전화
다른 표기 언어 telephone , 電話
요약
1876년 전화가 발명될 때 관련된 이론은 이미 발견된 사실이었고, 벨은 실용적 도구에 도입한 사람으로 평가된다.
현대식 전화기는 송화자의 음성에 의한 공기압의 움직임을 진동판의 전류 세기의 강약으로 바꾸어 전선이나 무선파 형태로 수신기로 전달돼 다시 음파로 바뀌는 원리로 벨이 발명한 전화기와 별 차이가 없다.
미국의 경우 1887년 15만 대의 전화가 있었는데 1979년에는 1억 5,300만 대로 증가할 만큼 발전이 빨랐다. 이후 통화의 왜곡 현상을 극복하는 방법들이 개발됨에 따라 장거리 전화가 점차 발전했다. 오늘날의 전화체계는 텔레비전, 사진 전송술, 진술, 전신, 그밖에 많은 종류의 자료 전송을 포함하는 대규모 상호연결 통신체계의 하나다.
이미 17세기 후반에 아이들에게 친숙한 줄전화를 일컫는 데 사용되었다.
그뒤 메가폰과 통화관(通話管)을 언급하는 데도 사용되었지만, 오늘날은 A. G. 벨과 다른 사람들의 발명품에서 유래한 전기적 장치를 부르는 데만 사용 한다.
전선을 통해 음성을 전송하는 장치를 발명한 것에 대해서 1876년 3월 벨에게 특허번호 174,465로 주어진 특허는 여러 특허들 가운데 가장 귀중한 것이다. 전화 발명에 포함된 일반적인 개념, 즉 공기 중에서의 복잡한 진동인 음성이 고체를 통하여 전달될 수 있다는 것과 이 진동을 도체 금속 안에서 전기적 신호로 변환할 수 있다는 개념은 수십 년을 거치면서 이미 이해되었던 사실이었고, 벨은 이 개념을 통화할 수 있는 실용적 도구에 도입하기 위해 노력한 사람에 지나지 않았다.
벨이 발명한 전화기는 다른 미국의 발명가인 엘리사 그레이가 발명한 것과 크게 다르지 않으며 오늘날 쓰이는 수화기와도 별 차이점이 없다. 현대식 전화기는 송화자의 음성에 의해서 발생한 공기압의 요동을 전송기가 가변저항기(可變抵抗器) 앞에 설치된 진동판에 의해 전류 세기의 강약으로 바꾸며, 변화하는 전류는 전선 또는 무선파 형태로 공중을 거쳐 수신기에 전달되어 이곳에서 전자석과 진동판의 상호작용에 의해 다시 음파로 바뀌는데, 진동판은 전자석을 흐르는 전류의 변동에 대응하여 진동한다.
1887년 이미 미국에는 15만 대의 전화가 있었으며 영국은 2만 6,000대, 프랑스는 9,000대, 그리고 러시아는 7,000대가 있었다.
1979년에는 미국에 설치된 전화만도 모두 1억 5,300만 대였다. 이처럼 빠른 성장은 다양한 기술적 성과가 이루어져 시설과 신뢰성을 크게 개선했기 때문에 가능했다. 장거리 통화를 할 때 일어나는 신호 손실과 왜곡 현상을 극복하는 방법들이 개발됨에 따라 장거리 전화가 점차 발전했다. 1893년 보스턴과 시카고 사이에 연결된 실행 가능한 전화 통화수단은 한계를 보였으나 중계기(中繼機)라고 부르는 전화선을 따라 놓일 수 있는 증폭기(增幅機)의 개발로 아메리카 대륙 전역에 걸친 전화 체계가 가능해졌으며, 1940년대 후반부터 마이크로파 무선 연결 방식이 많은 육상 전송에 사용되었다.
1926년 단파중계에 의한 대양 횡단 통화시설이 도입되었다. 대양 바닥에 케이블을 깔아 통화하는 방법은 장거리에 걸친 신호 손실에 저항할 수 있는, 수명이 긴 중계기 개발로 가능해졌으며, 최초의 대서양 횡단 케이블이 1956년 스코틀랜드에서 뉴펀들랜드를 거쳐 노바스코샤에 이르는 길에 깔렸다. 오늘날은 마이크로파 전송 내용을 증폭하여 중계하기 위해 정지궤도에 있는 인공위성(지표면의 어떤 고정된 장소 위에 떠 있는 인공위성) 내부에 중계기를 설치하는 것이 보통이다.
비슷한 과정에 의해서 교환수가 조작하는 초기의 수동식 교환기가, 수백만의 동시 통화를 연결하고 분배하는 컴퓨터식 교환기로 바뀌었다. 보다 최근에 개발된 방식은 구리선보다 훨씬 가는 광섬유를 통해 레이저 광으로 전송하는 것이다.
전화기의 송화구 안에 놓인 전송기에서 진동판 가변 저항기간의 상호작용으로써 송화자의 음성진동은 이와 유사한 전류의 요동으로 변환한다. 초기의 전화에서 했던 것처럼 이 전류를 더 이상 조작하지 않고 전선을 통과시키거나 공중을 거쳐 보내면 이것은 아날로그 전송이 된다.
현대 전화술에서는 디지털 전송방식을 이용한다. 원래의 아날로그 전류를 회전 스위치를 써서 1초당 8,000번의 비율로 주기적으로 표본화(sampling)하여 부호기에 보내면, 이것이 각각을 측정해서 읽어들인 내용을 2진수 형태로 이루어지는 일련의 균일한 펄스의 형태로써 전송한다. 그러므로 부호기와, 수신부에서 디지털화된 정보로부터 원래의 전류를 재구성해내는 해독기 사이에서 전화선을 통하여 지나는 것은 연속적으로 변화하는 전류가 아니라 1/8,000초의 간격에서의 전류의 특징을 구성하는 일련의 펄스 열이다.
이런 방식의 이점은 잡음과 왜곡에 대한 정보의 민감성을 감소시키는 것이다. 이 방법은 어떤 전화선에 통화가 이루어지고 있을 때 다른 정보들도 시분할 다중통신 방식이라고 부르는 기법을 써서 통화가 이루어지는 중간에 전송할 수 있기 때문에 경제적이기도 하다.
오늘날의 전화체계는 텔레비전, 사진 전송술, 진술, 전신, 그밖에 많은 종류의 자료 전송을 포함하는 대규모 상호연결 통신체계를 구성하는 한 성분이다.
똑같은 일반 원리와 방법이 이 체계 안에 있는 모든 유형의 전송에도 적용되지만, 전송되는 정보의 종류에 따라서 특별한 차이점들이 있다. 그러므로 회전 스위치가 전류를 부호기에 1초당 8,000번의 비율로 전달하면 사람의 음성을 충분한 충실도를 가지고 전달할 수 있는 반면, 다른 종류의 전송은 보통 때의 표본화보다 크거나 작은 값을 요구하기 마련이다. 예를 들면 텔레비전 신호는 1/12,000,000초마다 표본을 뽑아야 한다.
1초에 5억 번 표본을 뽑고 정확히 부호화할 수 있는 시스템이 알려졌다.→ 원격통신 시스템