유선전화는 어떻게 목소리를 전기신호로 바꿔서 전달하나요?

Question

옛날 유선전화가 목소리를 전기신호로 변환해서 먼 거리까지 전달한다고 배우는데, 이 아날로그 방식의 전화기가 어떤 원리로 소리를 전기신호로 바꾸는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 설재훈 전문가입니다. 옛날 아날로그 전화기의 원리는 송화기 안에는 얇은 진동판과 마이크 역할을 하는 장치가 있습니다. 사람이 말을 하면 공기가 진동하고, 이 소리가 진동판을 움직입니다. 진동판의 움직임에 따라 전기회로의 저항이나 전류가 계속 변하면서, 목소리의 파형을 그대로 닮은 전기신호가 만들어집니다.

 예를 들어 큰 소리를 내면 진동판이 크게 움직여 전류 변화도 커지고, 작은 소리를 내면 변화가 작아집니다. 즉 사람의 목소리인 공기의 진동을 전선 속에서 변화하는 전기신호로 바꾸는 것입니다.

 이 전기신호가 전화선을 따라 상대방 전화기로 전달되면, 수화기 내부의 전자석이 전류 변화에 따라 움직이고 그 움직임이 다시 진동판을 흔듭니다. 그러면 주변 공기가 진동하면서 원래 목소리와 비슷한 소리가 다시 만들어집니다.

 그래서 상대방 사람 목소리 → 진동판 진동 → 전기신호 변화 → 전화선 → 전기신호 → 진동판 진동 → 받는 사람에게 소리 변환 해서 들리게 되는 것입니다. 

Answer 2

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

핵심 부품은 송화기 안의 탄소 가루예요. 얇은 금속판 뒤에 탄소 알갱이가 담긴 작은 방이 있고, 여기에 전지에서 나온 전류가 계속 흐르고 있어요. 목소리가 금속판을 진동시키면 탄소 가루가 눌렸다 풀렸다 하는데, 눌리면 알갱이끼리 접촉면이 넓어져 저항이 작아지고 전류가 많이 흘러요. 반대로 풀리면 저항이 커져 전류가 줄고요. 결과적으로 목소리의 공기 진동이 전류의 세기 변화로 그대로 옮겨지는 거예요.

이렇게 만들어진 전류 변화가 전화선을 타고 상대방 수화기까지 가요. 수화기는 정반대 구조예요. 전자석 코일 앞에 얇은 진동판이 붙어 있는데, 들어온 전류가 세지면 전자석이 진동판을 세게 당기고 약해지면 덜 당겨요. 진동판이 전류 변화에 맞춰 떨리면 앞쪽 공기가 밀렸다 당겨지며 원래 목소리가 되살아나요. 소리를 전류로 바꾸고 다시 전류를 소리로 되돌리는 대칭 구조인 거예요.

아날로그라고 부르는 건 이 전류의 파형이 음파의 파형을 그대로 닮았기 때문이에요. 숫자로 쪼개지 않고 연속된 모양 그대로 전달하는 방식이죠. 그래서 거리가 멀어지면 신호가 약해지고 잡음이 섞여 음질이 나빠져요. 중간에 증폭기를 넣어도 잡음까지 같이 커지고요. 요즘 전화가 디지털로 바뀐 게 이 문제를 해결하려는 거예요. 소리를 숫자로 바꿔 보내면 아무리 멀어도 원본 그대로 복원할 수 있거든요 :)

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

옛날에 사용하던 유선전화는 송화기 내부에 탄소가루의 압축과 팽창에 따른 전기적인 저항변화를 이용합니다. 그렇게 목소리를 전기적인 신호로 변환이 가능한거죠.

말을 할때 발생하는 음파가 진동판을 흔들면, 뒤쪽에 채워진 탄소가루 알갱이가 밀착되거나 느슨해지는 현상이 일어납니다. 또 가루가 밀착되면 전기저항이 낮아져서, 전류가 많이 흐르게 됩니다. 반대로 느슨해진다고하면 저항이 높아져서 전류가 줄어들면서 음파의 떨림이 전류의 강약 변화로 바뀐뒤에 전선을 타고 전달되는거죠.

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

유선전화는 사람이 마이크에 대고 말을 할 때 발생하는 음파의 진동으로 내부의 얇은 금속 진동판을 떨리게 만드는 것에서 시작됩니다. 이 진동판이 뒤쪽에 채워진 탄소 가루 알갱이들을 압착하고 이완시키면 가루 사이의 밀도가 변하면서 통과하는 전기 회로의 저항과 전류의 세기가 소리의 높낮이 및 크기에 맞춰 실시간으로 바뀝니다. 이렇게 음파와 똑같은 모양으로 변환된 연속적인 아날로그 전기신호가 전선을 타고 수신자 측 전화기까지 멀리 이동합니다 마지막으로 상대방 스피커에 도착한 전기신호는 전자석을 작동시켜 진동판을 다시 떨리게 만들어 원래의 목소리 음파로 복원됩니다