와이파이가 벽을 통과하면 약해지는 이유 – 전자파와 전파 감쇠

주말, 도서관을 다녀왔다. 도서관 밖, 열람실 가장 가까운 벤치에 동네 꼬마들이 삼삼오오 모여 앉아 모바일게임을 하고 있었다. 

게임에서 졌는지 갑자기 단체로 소리를 지르자, 창문이 열리더니 사서 선생님이 주의를 주셨다.  하지만 아이들은  급히 입은 다물었지만 자리를 떠날 생각이 없다. 

"요 꼬맹이들... 와이파이가 찾아 준 자리라 오늘 사서 선생님 열 좀 받으시겠네...ㅎㅎ"

와이파이가 얼마나 우리 일상에 자연스럽게 스며들었는지 알 수 있다. 그런데 이렇게 편하게 잡히는 와이파이 신호도, 벽이나 구조물 앞에서는 생각보다 쉽게 약해진다. 오늘은 바로 이 이유, 즉 와이파이가 벽을 통과할 때 신호가 약해지는 과학적 원리를 살펴보려 한다.

 

 

1. 와이파이 전파의 본질과 전자파 특성

와이파이 신호는 "전자파(electromagnetic wave)"의 일종으로, 주로 2.4GHz와 5GHz 대역의 고주파 신호를 사용한다. 전자파는 전기장과 자기장이 파동 형태로 진동하면서 공간을 전파하는데, 진동 주파수가 높을수록 파장이 짧아진다. 와이파이에서 흔히 사용하는 2.4GHz 신호의 파장은 약 12.5cm, 5GHz 신호의 파장은 약 6cm 정도에 불과하다. 이렇게 짧은 파장은 데이터 전송 속도와 대역폭에서는 장점을 가지지만, 동시에 물리적 장애물에 취약하다는 한계를 가진다. 파장이 짧을수록 벽이나 가구 같은 물질을 통과할 때 흡수와 반사가 쉽게 일어나며, 그 결과 전파 강도가 급격히 감소한다. 따라서 와이파이 신호가 벽을 통과하면서 약해지는 것은 전자파의 기본 물리적 특성에서 비롯된 현상이다.

 

 

2. 벽 재질과 전파 감쇠의 관계

와이파이 신호의 세기는 벽을 구성하는 "재질(material)"에 따라 크게 달라진다. 예를 들어 콘크리트, 벽돌, 석고보드, 나무 등은 각각 다른 정도의 전파 흡수 및 반사를 유발한다. 특히 철근 콘크리트 구조물은 내부에 금속 성분이 포함되어 있어 전자파를 차단하거나 반사하는 효과가 강하다. 또한 금속은 전도성이 높으므로 전자파가 표면에서 소멸하는 "표피 효과(skin effect)"가 발생해 신호가 거의 투과하지 못한다. 반면 목재나 얇은 석고보드는 상대적으로 전파를 잘 통과시키지만, 그래도 일정 부분 에너지를 흡수하여 감쇠를 일으킨다. 벽의 두께 역시 중요한 변수로, 두께가 두꺼울수록 전파가 통과하는 동안 흡수되는 에너지가 많아져 신호가 급격히 약화된다. 따라서 와이파이 전파 감쇠는 단순히 거리 문제만이 아니라, 벽의 구성 재질과 두께에 직접적인 영향을 받는다.

 

 

3. 전파 반사와 간섭 현상

와이파이 신호는 벽을 통과하는 과정에서 단순히 세기가 약해질 뿐만 아니라 "반사(reflection)"와 간섭(interference) 현상도 발생한다. 벽 표면에서 일부 전파가 반사되어 여러 경로를 통해 수신기(스마트폰, 노트북 등)에 도달하게 되면, 파동 간의 위상이 어긋나면서 간섭이 발생한다. 이를 "다중 경로 간섭(multipath interference)"이라 하며, 특정 위치에서는 신호가 더 강해지기도 하고, 반대로 완전히 상쇄되어 신호가 사라지는 경우도 있다. 또한 가정이나 사무실 환경에서는 벽뿐만 아니라 금속 가구, 유리, 심지어 인체에서도 전파가 산란되며 복잡한 간섭 패턴을 만든다. 이에 따라 같은 방 안에서도 위치에 따라 와이파이 속도와 안정성이 달라질 수 있다. 결국 와이파이 신호가 벽을 통과하면 단순히 약해지는 것에 그치지 않고, 반사와 간섭으로 인해 불안정한 신호 품질이 나타나는 것이다.

 

 

4. 전파 감쇠 극복을 위한 기술적 해결책

와이파이 신호 약화를 줄이기 위해서는 여러 가지 기술적 해결책이 적용된다. 가장 단순한 방법은 공유기를 집 중앙에 설치해 전파가 모든 공간에 균등하게 도달하도록 하는 것이다. 또한 "중계기(repeater)"나 메시(mesh) 네트워크를 활용하면 벽으로 인한 전파 손실을 보완할 수 있다. 최근에는 빔포밍(beamforming) 기술이 적용된 공유기가 등장해, 사용자의 기기 방향으로 전파를 집중시켜 효율적인 신호 전달이 가능해졌다. 더불어 2.4GHz와 5GHz를 병행 사용하는 듀얼밴드 라우터는 벽 투과성이 좋은 2.4GHz와 속도가 빠른 5GHz의 장점을 상황에 맞게 활용한다. 궁극적으로 와이파이 신호가 벽을 통과하며 약해지는 이유는 전자파와 전파 감쇠라는 물리적 법칙 때문이지만, 이를 극복하기 위한 다양한 무선 통신 기술이 꾸준히 발전하고 있다.