프레넬 존이란?
프레넬 존(Fresnel zone)은 무선 링크에서 송신기와 수신기 사이에 형성되는 일련의 동심 타원체 영역을 말합니다. 이 가운데 첫 번째 프레넬 존이 가장 중요합니다. 장애물이 이 영역을 침범하면 장애물에 반사된 신호가 직접파와 위상이 어긋난 채 도달해 상쇄 간섭을 일으킬 수 있기 때문입니다. 따라서 안정적인 가시선(LoS) 링크를 구성하려면, 나무·언덕·건물 같은 장애물로부터 첫 번째 프레넬 존의 최소 60%를 확보하는 것을 목표로 설계합니다.
계산기 사용 방법
링크 주파수를 GHz 단위로 입력하고, 존 번호를 지정합니다(가장 중요한 첫 번째 존은 1을 입력). 이어서 장애물 지점을 기준으로 한 두 거리, 즉 d1(안테나 1까지의 거리)과 d2(안테나 2까지의 거리)를 킬로미터 단위로 입력합니다. 프레넬 존 반경은 d1과 d2가 같아지는 경로 중간 지점에서 가장 크므로, 보통 이 지점을 기준으로 점검합니다. 계산기는 프레넬 존 반경(미터), 실무에서 사용하는 60% 클리어런스 반경, 그리고 신호 파장을 함께 출력합니다.
공식 설명
반경은 다음과 같이 구하며, 모든 길이는 미터 단위로 계산합니다.
$$r = \sqrt{\dfrac{n\,\lambda\,d_1\,d_2}{d_1 + d_2}}$$파장 \(\lambda\)는 빛의 속도를 주파수로 나눈 값입니다. 주파수가 낮고 링크 거리가 길수록 프레넬 존이 커지므로, 지형 위로 더 큰 수직 클리어런스를 확보해야 합니다.
계산 예시
안테나가 2km 떨어진 2.4GHz 링크를 가정하고, 중간 지점을 점검하면 \(d_1 = d_2 = 1\,\text{km}\)가 됩니다. 이때 파장은 약 0.1249m입니다. 첫 번째 존 반경은 다음과 같으며,
$$\sqrt{\dfrac{1 \times 0.1249 \times 1000 \times 1000}{2000}} \approx 7.9\,\text{m}$$권장 60% 클리어런스는 약 4.74m입니다.
자주 묻는 질문
왜 60% 클리어런스인가요? 첫 번째 프레넬 존의 60%만 확보해도 신호 강도를 사실상 그대로 유지할 수 있으면서, 현장에서 비용 대비 효율적인 현실적 목표가 되기 때문입니다.
존 번호는 어떤 값을 써야 하나요? 일반적인 링크 설계에는 \(n = 1\)을 사용하세요. 더 높은 존 번호는 고급 회절 분석에 사용됩니다.
지구 곡률도 반영되나요? 아니요. 이 계산은 기하학적 프레넬 반경만 제공합니다. 장거리 링크에서는 지구 곡률에 의한 융기(earth bulge) 클리어런스도 추가로 고려해야 합니다.
