전신(전기 통신)

전신(電信, electrical telegraphy)은 전선을 통해 전기 신호를 보내 지점 대 지점으로 원거리 통신을 하는 방식으로, 주로 1840년대부터 20세기 후반까지 사용된 시스템이다. 이는 최초의 전기 통신 시스템이었으며, 문자 메시지를 직접 운반하는 것보다 더 빠르게 전송하기 위해 고안된 초기 메시지 전송 시스템들(텔레그래프) 가운데 가장 널리 사용되었다. 전신은 전기공학의 최초 사례로 볼 수 있다.

전신은 전신국(telegraph office)이라 불리는, 지리적으로 떨어진 둘 이상의 역(station)으로 구성되었다. 각 전신국은 전선으로 연결되었으며, 보통 전봇대 위에 가공(架空)으로 가설되었다. 다양한 방식으로 작동하는 수많은 전신 시스템이 발명되었으나, 널리 보급된 것들은 크게 두 범주로 나뉜다. 첫째는 바늘식 전신(needle telegraph)으로, 전신선으로 보낸 전류가 전자기력을 발생시켜 바늘 모양의 지침을 인쇄된 목록 위의 특정 위치(예: 알파벳 글자)로 이동시켜 그 항목을 가리키게 한다. 초기 바늘식 전신 모델은 여러 개의 바늘을 사용했기 때문에 역과 역 사이에 여러 가닥의 전선을 설치해야 했다. 최초의 상업용 바늘식 전신 시스템이자 이 유형에서 가장 널리 사용된 것은 1837년에 발명된 쿡-휘트스톤 전신(Cooke and Wheatstone telegraph)이다. 둘째 범주는 전기자(armature) 방식으로, 전류가 전신 음향기(sounder)를 작동시켜 딸깍 소리를 낸다. 이 유형의 통신은 부호화된 리듬 패턴으로 딸깍 소리를 보내는 데 의존한다. 이 범주의 원형은 모스 시스템과 그에 연관된 부호로, 둘 다 1838년 새뮤얼 모스(Samuel Morse)가 발명했다. 1865년에 모스 시스템은 독일 철도용으로 개발된 모스 부호의 변형판을 사용하여 국제 통신의 표준이 되었다.

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전신은 신생 철도 회사들이 열차 제어 시스템에 신호를 제공하여 열차끼리 충돌할 가능성을 최소화하는 데 사용되었다. 이는 신호 폐색 시스템(signalling block system)을 중심으로 구축되었는데, 선로를 따라 늘어선 신호소(signal box)들이 단타종(single-stroke bell)의 전신음과 3위치 바늘식 전신 기기를 통해 이웃 신호소와 통신하는 방식이었다.

1840년대에 전신은 세마포어와 같은 광학 전신 시스템을 대체하여 긴급 메시지를 보내는 표준적인 방법이 되었다. 19세기 후반에 이르러 대부분의 선진국은 대부분의 도시와 마을에 지역 전신국을 둔 상업 전신망을 갖추게 되었고, 일반 대중은 요금을 내고 국내 누구에게나 보내는 메시지(전보, telegram)를 전송할 수 있었다.

1850년부터 해저 전신 케이블을 통해 서로 다른 대륙에 있는 사람들 간의 최초의 빠른 통신이 가능해졌다. 대륙을 가로질러—그리고 대륙 간에—거의 즉각적으로 메시지를 전송하는 전신의 능력은 광범위한 사회적·경제적 영향을 미쳤다. 전신은 굴리엘모 마르코니(Guglielmo Marconi)가 1894년에 시작한 무선 전신, 즉 최초의 전파 통신 수단의 발명으로 이어졌다.

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20세기 초에 전신기의 수동 조작은 점차 텔레프린터(teleprinter) 네트워크로 대체되었다. 전화 사용이 늘면서 전신은 몇몇 전문적인 용도로만 밀려났고, 일반 대중의 사용은 특별한 행사를 위한 인사말 정도로 줄어들었다. 1990년대 인터넷과 이메일의 부상으로 전용 전신망은 대체로 쓸모없어졌다.

역사

초기 연구

전기에 대한 초기 연구를 통해 전기 현상이 매우 빠른 속도로 전달된다는 사실이 알려졌고, 많은 실험가들이 전기를 원거리 통신에 응용하는 연구를 진행했다. 불꽃, 정전기 인력, 화학적 변화, 전기 충격, 그리고 후의 전자기 현상 등 알려진 모든 전기 효과가 다양한 거리에서 제어된 전기 전송을 감지하는 문제에 적용되었다.

1753년, 《스코츠 매거진(Scots Magazine)》의 한 익명 기고자가 정전기 전신을 제안했다. 알파벳 각 글자마다 전선 하나를 사용하여, 전선 단자를 차례로 정전기 발생 장치에 연결하고 반대쪽 끝에서 파이스 볼(pith ball)의 편향을 관찰함으로써 메시지를 전송할 수 있다는 것이었다. 이 기고자의 신원은 확실히 밝혀지지 않았으나, 편지에 C.M.이라는 서명이 있고 렌프루(Renfrew)에서 발송되어 렌프루의 찰스 마셜(Charles Marshall)이라는 인물이 제안되었다. 정전기 인력을 이용한 전신은 유럽에서 이루어진 초기 전신 실험의 기초였으나, 실용적이지 않아 폐기되었고 결코 유용한 통신 시스템으로 발전하지 못했다.

1774년, 조르주루이 르사주(Georges-Louis Le Sage)가 초기 전기 전신을 구현했다. 이 전신은 알파벳 26개 글자 각각에 별도의 전선을 사용했으며, 통신 범위는 그의 집 두 방 사이에 불과했다.

1800년, 알레산드로 볼타(Alessandro Volta)가 볼타 전지(voltaic pile)를 발명하여 실험에 쓸 수 있는 지속적인 전류를 제공했다. 이는 더 뚜렷한 효과를 낼 수 있는 저전압 전류의 공급원이 되었으며, 그때까지 알려진 유일한 인공 전기원이었던 라이덴병을 동반한 정전기 발생 장치의 순간적 방전보다 훨씬 덜 제한적이었다.

전신의 또 다른 매우 초기 실험은 1809년 독일의 의사이자 해부학자, 발명가인 자무엘 토마스 폰 죄머링(Samuel Thomas von Sömmering)이 만든 "전기화학 전신"이었으며, 이는 스페인의 박식가이자 과학자인 프란시스코 살바 캄필로(Francisco Salva Campillo)의 1804년 설계를 바탕으로 한 것이었다. 두 설계 모두 거의 모든 라틴 문자와 숫자를 표현하기 위해 여러 가닥(최대 35개)의 전선을 사용했다. 따라서 (폰 죄머링의 설계에서는) 메시지를 수 킬로미터까지 전기적으로 전달할 수 있었으며, 전신 수신기의 각 전선은 산이 담긴 별도의 유리관에 잠겨 있었다. 송신자는 메시지의 각 글자를 나타내는 여러 전선을 통해 순차적으로 전류를 흘려보냈고, 수신자 쪽에서는 그 전류가 관 속의 산을 차례로 전기분해하여 해당 글자나 숫자 옆에 수소 기포 줄기를 방출시켰다. 전신 수신기 조작자는 기포를 관찰하여 전송된 메시지를 기록할 수 있었다. 이는 후에 단일 전선(접지 귀선 사용)을 쓰는 전신과 대조된다.

한스 크리스티안 외르스테드(Hans Christian Ørsted)는 1820년에 전류가 나침반 바늘을 편향시키는 자기장을 만들어낸다는 것을 발견했다. 같은 해 요한 슈바이거(Johann Schweigger)는 나침반 둘레에 전선 코일을 감은 검류계(galvanometer)를 발명했는데, 이는 전류에 대한 민감한 지시기로 사용될 수 있었다. 또한 그해 앙드레마리 앙페르(André-Marie Ampère)는 한 쌍의 전선을 알파벳 각 글자에 하나씩 배치하고 그 끝에 작은 자석을 놓음으로써 전신을 실현할 수 있다고 제안했다. 그는 당시 슈바이거의 발명을 알지 못했던 것으로 보이는데, 만약 알았다면 그의 시스템이 훨씬 더 민감해졌을 것이다. 1825년, 피터 발로(Peter Barlow)는 앙페르의 아이디어를 시도했으나 200피트(61m)에서만 작동시킬 수 있었고 실용적이지 않다고 선언했다. 1830년 윌리엄 리치(William Ritchie)는 각 한 쌍의 도체에 연결된 전선 코일 안에 자기 바늘을 배치함으로써 앙페르의 설계를 개선했다. 그는 이를 성공적으로 시연하여 전자기 전신의 실현 가능성을 보여주었으나, 강의실 내에서만 가능했다.

1825년, 윌리엄 스터전(William Sturgeon)은 칠을 한 철 조각에 절연되지 않은 전선을 한 겹 감은 전자석(electromagnet)을 발명했는데, 이는 전류가 만들어내는 자기력을 증가시켰다. 조지프 헨리(Joseph Henry)는 1828년에 막대 둘레에 절연된 전선을 여러 겹 감아 이를 개선함으로써 훨씬 더 강력한 전자석을 만들었고, 이것은 긴 전신선의 높은 저항을 통해서도 전신을 작동시킬 수 있었다. 헨리는 1826년부터 1832년까지 올버니 아카데미(The Albany Academy)에 재직하던 중, 1831년에 방 둘레에 1마일(1.6km)에 걸쳐 늘어뜨린 전선을 통해 종을 울림으로써 '자기 전신'의 이론을 처음으로 시연했다.

1835년, 조지프 헨리와 에드워드 데이비(Edward Davy)는 각각 독립적으로 수은 침지식 전기 계전기(mercury dipping electrical relay)를 발명했는데, 이는 자기 바늘을 수은이 담긴 통에 담그는 방식이었다.