📡️ 가시거리 계산기

포인트투포인트 링크를 설계하기 전에 두 지점이 서로 보이는지부터 확인해야 합니다. 광학 가시거리(optical line of sight)는 안테나 사이의 직선을 뜻하지만, 지구가 휘어 있기 때문에 실용적인 전파 수평선은 기하학적 거리보다 짧습니다. 엔지니어들은 4/3 지구 반경 모델을 사용합니다. 전파가 곡률 주위에서 약간 굴절해 수평선을 √(4/3) ≈ 1.15배 실질적으로 늘려 주기 때문입니다. 익숙한 경험칙으로 수평선 거리(km)는 4.12 × √h(m)입니다.

높이 h인 안테나의 광학 수평선은 약 3.57×√h(km, h는 미터)이고, 여기에 4/3 굴절 계수를 더하면 전파 수평선이 약 4.12×√h가 됩니다. 가시거리가 확보되어도 프레넬 존 클리어런스가 필요합니다. 일반적으로 제1 프레넬 존의 60% 이상이 중간 지점에서 확보되어야 하며, 그렇지 않으면 장애물 가장자리에서 생기는 회절이 수 dB를 앗아갑니다. 한국처럼 산악 지형이 많은 구간에서는 프리스 경로 손실 계산기와 함께 쓰는 것이 정석입니다.

높이가 각각 h₁, h₂(미터)인 두 안테나의 총 광학 수평선 거리는 dₖ = 3.57·(√h₁ + √h₂) km입니다. 4/3 지구 모델을 적용하면 상수가 4.12가 됩니다. 계산기는 또한 링크 중간 지점에서 필요한 프레넬 반경 F₁ = ½·√(λd)을 구하고, F₁의 60%를 확보하기 위한 클리어런스를 보고합니다. 마지막으로 입력한 링크 거리가 전파 수평선 안에 들어오는지도 판정합니다.

중요한 파생 값은 중간 지점의 프레넬 반경입니다. 2.4GHz에서 5km 링크라면 약 12.5m이므로, 중간 지점의 장애물 위로 약 7.5m의 여유가 필요합니다. 계획한 링크 거리를 전파 수평선과 교차 확인하고, 프리스 경로 손실 계산기로 링크 예산을 완성해 보세요.

1. 안테나 1과 안테나 2의 높이를 미터 단위로 입력합니다.
2. 링크 거리를 km 단위로 입력합니다.
3. 주파수를 설정합니다. 프레넬 존 계산에만 사용됩니다.
4. 계산 버튼을 눌러 광학 LOS, 전파 수평선, 프레넬 클리어런스를 확인합니다.
5. 전파 수평선과 링크 거리를 비교해 링크 성립 여부를 판단합니다.

광학 가시거리와 전파 가시거리의 차이는 무엇인가요?

광학 LOS는 대기를 무시한 기하학적 직선입니다. 전파는 하층 대기에서의 굴절로 약간 휘기 때문에 전파 수평선이 약 15% 더 멀리까지 갑니다. 이것이 4/3 지구 모델의 근거입니다. 광학 수평선 너머에서도 신호가 들리는 경우가 많지만 경로 손실은 급격히 증가합니다.

왜 60% 프레넬 존 클리어런스인가요?

제1 프레넬 존의 60%가 확보되면 회절 손실이 약 0~1dB로 사실상 무시할 수 있습니다. 그 이하로 내려가면 손실이 급격히 커져서 30% 클리어런스에서는 장애물 형상에 따라 5~10dB 이상을 잃을 수 있습니다.

짧은 링크에서 지구 곡률이 정말 중요한가요?

2~3km 미만 링크에서는 지구 곡률이 보통 수 미터 이하라 지배적이지 않습니다. 5~10km 이상이 되면 결정적 요소가 되며, 이것이 마이크로파 타워가 높고 한 번에 멀리 잇기보다 홉(hop) 단위로 연결하는 이유입니다.

한쪽 안테나만 높이면 수평선이 늘어나나요?

그렇습니다. 수평선 거리는 높이의 제곱근 합으로 결정되므로 낮은 쪽 안테나를 올리는 것이 보통 가장 저렴한 해법입니다. 높이를 2배로 올리면 수평선이 약 41% 늘어납니다. 10m에서 20m로 올리면 수평선이 13.0km에서 18.4km로 확장됩니다.

프레넬 존에 장애물이 들어오면 어떻게 되나요?

회절로 신호가 감쇠합니다. 60% 클리어런스에서 칼날형 장애물은 약 1~2dB를 소모하지만, 둥근 언덕이나 건물은 더 큰 손실을 줄 수 있습니다. 계산기의 클리어런스 출력이 허용 손실을 유지하기 위한 최소 장애물 여유를 알려줍니다.

가시거리만 확보하면 링크가 안정적인가요?

아닙니다. LOS는 필요 조건이지 충분 조건이 아닙니다. 충분한 링크 마진(프리스 방정식), 안테나 정렬, 간섭 차폐가 여전히 필요합니다. 먼저 LOS를 확인한 뒤 전체 경로 손실 예산을 계산하세요.

계획 단계에서는 4/3 지구 모델을 쓰되, 기온 역전 같은 이상 기상이 경로를 반대로 휘게 할 수 있다는 점도 기억하세요. 나무는 자라므로 산림 지형에서는 2~3m의 여유를 추가로 두는 것이 안전합니다. 60% 프레넬 규칙은 중간 지점뿐 아니라 경로상 가장 나쁜 장애물에 적용됩니다. 지형 프로파일로 전체 구간을 확인하세요. 1km 미만의 짧은 링크에서는 프레넬 존이 아주 작아 클리어런스보다 안테나 정렬이 더 중요합니다. 지붕 위 링크에서는 지붕 가장자리가 칼날처럼 회절하지 않도록 수 미터의 여유가 필요합니다.