으로 프로그래밍하고 구성할 수 있는 무선이다. 이러한 무선은 무선 스펙트럼에서 사용 가능한 채널을 자동으로 감지한 다음 그에 따라 전송 또는 수신 매개변수를 변경하여 한 위치의 특정 스펙트럼 대역에서 더 많은 동시 무선 통신을 허용한다. 이 프로세스는 동적 스펙트럼 관리의 한 형태이다.
인지 무선 설명
운영자의 명령에 따라 인지 엔진은 무선 시스템 매개변수를 구성할 수 있다. 이러한 매개변수에는 "파형, 프로토콜, 작동 주파수 및 네트워킹"이 포함된다. 이는 통신 환경에서 자율 단위로 기능하여 액세스하는 네트워크 및 기타 인지 무선(CR)과 환경에 대한 정보를 교환한다. CR은 "무선 출력을 읽는 것" 외에도 "자체 성능을 지속적으로 모니터링"한다. 그런 다음 이 정보를 사용하여 "RF 환경, 채널 상태, 링크 성능 등을 결정"하고 "무선 설정을 조정하여 사용자 요구 사항, 운영 제한 및 규제 제약 조건의 적절한 조합에 따라 필요한 서비스 품질을 제공한다."
일부 "스마트 라디오"(smart radio) 제안은 무선 메시 네트워크를 결합하여 협력적 다양성을 사용하여 주어진 두 노드 사이에서 메시지 경로를 동적으로 변경한다. 인지 무선 - 경로에 있는 두 개의 연속 노드 사이의 메시지에 사용되는 주파수 대역을 동적으로 변경한다. 소프트웨어 정의 라디오 - 연속된 두 노드 간의 메시지에 사용되는 프로토콜을 동적으로 변경한다.
차동 시그널링
차동 시그널링(Differential signalling)은 두 개의 상보적인 신호를 사용하여 정보를 전기적으로 전송하는 방법이다. 이 기술은 각각 자체 도체를 통해 차동 신호 쌍과 동일한 전기 신호를 보낸다. 컨덕터 쌍은 연선 또는 리본 케이블의 와이어이거나 인쇄 회로 기판의 트레이스일 수 있다.
전기적으로 두 도체는 크기는 동일하지만 극성이 반대인 전압 신호를 전달한다. 수신 회로는 두 신호 간의 차이에 응답하여 크기가 두 배 더 큰 신호를 생성한다.
차동 시그널링의 대칭 신호는 균형(balanced)이라고 할 수 있지만 이 용어는 차동 수신기에 공급될 때 공통 모드 간섭을 거부하는 균형 회로 및 균형 라인에 더 적절하게 적용된다. 차동 시그널링은 라인 균형을 이루지 않으며 균형 회로의 잡음 제거에는 차동 시그널링이 필요하지 않다.
차동 시그널링은 하나의 도체만 신호로 구동하고 다른 도체는 고정 기준 전압에 연결되는 단일 종단 신호와 대조된다.
차동 시그널링 장점
일반적인 믿음과는 달리, 차동 신호는 노이즈 제거에 영향을 미치지 않는다. 차동 수신기가 있는 평형 라인은 신호가 차동이든 단일 종단이든 상관없이 노이즈를 제거하지만, 평형 라인 노이즈 제거에는 어쨌든 차동 수신기가 필요하므로 차동 신호는 종종 평형 라인에서 사용된다. 차동 신호의 이점 중 일부는 다음과 같다.
차동 신호는 평형 오디오와 같은 아날로그 신호뿐만 아니라 RS-422, RS-485, 이더넷 오버 트위스티드 페어, PCI 익스프레스, 디스플레이포트, HDMI 및 USB와 같은 디지털 신호에도 사용된다.
전자공업은 특히 휴대용 및 모바일 장치에서 전력을 절약하기 위해 공급 전압을 지속적으로 낮추려고 노력한다. 그러나 낮은 공급 전압은 노이즈 내성을 감소시킨다. 차동 신호는 이러한 문제를 줄이는 데 도움이 되는데, 주어진 공급 전압에서 단일 종단 시스템의 두 배 노이즈 내성을 제공하기 때문이다.
차동 시그널링 장점
그 이유를 이해하기 위해 공급 전압 를 가진 단일 종단 디지털 시스템을 고려해보자. 높은 논리 레벨은 이고 낮은 논리 레벨은 0V이다. 따라서 두 레벨 간의 차이는 이다. 이제 동일한 공급 전압을 가진 차동 시스템을 고려해보자. 한 선이 이고 다른 선이 0V인 높은 상태에서의 전압 차이는 이다. 선의 전압이 교환된 낮은 상태에서의 전압 차이는 이다. 따라서 높은 논리 레벨과 낮은 논리 레벨 간의 차이는 이다. 이는 단일 종단 시스템의 두 배 차이이다. 한 선의 전압 노이즈가 다른 선의 노이즈와 상관관계가 없다면, 차동 시스템에서 오류를 일으키는 데 단일 종단 시스템보다 두 배의 노이즈가 필요하다. 즉, 차동 신호는 노이즈 내성을 두 배로 늘린다.
차동 시그널링 단일 종단 신호와의 비교
단일 종단 신호에서 송신기는 수신기가 고정된 기준 전압과 비교하는 단일 전압을 생성하며, 둘 다 양 끝단이 공유하는 공통 접지 연결에 상대적이다. 많은 경우 단일 종단 설계는 실현 가능하지 않다. 또 다른 어려움은 고속으로 작동하려는 단일 종단 신호 시스템에 의해 생성될 수 있는 전자파장애이다.
차동 시그널링 평형 인터페이스와의 관계
두 장비 간에 신호를 차동적으로 전송할 때 평형 인터페이스를 통해 그렇게 하는 것이 일반적이다. 인터페이스는 드라이버, 라인, 수신기 세 부분으로 구성된 서브시스템이다. 이 세 구성 요소는 신호가 이동하는 전체 회로를 완성하며, 이 회로의 임피던스가 인터페이스 전체가 평형인지 아닌지를 결정한다. "평형 회로는 두 도체와 그에 연결된 모든 회로가 접지 및 다른 모든 도체에 대해 동일한 임피던스를 갖는 두 도체 회로이다." 평형 인터페이스는 노이즈에 대한 보호 체계로 개발되었다. 이론적으로, 공통 모드(두 도체에서 동일한 크기와 동일한 극성으로 나타나는 전압)인 한 어떤 간섭도 제거할 수 있다.
평형 인터페이스가 무엇인지, 그리고 차동 신호와 어떻게 관련되는지에 대한 큰 혼란이 존재한다. 실제로는 완전히 독립적인 두 가지 개념이다. 평형 인터페이스는 노이즈 및 간섭 제거와 관련이 있는 반면, 차동 신호는 헤드룸에만 관련이 있다. 회로의 임피던스 균형은 회로가 전달할 수 있는 신호를 결정하지 않으며 그 반대도 마찬가지이다.
차동 시그널링 차동 쌍의 사용
이 기술은 전자 누화 및 전자파장애를 최소화하며, 노이즈 방출 및 노이즈 수용 모두를 줄이고, 일정하거나 알려진 특성 임피던스를 달성하여 고속 신호 전송 라인 또는 고품질 평형 라인 및 평형 회로 오디오 신호 경로에서 중요한 임피던스 매칭 기술을 허용한다.
차동 쌍은 다음과 같다.
차동 쌍은 일반적으로 고속 디지털 직렬 인터페이스인 LVDS, 차동 ECL, PECL, LVPECL, 하이퍼트랜스포트, 이더넷 오버 트위스티드 페어, 시리얼 디지털 인터페이스, RS-422, RS-485, CAN버스, USB, DSL, Serial ATA, TMDS, FireWire, HDMI 등을 포함하거나 고품질 및 고주파 아날로그 신호(예: 비디오 신호, 평형 오디오 신호 등)를 전달한다.
차동 신호는 종종 고속 직렬 링크에 사용되는 길이 일치 와이어 또는 도체를 사용한다.
차동 쌍으로 구현된 일부 인터페이스의 데이터 전송률은 다음과 같다.
차동 시그널링 전송선로
두 장치(칩, 모듈)를 연결하는 전송선로의 유형은 종종 신호 유형을 결정한다. 단일 종단 신호는 일반적으로 동축 케이블과 함께 사용되며, 이 경우 한 도체가 다른 도체를 환경으로부터 완전히 차폐한다. 모든 스크린(또는 실드)은 단일 재료로 결합되어 공통 접지를 형성한다. 그러나 차동 신호는 일반적으로 평형 도체 쌍과 함께 사용된다. 짧은 케이블과 낮은 주파수에서는 두 방법이 동일하므로 저렴한 케이블과 함께 공통 접지를 사용하는 저렴한 단일 종단 회로를 사용할 수 있다. 신호 속도가 빨라지면 와이어는 전송선로처럼 작동하기 시작한다.
차동 시그널링 컴퓨터에서의 사용
차동 신호는 컴퓨터에서 전자파장애를 줄이는 데 종종 사용되는데, 이는 기하학적 제약과 차폐가 DC에서 작동하지 않는다는 사실 때문에 마이크로스트립과 컴퓨터의 칩에서 완전한 차폐가 불가능하기 때문이다. DC 전원 공급 라인과 저전압 신호 라인이 동일한 접지를 공유하면 접지를 통해 돌아오는 전원 전류가 접지에서 상당한 전압을 유도할 수 있다. 낮은 저항의 접지는 이 문제를 어느 정도 줄여준다. 평형 마이크로스트립 라인 쌍은 스트립라인처럼 추가 PCB 레이어가 필요하지 않기 때문에 편리한 솔루션이다. 각 라인은 접지면에 일치하는 이미지 전류를 유발하며, 이는 어쨌든 전원 공급에 필요하므로 이 쌍은 네 개의 라인처럼 보이며 단순한 격리된 쌍보다 누화 거리가 짧다. 실제로 트위스티드 페어만큼 잘 작동한다. 많은 라인이 일반적인 PCB처럼 작은 공간에 밀집되어 있을 때 낮은 누화가 중요하다.
차동 시그널링 고전압 차동 신호
고전압 차동(HVD) 신호는 고전압 신호를 사용한다. 컴퓨터 전자 제품에서 고전압은 일반적으로 5볼트 이상을 의미한다.
SCSI-1 변형에는 고전압 차동(HVD) 구현이 포함되었으며, 최대 케이블 길이는 단일 종단 버전의 여러 배였다. 예를 들어, SCSI 장비는 HVD를 사용하여 최대 총 케이블 길이가 25미터인 반면, 단일 종단 SCSI는 버스 속도에 따라 최대 1.5에서 6미터의 케이블 길이를 허용한다. SCSI의 LVD 버전은 전압이 낮기 때문이 아니라 이러한 SCSI 표준이 이전 HVD SCSI보다 훨씬 빠른 속도를 허용하기 때문에 25m 미만의 케이블 길이를 허용한다.
일반 용어인 고전압 차동 신호는 다양한 시스템을 설명한다. 반면에 저전압 차동 신호 (LVDS)는 TIA/EIA 표준에 의해 정의된 특정 시스템이다.
차동 시그널링 극성 전환
차동 신호를 처리하는 일부 집적 회로는 두 차동 신호의 극성을 교환하는 하드웨어 옵션(스트래핑 옵션을 통해, 펌웨어 제어 하에, 또는 심지어 자동)을 제공하며, 이를 차동 쌍 스와핑, 극성 반전, 차동 쌍 반전, 극성 반전 또는 레인 반전이라고 한다. 이는 하드웨어 개발에서 인쇄 회로 기판의 고속 차동 쌍 트레이스 라우팅을 단순화하거나 개선하고, 뒤바뀐 와이어로 인한 일반적인 케이블링 오류에 대처하는 데 도움을 주거나, 펌웨어 제어 하에 일반적인 설계 오류를 쉽게 수정하는 데 활용될 수 있다. 많은 이더넷 PHY 트랜시버는 이를 자동 극성 감지 및 보정으로 지원한다(유사한 자동 크로스오버 기능과 혼동하지 말 것). PCIe 및 USB SuperSpeed도 레인 극성 반전을 지원한다.
극성 오류를 처리하는 또 다른 방법은 극성 비감도 선 부호를 사용하는 것이다.
보자성
보자성, 보자력, 항자기성(Coercivity)은 자기가 없어지지 않고 외부 자기장을 견딜 수 있는 강자성 물질의 능력을 측정한 것이다. 보자성은 일반적으로 에르스텟 또는 암페어/미터 단위로 측정되며 HC로 표시된다.
전기공학 및 재료과학의 유사한 특성인 전기 보자성(electric coercivity)은 탈분극되지 않고 외부 전기장을 견딜 수 있는 강유전성 재료의 능력이다.
보자력이 큰 강자성체를 자기경질이라 부르며, 영구자석을 만드는 데 사용된다. 보자력이 낮은 물질은 자기적으로 부드럽다. 후자는 변압기 및 인덕터 코어, 기록 헤드, 마이크로파 장치 및 자기 차폐에 사용된다.
잔류 자기
잔류 자기(Remanence) 또는 잔류 자기화, 잔류 자화는 외부 자기장이 제거된 후 강자성 물질(예: 철)에 남겨진 자기이다. 자석이 "자화"되면 잔류성(magnetized)이 있다. 자성물질의 잔류성은 자기저장장치에 자성기억을 제공하고, 고지자기학에서는 과거 지구 자기장에 대한 정보원으로 활용된다. 잔류 자기의 영단어 remanence는 remanent + -ence의 합성어로 "남아있는 것"을 의미한다.
등가 용어인 잔류 자화(residual magnetization)는 일반적으로 공학응용 분야에서 사용된다. 변압기, 전기 모터 및 발전기에서 큰 잔류 자화는 원치 않는 오염이므로 바람직하지 않다(전기 강철 문서 참고). 예를 들어 코일의 전류가 꺼진 후 전자석에 남아 있는 자화이다. 원하지 않는 경우 소자를 통해 제거할 수 있다.
때로는 보유력(retentivity)이라는 용어가 자속 밀도 단위로 측정되는 잔류성을 나타내는 데 사용된다.
이미턴스
이미턴스(Immittance)는 전기공학 및 음향학, 특히 생체음향학과 속귀(내이)에서 전기 또는 음향 어드미턴스와 전기 또는 음향 임피던스의 결합된 측정을 설명하기 위해 사용되는 용어이다. 이미턴스는 1945년 H. W. 보드에 의해 처음 만들어졌으며 노드 또는 메쉬 네트워크의 전기적 어드미턴스 또는 임피던스를 설명하는 데 처음 사용되었다. 보드는 또한 "adpedence"라는 이름을 제안했지만 현재 이름이 더 널리 채택되었다. 생체음향학에서 이미턴스는 일반적으로 중이 내 소음 반향의 특성을 정의하고 중이 질환의 감별 진단을 지원하는 데 사용된다. 이미턴스는 일반적으로 시스템의 임피던스와 어드미턴스(전기 회로에서 전압 대 전류 비율 또는 그 반대, 음향 시스템에서 음압 대 체적 속도 또는 그 반대) 중 하나 또는 둘 다를 나타낼 수 있는 복소수이다.
이미턴스는 옴(Ω) 또는 음향 옴으로 측정되는 임피던스와 일반적으로 옴의 역수인 지멘스(S)로 측정되고 역사적으로 모스(℧)로도 측정되었던 어드미턴스에 모두 적용되므로 관련 단위가 없다.
방사휘도
방사휘도(radiance), 복사휘도, 광휘는 방사선 측정법에서 단위 투영 면적당 단위 입체각당 주어진 표면에서 방출, 반사, 전송 또는 수신되는 방사속이다. 방사휘도는 전자기 복사의 확산 방출과 반사를 특성화하고 중성미자 및 기타 입자의 방출을 정량화하는 데 사용된다. 방사휘도의 SI 단위는 평방미터당 스테라디안당 와트(W·sr−1·m−2)이다. 이는 방향성 수량이다. 표면의 광도는 관찰되는 방향에 따라 달라진다.
관련량 스펙트럼 휘도는 스펙트럼이 주파수 또는 파장의 함수로 간주되는지 여부에 따라 단위 주파수 또는 파장당 표면의 복사휘도이다.
역사적으로 복사휘도는 "강도"(intensity)로 불리고 스펙트럼 복사휘도는 "특정 강도"로 불렸다. 많은 분야에서 여전히 이 명명법을 사용한다. 특히 열 전달, 천체물리학 및 천문학에서 지배적이다. "강도"는 물리학에서 다른 많은 의미를 가지며, 가장 일반적인 것은 단위 면적당 전력이다.
방사율
재료 표면의 방사율(영어: Emissivity)은 열복사로서 에너지를 방출하는 효율이다. 열복사는 전자기 복사이며, 가장 일반적으로는 가시 복사(빛)와 사람의 눈에 보이지 않는 적외선 복사를 모두 포함한다. 매우 뜨거운 물체에서 나오는 열복사의 일부(사진 참조)는 눈에 쉽게 보인다.
표면의 방사율은 화학적 조성과 기하학적 구조에 따라 달라진다. 정량적으로, 이는 슈테판-볼츠만 법칙에 의해 주어진 동일한 온도의 표면에서 나오는 열복사와 이상적인 흑체 표면에서 나오는 복사의 비율이다. (특정 파장의 열복사와 관련이 있다면 플랑크 법칙과의 비교가 사용된다.) 이 비율은 0에서 1까지 다양하다.
완벽한 흑체(방사율 1)의 표면은 실온 25°C(298 K, 77°F)에서 약 제곱미터당 448와트(W/m2)의 속도로 열복사를 방출한다.
물체는 방사율이 1.0 미만이며, 그에 비례하여 더 낮은 속도로 복사를 방출한다.
하지만 파장 및 서브파장 스케일 입자, 메타 물질, 및 기타 나노 구조물은 방사율이 1보다 클 수 있다.
방사율 실용적인 응용
방사율은 다양한 맥락에서 중요하다.
단열창
따뜻한 표면은 일반적으로 공기에 의해 직접 냉각되지만, 열복사를 방출하여 자체적으로도 냉각된다. 이 두 번째 냉각 메커니즘은 일반 유리창에 중요하며, 유리창의 방사율은 가능한 최대값인 1.0에 가깝다. 투명한 저방사율 코팅이 적용된 "저방사율 창"은 일반 창보다 적은 열복사를 방출한다. 겨울에는 이 코팅이 창문이 열을 잃는 속도를 비코팅 유리창에 비해 절반으로 줄일 수 있다.
태양열 집열기
마찬가지로, 태양열 집열기는 열복사를 방출하여 열을 잃는다. 고급 태양열 집열기는 매우 낮은 방사율을 가진 선택적 표면을 통합한다. 이 집열기는 열복사 방출을 통해 태양 에너지 낭비를 거의 하지 않는다.
열 차폐
재사용 가능한 우주선이나 극초음속 항공기와 같은 고온 표면으로부터 구조물을 보호하기 위해 단열 세라믹 표면에 방사율 값이 0.9에 가까운 고방사율 코팅(HECs)이 적용된다. 이는 복사냉각과 기저 구조 보호를 용이하게 하며, 일회용 대기권 재진입 캡슐에 사용되는 삭마 코팅의 대안이다.
방사율 실용적인 응용
수동 주간 복사냉각
주간 수동 복사냉각기는 외부 우주의 극도로 차가운 온도(~2.7 K)를 이용하여 열을 방출하고 주변 온도를 낮추며 에너지 입력이 전혀 필요 없다. 이러한 표면은 태양 복사 흡수를 최소화하여 열 이득을 줄여 LWIR 열복사 방출을 최대화한다. 이는 지구 온난화의 해결책으로 제안되었다.
행성 온도
행성은 대규모 태양열 집열기이다. 행성 표면의 온도는 태양광으로부터 행성이 흡수하는 열, 행성 핵에서 방출되는 열, 그리고 우주로 다시 방출되는 열복사 사이의 균형에 의해 결정된다. 행성의 방사율은 표면과 대기의 특성에 의해 결정된다.
온도 측정
고온계와 적외선 카메라는 열복사를 이용하여 물체의 온도를 측정하는 기기로, 물체와 실제 접촉할 필요가 없다. 이 기기들의 보정은 측정되는 표면의 방사율을 포함한다.
방사율 수학적 정의
가장 일반적인 형태에서 방사율은 특정 파장, 방향 및 편광에 대해 지정될 수 있다.
그러나 가장 일반적으로 사용되는 방사율 형태는 반구형 전체 방사율로, 특정 온도에서 모든 파장, 방향 및 편광에 걸쳐 총화된 방출을 고려한다.:60
방사율의 몇 가지 특정 형태는 아래에 자세히 설명되어 있다.
표면의 반구형 방사율(영어: Hemispherical emissivity), ε로 표시되며 다음과 같이 정의된다.
여기서
표면의 주파수 스펙트럼 반구형 방사율(영어: Spectral hemispherical emissivity in frequency)과 파장 스펙트럼 반구형 방사율(영어: spectral hemispherical emissivity in wavelength), 각각 εν 및 ελ로 표시되며 다음과 같이 정의된다.
여기서
표면의 방향성 방사율(영어: Directional emissivity), εΩ로 표시되며 다음과 같이 정의된다.
여기서
방사율 수학적 정의
표면의 주파수 스펙트럼 방향성 방사율(영어: Spectral directional emissivity in frequency)과 파장 스펙트럼 방향성 방사율(영어: spectral directional emissivity in wavelength), 각각 εν,Ω 및 ελ,Ω로 표시되며 다음과 같이 정의된다.
여기서
반구형 방사율은 "복사열 전달"에 관한 교과서에 설명된 대로 방향성 스펙트럼 방사율의 가중 평균으로도 표현될 수 있다.
실제로 이러한 의존성을 설명하기 위해 종종 근사 모델이 사용된다. 가장 간단한 모델 중 하나는 코사인 모델이다.
여기서 는 수직 방향의 방사율이고 지수 n은 표면이 이상적인 확산 거동에서 벗어나는 정도를 나타낸다. 열화상 응용 분야에서는 이 각도 의존성이 정량적 열화상 방정식에 통합되어야 한다. 왜냐하면 열화상 카메라 픽셀에 의해 감지되는 유효 방사휘도는 방사율 함수 와 반사된 배경 복사의 기여도 모두에 따라 달라지기 때문이다.
코사인-제곱 방사율 모델의 예시
함수 ε(α) = ε₀·cosⁿ(α)의 매개변수 n은 방사율이 표면 법선으로부터의 각도 α에 따라 얼마나 강하게 감소하는지를 제어한다. 일반적인 해석은 다음과 같다.
실용적인 열화상 측정에서 n 값이 높은 표면은 실제 물체 온도를 과소평가하는 것을 방지하기 위해 반사된 겉보기 온도에 대한 정밀한 보정이 필요하다.
방사율 일반적인 표면의 방사율
방사율 ε는 열전퇴나 볼로미터와 같은 열복사 검출기와 함께 레슬리 큐브와 같은 간단한 장치를 사용하여 측정할 수 있다. 이 장치는 테스트할 표면에서 나오는 열복사를 거의 이상적인 검은색 샘플에서 나오는 열복사와 비교한다. 검출기는 본질적으로 열복사에 노출될 때 검출기의 온도 상승을 기록하는 매우 민감한 온도계가 있는 검은색 흡수체이다. 실온 방사율을 측정하기 위해서는 검출기가 약 10×10−6 미터 근처의 적외선 파장에서 열복사를 완전히 흡수해야 한다. 가시광선은 보라색에서 짙은 빨간색까지 약 0.4–0.7×10−6 미터의 파장 범위를 가진다.
많은 표면에 대한 방사율 측정값은 여러 핸드북과 문서에 정리되어 있다. 이 중 일부는 다음 표에 나열되어 있다.
참고: