전구에 '와이파이' 달면 속도가 더 빠르다고?[과학을읽다]

조명으로 사용하는 초고속 무선인터넷 '라이파이(Li-Fi)'를 설명하는 그림. [사진=pure LiFi]

[아시아경제 김종화 기자] 휴대폰으로 웹서핑을 하는 것이 일상화된 만큼 무선통신 기술인 와이파이(Wi-Fi)도 언제 어디서나 사용할 수 있습니다. 요즘은 와이파이 기술을 능가하는 '라이파이(Li-Fi)' 기술이 개발되고 있다는데 혹시 들어보셨나요?

'라이파이'는 빛을 의미하는 라이트(Light)와 와이파이(Wi-Fi)의 합성어입니다. 집이나 사무실에서 전등을 켜면 인터넷이 연결되는 신기한 기술이지요. 그러니까 전구가 와이파이 발신기 역할을 하는 것입니다. 와이파이가 무선전파를 이용한 통신기술이라면, 라이파이는 LED반도체의 가시광선을 이용한 통신기술이라고 할 수 있습니다.

라이파이는 2011년 영국 에딘버러대 해럴드 하스 교수가 한 강연에서 처음 소개했는데, 와이파이를 대체할 차세대 무선통신 기술로 각광받고 있습니다. LED 전구의 밝기를 조절하는 연구를 하다 우연히 개발하게 됐다고 합니다. 일반 조명과 달리 LED는 반도체로 이뤄진 광원이어서 육안으로 확인할 수 없을 정도로 빨리 깜빡입니다. 이 점을 통신기술로 활용한 것이지요.

라이파이는 전구를 기본 라우터로 사용합니다. 깜빡거리는 가시광선이 초고속으로 무선통신을 실행하는 시스템입니다. 일반 가정에서 흔히 사용하는 LED 전구 만으로도 초당 최대 222Gb의 속도로 데이터를 전송할 수 있다고 합니다. .

디지털 데이터는 정보를 표현할 때 0과 1의 조합으로 이루어지는 이진법을 사용합니다. 라이파이는 이진법을 빛의 깜빡임으로 구현하는데 빛이 켜지면 1, 꺼지면 0으로 표현해 원거리까지 정보를 전달합니다.

이 정보를 받은 휴대폰이나 컴퓨터에 설치된 라이파이 송수신 센서가 디지털 데이터로 해독한 뒤 전기 신호로 변환하는 원리입니다. 이 때의 빛이 깜빡이는 속도는 초당 200번 이상으로 엄청나게 빠르기 때문에 사람의 눈으로 인식할 수 없습니다.

와이파이는 전파를 이용하고, 라이파이는 가시광선의 파장을 이용한다는 점이 가장 큰 차이점입니다. 전파는 공공재여서 쓸 수 있는 주파수가 한정돼 있는 만큼 이동통신사업자(결국 소비자가 부담하지만)는 일정 기간 전파 사용료를 지불하는 것입니다. 또 와이파이는 공용 주파수를 사용하기 때문에 이용자가 많이 몰리면 간섭이 일어나 품질이 급격히 떨어집니다.

반면, 라이파이가 사용하는 가시광의 주파수 영역은 사용 허가를 받을 필요가 없습니다. 전 세계 공통 주파수이고, 전파가 쓰는 주파수 영역보다 1만 배 이상 넓으며, 한 번에 여러 개의 데이터를 함께 보내기 때문에 속도가 무척 빠릅니다. 최고 속도는 초당 10Gbps에 달하는데, 이는 와이파이보다 100배, 무선통신 LTE-A보다 약 66배나 빠른 속도입니다.

?

와이파이는 전자파와 적외선이 인체에 유해하다는 논란이 제기되고 있지만, 라이파이의 가시광선 영역은 자연적으로 널리 존재하는, 항상 눈으로 인지하고 있는 영역이어서 안전합니다. 설치비용도 저렴하고 전력소모가 적으며, 해킹의 위험도가 낮은 것도 장점입니다.

2015년 한 강연에서 라이파이(Li-Fi) 시연을 하고 있는 해럴드 하스 영국 에딘버러대 교수. [사진=유튜브 화면캡처]

기존 LED전구에 통신 모듈만 설치하면 라이파이는 바로 가동돼 설치비용이 저렴하고 LED라 전력소모도 적습니다. 조명을 이용한 정확한 위치 정보를 받을 수 있고, 빛이 없는 곳에서는 통신이 되지 않아 특정 공간 내에서 안전하게 사용할 수 있습니다. 같은 전구 아래 없으면 해킹할 수가 없습니다. 빛을 차단하는 것만으로 해킹을 막을 수 있는 것이지요. 또 비행기나 깊은 물속에서도 안전하게 사용할 수 있다고 합니다.

다만, 직진성이 강해 라이파이 송수신기 사이에는 빛을 가로막는 장애물이 없어야 하고, 태양이 비춰도 사용할 수 없다는 점은 단점입니다. 와이파이는 장애물이 있어도 신호를 구석구석 전송합니다. 즉, 라이파이는 전구 불빛이 닿지 않으면 쓸 수 없어 제한된 구역에만 신호를 전송할 수 있습니다.

많은 기업들이 이런 단점에도 불구하고, 장점이 더 크다고 보고 상용화를 서두르고 있는 추세입니다. 필립스는 프랑스 부동산 회사를 상대로 라이파이 기술을 시험 적용하고 있으며, 현재 LED 제품과 라이파이를 포함하는 통합 라이파이 서비스를 제공하고 있습니다. 애플은 아이폰 운영체제 iOS에 소스 코드를 추가하는 것을 검토하고 있는 것으로 알려졌습니다.

요즘은 대부분 에너지 효율이 높은 LED 전등을 사용하기 때문에 전등에 통신 모듈만 달면 라이파이 기기로 변신한다는 점은 무엇과도 바꿀 수 없는 장점입니다. 라이파이를 와이파이의 대체로 사용하기보다 와이파이의 단점을 보완해주는 역할로 활용한다면 더욱 편리하고 안전하게 무선통신을 사용할 수 있지 않을까요?

김종화 기자 justin@asiae.co.kr