로딩 코일

[300px|섬네일|[미하일로 이드보르스키 푸핀|푸핀 코일이 있는 베오그라드 PTT 박물관 (세르비아)]]

**로딩 코일**() 또는 **부하 코일**()은 유도계수를 높이기 위해 전자 회로에 삽입되는 유도자이다. 이 용어는 19세기 장거리 전신 전송 케이블에서 신호 왜곡을 방지하는 데 사용된 유도자에 기인한다. 이 용어는 또한 안테나나 안테나와 그 급전선 사이에 있는 유도자에 사용되어 전기적으로 짧은 안테나가 동작 주파수에서 공명하도록 만든다.

로딩 코일의 개념은 1860년대 최초의 대서양 횡단 전신 케이블의 느린 신호 속도 문제를 연구하던 올리버 헤비사이드에 의해 발견되었다. 그는 전송된 신호의 진폭 및 시간 지연 왜곡을 방지하기 위해 추가 유도계수가 필요하다고 결론 내렸다. 왜곡 없는 전송을 위한 수학적 조건은 헤비사이드 조건으로 알려져 있다. 이전의 전신선은 육상선이거나 더 짧아서 지연이 적었고, 추가 유도계수의 필요성이 크지 않았다. 해저 통신 케이블은 특히 이 문제에 취약하지만, 20세기 초에 설치된 밸런스트 페어를 사용하는 케이블은 로딩 코일을 개별적으로 사용하는 대신 철선이나 테이프로 연속적으로 부하를 주어 밀봉 문제를 피했다.

로딩 코일은 특히 헤비사이드 조건에 사용될 때 미하일로 푸핀의 이름을 따서 역사적으로 **푸핀 코일**()이라고도 알려져 있으며, 이들을 삽입하는 과정을 때때로 푸핀화라고 부른다.

## 응용
섬네일|600px|가운데|균형 잡힌 부하 전화선의 회로도. 커패시터는 개별 부품이 아니라 밀접하게 배치된 선 도체 사이의 분산 커패시턴스를 나타낸다. 이는 점선으로 표시된다. 로딩 코일은 오디오(음성) 신호가 선 커패시턴스에 의해 왜곡되는 것을 방지한다. 로딩 코일의 권선은 코어에 유도되는 자기 선속이 두 권선에 대해 동일한 방향으로 되도록 감겨 있다.

### 전화선

로딩 코일의 일반적인 응용 분야는 전화 케이블의 연선에서 저주파 진폭 응답 특성을 개선하는 것이다. 연선은 밸런스트 라인 형식이기 때문에 균형을 유지하기 위해 로딩 코일의 절반이 각 쌍의 다리에 삽입되어야 한다. 이 두 권선이 동일한 코어에 형성되는 것이 일반적이다. 이렇게 하면 자기 선속 연결이 증가하며, 그렇지 않으면 코일의 권선 수를 늘려야 한다. 공통 코어를 사용하더라도 이러한 로딩 코일은 다른 회로에 결합을 제공하지 않으므로 변압기를 구성하지 않는다.

한 쌍의 전선과 직렬로 주기적으로 삽입된 로딩 코일은 코일의 유도계수(및 전선의 분산 유도계수)와 전선 사이의 분산 커패시턴스에 의해 형성되는 로우패스 필터의 차단 주파수까지 더 높은 음성 주파수에서 감쇠를 줄인다. 차단 주파수 이상에서는 감쇠가 빠르게 증가한다. 코일 사이의 거리가 짧을수록 차단 주파수가 높아진다. 차단 효과는 집중 상수 모델 유도자를 사용하는 인공물이다. 연속 분포 정수 모델 유도계수를 사용하는 부하 방식에는 차단이 없다.

로딩 코일이 없으면 선 응답은 선의 저항과 커패시턴스에 의해 지배되며 감쇠는 주파수에 따라 완만하게 증가한다. 정확히 올바른 유도계수를 가진 로딩 코일을 사용하면 커패시턴스나 유도계수가 지배적이지 않다. 응답은 평탄하고 파형은 왜곡되지 않으며 특성 임피던스는 차단 주파수까지 저항성이다. 저주파 필터의 우연한 형성 또한 잡음이 감소한다는 점에서 유익하다.

#### DSL
로딩 코일을 사용하면 회로의 신호 감쇠는 전송선의 통과대역 내 신호에 대해서는 낮게 유지되지만, 음성 차단 주파수 이상의 주파수에서는 빠르게 증가한다. 전화선이 나중에 아날로그 또는 디지털 반송파 시스템이나 디지털 가입자 회선(DSL)과 같이 더 높은 주파수를 요구하는 응용 프로그램을 지원하는 데 재사용되는 경우, 로딩 코일을 제거하거나 교체해야 한다. 병렬 커패시터를 가진 코일을 사용하면 m-유도 필터의 토폴로지를 가진 필터가 형성되고 차단 주파수 이상의 주파수 대역도 통과된다. 로딩 코일을 제거하지 않으면, 예를 들어 중앙 전화국에서 4마일(6.4km) 이상 떨어진 가입자의 경우 DSL이 지원되지 않는다.

#### 반송파 시스템
20세기 초중반 미국의 전화 케이블에는 1마일(1.61km) 간격으로 로딩 코일이 설치되어 있었는데, 보통 많은 코일을 담는 코일 케이스에 있었다. 코일은 더 높은 주파수를 통과시키기 위해 제거해야 했지만, 코일 케이스는 디지털 T-반송파 시스템의 중계기를 위한 편리한 장소를 제공하여 1.5Mbit/s 신호를 그 거리로 전송할 수 있었다. 더 좁은 도로와 더 높은 구리 비용으로 인해 유럽 케이블은 더 얇은 전선을 사용했고 더 가까운 간격으로 배치되었다. 1킬로미터 간격은 유럽 시스템이 2Mbit/s를 전송할 수 있도록 했다.

### 무선 안테나 <span id="antenna_loading_anchor" class="anchor"></span>
섬네일|upright=1.3|중앙에 로딩 코일(CLC)이 있는 일반적인 이동형 안테나
[섬네일|upright=1.3|1912년 뉴저지의 강력한 [장파 무선 전신국에서 사용된 거대한 안테나 로딩 코일]]
또 다른 유형의 로딩 코일은 무선 안테나에 사용된다. 모노폴 안테나와 다이폴 안테나는 전파의 공명기 역할을 하도록 설계되었다. 송신기에서 안테나의 전송선로를 통해 안테나에 인가되는 전력은 안테나 요소에 전압 및 전류의 정상파를 여기시킨다. "자연적으로" 공명하려면 안테나는 사용되는 전파의 파장의 4분의 1(또는 그 길이의 배수, 홀수 배수가 일반적으로 선호됨)의 물리적 길이를 가져야 한다. 공명 시 안테나는 전기적으로 순수한 전기 저항으로 작동하여 송신기에서 인가되는 모든 전력을 흡수한다.

많은 경우, 실제적인 이유로 안테나를 공명 길이보다 짧게 만들어야 하는데, 이를 전기적으로 짧은 안테나라고 한다. 4분의 1 파장보다 짧은 안테나는 전송선로에 용량성 리액턴스를 나타낸다. 인가된 전력의 일부는 전송선로로 반사되어 송신기로 되돌아간다. 동일한 주파수로 반대 방향으로 흐르는 두 전류는 전송선로에 정상파를 발생시키며, 이는 1보다 큰 정재파비(SWR)로 측정된다. 높은 전류는 전선을 가열하여 에너지를 낭비하고 심지어 송신기를 과열시킬 수도 있다.

전기적으로 짧은 안테나를 공명시키기 위해, 로딩 코일이 안테나와 직렬로 삽입된다. 이 코일은 짧은 안테나의 용량성 리액턴스와 같고 반대되는 유도성 리액턴스를 갖도록 제작되어 리액턴스의 조합이 상쇄된다. 이렇게 부하가 걸린 안테나는 전송선로에 순수한 저항을 나타내어 에너지가 반사되는 것을 방지한다. 로딩 코일은 종종 안테나 바닥, 즉 안테나와 전송선로 사이에 배치되지만(기저 부하), 더 효율적인 복사를 위해 때때로 안테나 요소의 중간 근처(중앙 부하)에 삽입되기도 한다.

강력한 송신기를 위한 로딩 코일은 특히 저주파에서 까다로운 설계 요구 사항을 가질 수 있다. 짧은 안테나의 복사 저항은 매우 낮을 수 있으며, 안테나가 일반적으로 짧고 유도 부하가 가장 필요한 장파 또는 초저주파 대역에서는 몇 옴 정도로 낮을 수 있다. 코일 권선의 저항이 복사 저항과 비슷하거나 초과하기 때문에, 극히 전기적으로 짧은 안테나를 위한 로딩 코일은 작동 주파수에서 극히 낮은 AC 전기 저항을 가져야 한다. 표피효과 손실을 줄이기 위해 코일은 종종 튜빙 또는 리츠선으로 만들어지며, 근접효과 저항을 줄이기 위해 권선은 한 층으로 감겨 있고 턴이 떨어져 있다. 이들은 종종 고전압을 처리해야 한다. 유전 손실로 인한 전력 손실을 줄이기 위해 코일은 종종 얇은 세라믹 스트립에 의해 지지되는 공중에 매달려 있다. 저주파에서 사용되는 용량성 부하 안테나는 대역폭이 극히 좁으므로 주파수가 변경되면 로딩 코일을 조정하여 새 송신기 주파수에 공명하도록 안테나를 튜닝해야 한다. 가변 유도자가 종종 사용된다.

### 대규모 전력 전송
장거리 송전 선로의 높은 커패시턴스로 인한 손실을 줄이기 위해 유연 교류 전송 시스템(FACTS), 정적 VAR 보상기 또는 정적 동기 직렬 보상기를 사용하여 회로에 유도계수를 도입할 수 있다. 직렬 보상은 회로에 유도계수를 공급하는 경우 회로에 직렬로 연결된 유도자로 생각할 수 있다.

## 캠벨 방정식
캠벨 방정식은 조지 애슐리 캠벨이 부하 선의 전파 상수를 예측하기 위해 발견한 관계이다. 이는 다음과 같이 표현된다:

:\cosh \left(\gamma'd\right) = \cosh (\gamma d) + \frac{Z}{2Z_0} \sinh (\gamma d)

여기서,

:\gamma \!\,는 무부하 선의 전파 상수이고
:\gamma ' \!\,는 부하 선의 전파 상수이고
:d \!\,는 부하 선의 코일 간 간격이고
:Z \!\,는 로딩 코일의 임피던스이고
:Z_0 \!\,는 무부하 선의 특성 임피던스이다.

엔지니어에게 더 친숙한 경험 법칙은 로딩 코일 간격에 대한 대략적인 요구 사항이 전송되는 최대 주파수의 파장당 코일 10개라는 것이다. 이 근사는 부하 선을 k-정수 필터로 취급하고 영상 필터 이론을 적용하여 얻을 수 있다. 기본 영상 필터 이론에서 로우패스 k-정수 필터의 각 차단 주파수와 특성 임피던스는 다음과 같다.

:\omega_c = \frac{1}{\sqrt{L_{\frac{1}{2}} C_{\frac{1}{2}}}} &nbsp;및,&nbsp; Z_0 = \sqrt{\frac{L_{\frac{1}{2}}}{C_{\frac{1}{2}}}}

여기서 L_{\frac{1}{2}} 및 C_{\frac{1}{2}}는 반단면 소자 값이다.

이러한 기본 방정식으로부터 필요한 로딩 코일 인덕턴스 및 코일 간격을 찾을 수 있다:

:L = \frac{Z_0}{\omega_c} &nbsp;및,&nbsp; d = \frac{2}{\omega_c Z_0 C}

여기서 C는 선의 단위 길이당 커패시턴스이다.

이를 차단 파장당 코일 수로 표현하면 다음과 같다.

:\frac{\lambda_c}{d} = \pi v Z_0 C

여기서 v는 해당 케이블의 전파 속도이다.

v = {1 \over Z_0 C}이므로

:\frac{\lambda_c}{d} = \pi.

캠벨은 1898년 찰스 고드프리가 기술한 주기적으로 무게가 가해진 기계적 선로와의 유사성을 통해 이 표현을 도출했으며, 고드프리는 유사한 결과를 얻었다. 이러한 종류의 기계적 부하 선로는 조제프루이 라그랑주(1736–1813)가 처음 연구했다.

차단 주파수 이상의 주파수가 전송되지 않는 차단 현상은 로딩 코일의 바람직하지 않은 부작용이다(비록 필터 개발에 매우 유용했지만). 차단은 연속 부하를 사용하여 피할 수 있는데, 이는 로딩 코일의 집중적인 특성에서 발생하기 때문이다.

## 역사

### 올리버 헤비사이드
섬네일|올리버 헤비사이드
로딩 코일의 기원은 올리버 헤비사이드의 전송선로 이론에 대한 연구에서 찾을 수 있다. 헤비사이드는 1881년에 선로를 무한히 작은 회로 요소들의 네트워크로 표현했다. 이 네트워크의 분석에 자신의 연산자 미적분학을 적용하여 1887년에 헤비사이드 조건으로 알려진 것을 발견했다. 이것은 전송선로가 왜곡으로부터 자유롭기 위해 충족되어야 하는 조건이다. 헤비사이드 조건은 모든 주파수에서 직렬 온저항, Z가 션트 어드미턴스, Y에 비례해야 한다는 것이다. 1차 선로 계수로 표현하면 조건은 다음과 같다.

:\frac{R}{G}=\frac{L}{C}

여기서:

:R은 단위 길이당 선로의 직렬 저항이고
:L은 단위 길이당 선로의 직렬 자기 유도계수이고
:G는 단위 길이당 선로 절연체의 션트 누설 컨덕턴스이고
:C는 단위 길이당 선로 도체 사이의 션트 커패시턴스이다.

헤비사이드는 이 조건이 당시 사용 중이던 실제 전신 케이블에서는 충족되지 않는다는 것을 알고 있었다. 일반적으로 실제 케이블은 다음과 같았다.

:\frac{R}{G} \gg \frac{L}{C}

이는 주로 케이블 절연체를 통한 누설 값이 낮기 때문이며, 헤비사이드 시대보다 더 좋은 절연체를 사용하는 현대 케이블에서는 더욱 두드러진다. 따라서 이 조건을 충족하기 위한 선택은 G 또는 L을 증가시키거나 R 또는 C를 감소시키는 것이다. R을 감소시키려면 더 큰 도체가 필요하다. 구리는 이미 전신 케이블에 사용되고 있었으며, 이는 은을 제외하고는 이용 가능한 최고의 도체이다. R을 감소시키는 것은 더 많은 구리를 사용하고 더 비싼 케이블을 의미한다. C를 감소시키는 것 또한 더 큰 케이블을 의미한다(반드시 더 많은 구리는 아니지만). G를 증가시키는 것은 매우 바람직하지 않다. 왜곡을 줄이겠지만, 동시에 신호 손실을 증가시킬 것이다. 헤비사이드는 이 가능성을 고려했지만 거부했고, 왜곡을 줄이는 방법으로 L을 증가시키는 전략을 선택했다.

헤비사이드는 즉시(1887) 도체를 더 멀리 떨어뜨리거나 절연체를 철 먼지로 채우는 등 유도계수를 증가시키는 여러 가지 방법을 제안했다. 마침내 헤비사이드는 1893년에 선로를 따라 일정한 간격으로 개별 유도자를 사용할 것을 제안했다. 그러나 그는 GPO를 설득하여 그 아이디어를 채택하게 하는 데 결코 성공하지 못했다. 브리튼은 이를 특정 케이블 파라미터에 대한 코일의 크기와 간격에 대한 공학적 세부 사항을 제공하지 못한 헤비사이드의 실패 때문이라고 본다. 헤비사이드의 괴짜 같은 성격과 기득권층과의 거리가 그들이 그를 무시하는 데 한몫했을 수도 있다.

### 존 스톤
존 S. 스톤은 아메리칸 텔레폰 & 텔레그래프 컴퍼니(AT&T)에서 근무했으며, 헤비사이드의 아이디어를 실제 통신에 적용하려고 시도한 최초의 인물이었다. 스톤의 아이디어(1896)는 자신이 특허를 받은 이중금속 철-구리 케이블을 사용하는 것이었다. 스톤의 이 케이블은 철 성분으로 인해 선로 유도계수를 증가시켰고 헤비사이드 조건을 충족할 가능성이 있었다. 그러나 스톤은 1899년에 회사를 떠났고 이 아이디어는 결코 구현되지 않았다. 스톤의 케이블은 연속 부하의 한 예였으며, 이 원리는 결국 다른 형태로 실현되었다. 이 기사 후반부의 크라룹 케이블을 참조하라.

### 조지 캠벨
조지 애슐리 캠벨은 AT&T의 보스턴 시설에서 근무하던 또 다른 엔지니어였다. 캠벨은 스톤의 이중금속 케이블에 대한 조사를 계속하라는 지시를 받았지만, 곧 로딩 코일로 방향을 틀었다. 그의 발견은 독립적인 것이었다. 캠벨은 헤비사이드가 헤비사이드 조건을 발견한 작업은 알고 있었지만, 선이 조건을 충족하도록 로딩 코일을 사용하라는 헤비사이드의 제안은 알지 못했다. 방향 전환의 동기는 캠벨의 제한된 예산이었다.

캠벨은 할당된 예산으로 실제 전화 경로에서 실용적인 시연을 설정하는 데 어려움을 겪고 있었다. 그의 인공 선 시뮬레이터가 실제 선에서 발견되는 분포 정수 모델 양이 아닌 집중 상수 모델 부품을 사용한다는 점을 고려한 후, 스톤의 분포 선을 사용하는 대신 집중 부품으로 유도계수를 삽입할 수 있지 않을까 생각했다. 그의 계산 결과, 전화 경로의 맨홀이 로딩 코일을 삽입하기에 충분히 가까워서 경로를 파거나 새 케이블을 깔아야 하는 비용 없이도 삽입할 수 있다는 것을 알게 되자 그는 이 새로운 계획으로 변경했다. 전화 케이블에 로딩 코일을 사용한 최초의 시연은 1899년 9월 6일 캠벨 자신과 그의 조수에 의해 소위 피츠버그 케이블(실제 테스트는 보스턴에서 이루어졌으며, 케이블은 이전에 피츠버그에서 테스트용으로 사용되었다)의 46마일 구간에서 수행되었다. 부하 선을 사용한 최초의 전화 케이블은 1900년 5월 18일 자메이카 플레인과 웨스트 뉴턴 사이의 보스턴에서 대중에게 공개되었다.

로딩 코일에 대한 캠벨의 연구는 주파수 분할 다중화에 매우 중요하다고 입증된 필터에 대한 그의 후속 작업의 이론적 기반을 제공했다. 로딩 코일의 차단 현상(바람직하지 않은 부작용)은 바람직한 필터 주파수 응답을 생성하는 데 활용될 수 있다.

### 마이클 푸핀
섬네일|왼쪽|푸핀의 로딩 코일 디자인
미국의 발명가이자 세르비아 이민자인 마이클 푸핀도 로딩 코일의 역사에 한몫했다. 푸핀은 캠벨의 특허에 대한 경쟁 특허를 출원했다. 이 푸핀의 특허는 1899년의 것이다. 때때로 푸핀의 로딩 코일 특허로 인용되는 더 이른 특허(1894년, 1893년 12월 출원)가 있지만, 사실은 다른 것이다. 혼란은 이해하기 쉽다. 푸핀 자신은 1894년 산을 오르다가 로딩 코일 아이디어를 처음 떠올렸다고 주장하지만, 그 당시 그에게서 출판된 것은 없다.

푸핀의 1894년 특허는 유도자 대신 축전기로 선을 "부하"하는 방식인데, 이는 이론적으로 결함이 있다는 비판을 받았고 실제로는 적용되지 않았다. 혼란을 더하기 위해 푸핀이 제안한 축전기 방식의 한 변형에는 실제로 코일이 있다. 그러나 이 코일은 어떤 식으로든 선을 보상하기 위한 것이 아니다. 단순히 선에 DC 연속성을 회복시켜 표준 장비로 테스트할 수 있도록 하기 위한 것이다. 푸핀은 유도계수가 50Hz 이상의 모든 AC 신호를 차단할 정도로 커야 한다고 명시한다. 결과적으로 오직 축전기만이 선에 상당한 임피던스를 추가하며 "코일은 이전에 언급된 결과에 어떤 실질적인 영향도 미치지 않을 것"이다.

### 법정 싸움
헤비사이드는 자신의 아이디어를 특허로 내지 않았고, 실제로 자신의 연구로 상업적 이득을 취하지도 않았다. 이 발명을 둘러싼 법적 분쟁에도 불구하고, 캠벨이 로딩 코일을 사용한 전화 회로를 실제로 처음으로 구축했다는 것은 의심의 여지가 없다. 또한 헤비사이드가 처음으로 출판했다는 것과 많은 사람들이 푸핀의 우선권을 다툴 것이라는 점도 거의 의심의 여지가 없다.

AT&T는 푸핀의 주장에 대해 법정 싸움을 벌였다. 푸핀이 먼저 특허를 받았지만, 캠벨은 푸핀이 특허를 출원하기 전(1899년 12월)에 이미 실용적인 시연을 수행했다. 캠벨의 출원 지연은 AT&T 내부의 느린 작동 때문이었다.

그러나 AT&T는 캠벨이 제안한 특허 출원서에서 특허 제출 전에 필요한 정확한 유도계수 값에 대한 모든 표와 그래프를 어리석게도 삭제했다. 푸핀의 특허에는 (덜 정확한) 공식이 포함되어 있었기 때문에 AT&T는 불완전한 공개 주장에 노출되었다. 이 싸움이 헤비사이드의 선행 출판으로 인해 발명이 특허 불가능하다고 선언될 위험이 있다고 우려하여, 그들은 이의 제기를 중단하고 연간 수수료를 지불하는 조건으로 푸핀의 특허에 대한 옵션을 구매하여 AT&T가 두 특허를 모두 통제하기로 결정했다. 1901년 1월까지 푸핀은 $200,000를 받았고() 1917년 AT&T의 독점이 끝나고 지불이 중단될 때까지 그는 총 $455,000를 받았다().

### AT&T의 이점
이 발명은 AT&T에 막대한 가치를 안겨주었다. 이제 전화 케이블을 이전보다 두 배 더 먼 거리까지 사용할 수 있었고, 또는 이전 품질의 절반(그리고 절반의 비용)의 케이블을 동일한 거리에서 사용할 수 있었다. 캠벨이 시연을 진행하도록 허용할지 고려할 때, 그들의 엔지니어들은 뉴욕과 뉴저지에서만 새로운 설치 비용으로 $700,000를 절약할 수 있을 것으로 추정했다. 20세기 첫 25년 동안 AT&T가 $1억을 절약했다고 추정된다. 이 모든 것을 시작한 헤비사이드는 아무것도 얻지 못했다. 그는 상징적인 보상금을 제안받았지만, 자신의 연구에 대한 공로를 인정받고 싶어 거절했다. 그는 자신의 선행 출판이 인정되었다면 "적절한 방향으로 달러가 흘러가는 것을 방해할 것"이라고 아이러니하게 말했다.

## 해저 케이블
신호 왜곡은 해저 통신 케이블에 특히 문제가 되는데, 부분적으로는 길이가 길어서 더 많은 왜곡이 축적될 수 있기 때문이지만, 또한 절연 재료의 특성 때문에 전신주 위의 개방형 전선보다 왜곡에 더 취약하기 때문이다. 신호의 다른 파장은 재료 내에서 다른 속도로 이동하여 분산을 유발한다. 대서양 횡단 전신 케이블에서 발생한 이 문제가 헤비사이드가 문제를 연구하고 해결책을 찾도록 동기를 부여했다. 로딩 코일은 분산 문제를 해결하며, 해저 케이블에 로딩 코일을 처음 사용한 것은 1906년 지멘스 앤 할스케가 보덴호를 가로지르는 케이블에 사용한 것이었다.

무거운 해저 케이블에 로딩 코일을 사용하는 데에는 여러 가지 어려움이 있다. 로딩 코일의 돌출부는 케이블 선박의 케이블 부설 장치를 쉽게 통과할 수 없었으며, 로딩 코일을 부설하는 동안 선박은 속도를 늦춰야 했다. 코일이 설치된 불연속점은 부설 중에 케이블에 응력을 유발했다. 큰 주의를 기울이지 않으면 케이블이 끊어질 수 있었고 수리하기 어려웠다. 또 다른 문제는 당시의 재료 과학이 코일과 케이블 사이의 이음새를 해수 침투로부터 밀봉하는 데 어려움을 겪었다는 것이다. 이러한 문제가 발생하면 케이블은 쓸모없게 되었다. 이러한 문제들을 극복하기 위해 연속 부하가 개발되었으며, 이는 또한 차단 주파수가 없다는 이점도 있다.

### 크라룹 케이블
덴마크 엔지니어 칼 에밀 크라룹은 개별 로딩 코일의 문제를 해결하는 연속 부하 케이블의 형태를 발명했다. 크라룹 케이블은 중앙 구리 도체 주위에 인접한 턴들이 서로 접촉하면서 철선이 연속적으로 감겨 있다. 이 케이블은 어떤 전기 통신 케이블에서도 연속 부하를 처음으로 사용한 것이었다. 1902년에 크라룹은 이 주제에 대한 논문을 작성하고 헬싱외르(덴마크)와 헬싱보리(스웨덴) 사이에 첫 번째 케이블이 설치되는 것을 보았다.

### 퍼멀로이 케이블
섬네일|오른쪽|300px|퍼멀로이 케이블 구조
크라룹 케이블이 선로에 유도계수를 추가했음에도 불구하고, 이는 헤비사이드 조건을 충족시키기에는 불충분했다. AT&T는 더 높은 투자율을 가진 더 나은 재료를 찾았다. 1914년 구스타프 엘멘은 자성 니켈-철 어닐링 합금인 퍼멀로이를 발견했다. 1915년경, 벨 연구소의 올리버 E. 버클리, H. D. 아놀드, 그리고 엘멘은 모두 구리 도체 주위에 퍼멀로이 테이프를 감는 해저 통신 케이블 건설 방법을 제안하여 전송 속도를 크게 향상시켰다.

이 케이블은 1923년 버뮤다에서 시험되었다. 최초의 퍼멀로이 케이블은 1924년 9월 뉴욕시와 오르타 (아조레스)를 연결하여 상용화되었다. 퍼멀로이 케이블은 해저 전신 케이블의 신호 속도를 분당 400단어로 늘릴 수 있게 했으며, 당시에는 분당 40단어도 좋은 속도로 여겨졌다. 최초의 대서양 횡단 케이블은 분당 2단어만 달성했다.

### 뮤메탈 케이블
섬네일|왼쪽|300px|뮤메탈 케이블 구조
뮤메탈은 퍼멀로이와 유사한 자기 특성을 가지고 있지만, 합금에 구리를 추가하면 연성이 증가하여 금속을 전선으로 뽑을 수 있다. 뮤메탈 케이블은 퍼멀로이 케이블보다 제작하기 쉽고, 뮤메탈은 크라룹 케이블의 철선과 거의 같은 방식으로 코어 구리 도체 주위에 감겨 있다. 뮤메탈 케이블의 또 다른 장점은 구조가 끝 부분으로 갈수록 부하가 점차 감소하는 가변 부하 프로파일에 적합하다는 것이다.

뮤메탈은 1923년 런던의 텔레그래프 건설 및 유지보수 회사가 발명했으며, 이 회사는 처음에 웨스턴 유니온 전신 회사용으로 케이블을 제작했다. 웨스턴 유니온은 퍼멀로이를 사용하던 AT&T 및 웨스턴 일렉트릭 회사와 경쟁 관계에 있었다. 퍼멀로이 특허는 웨스턴 일렉트릭이 보유하고 있었기 때문에 웨스턴 유니온은 이를 사용할 수 없었다.

### 패치 로딩
케이블의 연속 로딩은 비용이 많이 들기 때문에 절대적으로 필요한 경우에만 수행된다. 코일을 사용한 집중 로딩은 더 저렴하지만, 밀봉이 어렵고 명확한 차단 주파수가 있다는 단점이 있다. 타협적인 방식은 케이블이 반복되는 섹션에서 연속적으로 로딩되는 **패치 로딩**이다. 중간 섹션은 언로드 상태로 남겨진다.

### 현재의 관행
로딩 케이블은 더 이상 해저 통신 케이블에 유용한 기술이 아니며, 처음에는 전기적으로 구동되는 인라인 중계기를 사용하는 동축 케이블로, 그 다음에는 광섬유 케이블로 대체되었다. 로딩 케이블의 제조는 1930년대에 감소했으며, 그 후 제2차 세계 대전 이후 다른 기술로 대체되었다. 로딩 코일은 오늘날 일부 유선 전화선에서 여전히 발견될 수 있지만, 새로운 설치에는 더 현대적인 기술이 사용된다.

## 같이 보기
* 전기적 길이
* 안테나 튜너
* k-정수 필터
* 팬텀 회로

## 각주

## 참고 문헌
* Bakshi, V.A.; Bakshi, A V, Transmission Lines And Waveguide, Technical Publications, 2009 .
* Bray, J., Innovation and the Communications Revolution, Institute of Electrical Engineers, 2002 .
* Brittain, James E., "The introduction of the loading coil: George A. Campbell and Michael I. Pupin", Technology and Culture, vol. 11, no. 1, pp.&nbsp;36–57, The Johns Hopkins University Press on behalf of the Society for the History of Technology, January 1970.
* Godfrey, Charles, "On discontinuities connected with the propagation of wave-motion along a periodically loaded string", Philosophical Magazine, ser. 5, vol. 45, no. 275, pp.&nbsp;356–363, April 1898.
*Green, Allan, "150 Years of Industry & Enterprise at Enderby's Wharf", Fleming Centenary Conference, University College, July 2004, retrieved from History of the Atlantic Cable & Undersea Communications, 16 January 2009.
* Griffiths, Hugh, "Oliver Heaviside", ch. 6 in, Sarkar, Tapan K; Mailloux, Robert J; Oliner, Arthur A; Salazar-Palma, Magdalena; Sengupta, Dipak L, History of Wireless, Wiley, 2006 .
* Heaviside, O., Electrical Papers, American Mathematical Society Bookstore, 1970 (reprint from 1892) .
* Huurdeman, A.A., The Worldwide History of Telecommunications, Wiley-IEEE, 2003 .
* Kragh, H., "The Krarup cable: Invention and early development", Technology and Culture, vol. 35, no. 1, pp.&nbsp;129–157, The Johns Hopkins University Press on behalf of the Society for the History of Technology, January 1994.
* Mason, Warren P., "Electrical and mechanical analogies", Bell System Technical Journal, vol. 20, no. 4, pp.&nbsp;405–414, October 1941.
* May, Earl Chapin, "Four millions on 'permalloy'—to win!", Popular Mechanics, vol. 44, no. 6, pp.&nbsp;947–952, December 1925 .
* Nahin, Paul J., Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age, JHU Press, 2002 .
* Newell, E.L., "Loading coils for ocean cables", Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics, vol. 76, iss. 4, pp.&nbsp;478–482, September 1957.
* 

## 외부 링크
* Allan Green, "150 Years Of Industry & Enterprise At Enderby's Wharf", *History of the Atlantic Cable & Undersea Communications*. Includes photographs of continuously loaded cable.

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