FM방송
1. 개요
주파수변조(FM) 방식을 사용한 방송.
2. 상세
보통 FM 라디오 방송이나 아날로그 TV 방송 음성부를 가리키며, AM방송(중파방송, 단파방송)에 비해 음질이 깨끗하고 기상 조건의 영향을 덜 받는데다 암반 위주의 지형, 콘크리트 건물이 많은 한국의 지리적 환경과 궁합이 좋아서 언론통폐합 직후 일찌감치 한국의 라디오 방송은 FM 위주가 되었고 최근에 개국하는 라디오 방송국들도 대부분 FM방송이다.
AM방식에 비해 비교적 넓은 주파수 대역이 필요하기 때문에 주파수 대역폭이 좁은 30 MHz 이하 대역에서는 사용하기가 매우 힘들어 주로 VHF 이상의 주파수대역이 쓰인다. 대신에 넓은 주파수 대역 덕분에 50 Hz~15 kHz 음성주파수 대역의 고음질의 방송이 가능하며, 스테레오 방송도 가능하다.[1]
1930년대에 미국의 에드윈 암스트롱에 의해 개발된 라디오 방송 방식이다. 불행히도 암스트롱은 기존 방송업계의 기득권에 밀려 1954년에 투신자살하고 만다. 초창기 FM방송은 당시 수신기 기술력의 문제로 튜닝이 불안정(일정 시간이 지나면 다시 다이얼을 돌려야 하는)하다는 문제가 있었다. 이런 문제가 해결된 1970년대부터 FM방송이 본격적으로 대중화되었다. 원래 초창기 FM방송은 54 MHz 이하의 VHF low 밴드 대역에서 쓰였으나 잡음 문제, TV채널, 군통신 등 타 대역과의 중첩 문제 등으로 VHF low 대역과 high 대역 사이에 있는 오늘날의 88~108 MHz 대역으로 옮겨졌다.
FM 라디오 방송은 보통 초단파(VHF)를 사용하며, 나라마다 상업용 방송국에게 할당하는 주파수가 차이가 있다. 한국과 미국의 경우 혼신 방지를 위해 88 ~ 108 MHz 사이에서 200 kHz씩 나눠서 사용하지만[2] 전세계적으로는 87.5~108 MHz 사이에서 100 kHz씩 나눠서 쓰는 것이 일반적이며, 이탈리아, 태국 등 일부 국가의 경우 50 kHz 단위로 나누어 사용하기도 한다. 러시아에서는 원래는 OIRT 대역에 속하는 65.00 MHz부터 74.00 MHz까지 30 kHz씩 나눠서 FM 라디오 대역으로 사용해 왔는데, 요즘은 국제 표준인 87.5~108 MHz 대역도 혼용하고 있다. 뉴질랜드는 87.5 MHz~110 MHz 대역을 사용한다.
일본의 경우 76~95 MHz 사이에서 100 kHz씩 나눠서 쓴다. 따라서 일본 내수용 FM라디오는 한국에서 사용하기 어렵다. 이런 이유로 일본 내수용 FM라디오 중에서는 외국으로 가져갈 때를 대비하거나 TV의 음성부를 청취할 수 있도록 76~108 MHz까지 모두 커버하는 수신대역을 가진 것이 많다. 과거 일본에서 90~108 MHz 대역은 아날로그 TV에서 사용했기 때문에 덤으로 TV 일부 채널 (일본식 채널 1~3번) 음성청취용으로도 썼었고. 또한 마찬가지로 한국을 비롯한 외국에서 생산된 라디오는 76 MHz부터 87.5 MHz 미만의 범위를 수신할 수 없는 라디오가 대부분이기 때문에 역시 이를 일본에 갖고 가면 정상적인 사용이 불가능하다. 카오디오라면 FM/DMB(원세그)수신 기능이 있는 내비게이션 겸용 외부 셋톱이나 주파수 변환기(원래 카오디오용이긴 하지만 앰프에서도 쓰인다.)를 이용하면 수신할 수 있긴 하다. 그리고 해당 악세사리는 동남아나 오세아니아, 영국같은 일본 내수용 차량/카오디오를 직수입하는 국가에서 보편화되어있다. 2013년 아날로그 TV 방송을 종료하고 나서 남는 대역을 'FM보완중계국'이란 이름으로 AM방송을 들을 수 있도록 하는 정책이 시행되어 이 경우 기존 FM 대역보다 조금 늘어난 94.9 MHz까지 사용하고 있다.
이런 주파수 대역 덕에, 도심에 비교적 가까운 군 부대에서는 군용 FM 무전기로 일부 라디오 주파수를 잡을 수도 있고, 교신 중에 혼선이 되는 경우도 있었다. 물론 기본적으로는 군용 암호화 모듈을 이용해 주파수 도약을 통해 통신을 하기 때문에 (자세한 제원은 여기 적으면 코렁탕을 먹을 수 있기 때문에 작성하기 힘들겠지만) 이런 혼신이 실수로 발생하는 경우는 그다지 없다. 여담으로, 군용 VHF 대역의 중장거리 통신망에서는 PCS와 혼선되는 경우도 생기곤 했다.
이 초단파 대역 전파는 직진성이 강해 건물이나 산 등 중간에 장애물이 있으면 수신 감도가 현저히 나빠진다는 단점이 있다. 더불어 수신 범위도 송신소에서 비교적 가까운 곳으로 한정된다(그래도 수십 km는 되지만). 그래도 VHF 대역 전파는 UHF 대역 이상의 전파에 비해서는 직진성이 그리 강한 편은 아니라서 대전이나 청주 서부지역에서도 흐릿하게나마 관악산 송출 수도권 FM방송을 청취할 수 있는 경우가 더러 있다. 성능이 매우 뛰어난 카오디오를 이용하는 경우에는 TBS 교통방송(95.1 MHz)을 경북 문경이나 대구 서부지역에서도 수신할 수 있다고! 사실 카오디오의 수신성능은 포터블 라디오 따위가 범접할 수준이 아니다 중파, 단파신호에 비해 잡음에 강하며, 창문과 같은 진입 통로가 있다면 오히려 중파보다 실내 침투성이 더 좋다. 콘크리트 건물 안에서 AM방송 실내 수신은 거의 시망이지만 FM방송은 그럭저럭 잡히는 이유.
중파방송에 비해 수신기, 송신기의 구조가 복잡하다는 단점이 있지만, 수신기의 경우 DSP 수신기의 등장으로 회로의 간소화(휴대폰, MP3 플레이어에 내장될 정도로)가 이루어진 상태라 이러한 결점은 사실상 해결되었다고 봐도 된다.[3]
2010년대 현재 명맥만 유지하고 있는(특히 한국, 서유럽) 중파방송(AM방송)과 다르게 FM방송은 여전히 인기가 많은 편이다. 잠재적인 신규 진입자들이 FM방송을 신설하려고 벼르는 정도라지만 수도권 지역의 경우 주파수가 이미 포화다. 중파방송과 다르게 송출 출력이 1/5~1/10 수준밖에 안되어서 송출 비용(특히 전기사용료)이 중파방송에 비해 싸게 먹히고 TV 방송 송출시설과 공유할 수 있다는 장점이 있다.
서울 지하철 내에서는 FM 중계기 덕분에 웬만하면 FM방송 수신이 가능하다. 하지만 FM 중계기가 개설되고 난 후에 개국한 방송은 신호가 중계되지 않아서 수신할 수 없다. 예를 들면 2000년에 완전 개통한 서울 지하철 6, 7[4]호선에서는 FM송출의 역사가 깊은 MBC 표준FM/FM4U나 KBS 1FM/2FM/제1라디오, EBS FM 등은 청취할 수 있지만 개통 직전, 이후에 개국한 KBS 제2라디오(2000년에 표준FM이 개국되었지만 바로 지하철 FM 중계기에 반영하기에는 어려워서)/제3라디오나 SBS 러브FM, CBS 표준FM[5], tbs eFM, YTN 뉴스FM 등은 청취가 불가능한 식. 다만 서울 지하철 2~4호선은 2010년경에 뒤늦게 중계기를 설치한 탓에 2000년 이후에 신설된 FM방송들도 반영되어 국악방송, 원음방송, YTN 뉴스FM, KBS 제2라디오 등도 청취가 가능하다.[7] 이건 2012년 가을에 개통한 서울 지하철 7호선 부천-부평 연장구간[8], 2015, 2018년에 개통한 서울 지하철 9호선 2, 3단계 구간, 2019년 가을에 개통한 김포 도시철도[9]에서도 마찬가지. 참고로 서울 지하철 1호선 지하구간에는 FM중계기가 설치되어 있지만 라디오 신호가 심히 약하다는 문제가 있으며 2~4호선보다 수신 가능한 채널 수가 적다. 서울 지하철 5, 8호선과 한국철도시설공단에서 시공한 구간들도 중계기 설치나 관리가 부실한지 수신 상태가 상당히 불량하거나 아예 청취가 불가능하다. 이와 유사하게, 터널에도 FM 중계기가 설치되어 있다. 보통은 관할 지역의 FM방송국들만 중계하나, 어떤 터널의 FM 중계기는 모든 방송의 신호를 받아 그대로 중계하는 경우도 있다. 게다가 야간에 전리층을 통해 먼 곳으로 전파된 AM방송 신호까지도 그대로 받아서 터널로 재송출하는 충공깽스러운 AM/FM 중계기를 갖춘 터널도 있다.
전 세계적으로 FM 라디오 방송용으로 쓰이는 스테레오 방식은 이른바 FM-AM 스테레오 방식인데, 모노 방송에 비해 잡음에 취약하다는 단점이 있으며, 스테레오 좌-우 신호가 완전히 분리된 것이 아니라 부분적으로 중첩되어 있어서 분리도 면에서 손실이 나는 부분이 있다. 10% 정도 분리도에서 손실된다고 보면 된다. 중첩되는 모습이 마치 MP3 파일 인코딩 설정 중에서 M/S Joint Stereo 방식과 거의 비슷한 중첩 원리로 보면 된다. 미국과 일본 등지의 아날로그 TV 음성다중 방송도 이 방식과 유사하다. 그래서 독일에서 2개의 반송파를 이용한 FM-FM 스테레오 방식(Zweikanalton, A2 Stereo)을 개발했는데, 이 방식은 독일과 대한민국의 아날로그 TV 음성다중용으로 쓰였다. 한국에 이 방식이 도입된 것은 1985년. 1986년 아시안 게임과 88년 서울 올림픽을 앞둔 시기였다. 주로 우리말 더빙된 외화나 일부 뉴스 등에 이용되었다. 스테레오 방송 품질이 FM-AM 방식에 비해 우수하지만 송출장비를 따로 마련해야 하고, 송/수신기의 구성이 비교적 복잡하다는 단점도 있다. 하지만 이는 한국, 일본, 미국, 독일 모두 아날로그 TV 송출이 중단됨으로써 지상파 방송에서는 이제 역사 속으로 사라진 전송 방식이다. 스테레오에 잡음이 들어간 상태의 FM방송을 오디오 파일로 녹음한 다음 오디오 편집 프로그램으로 L+R 음성만 따오고 L-R 음성을 버리는 식으로 추출하면 마치 모노 수신 상태에서 녹음했던 것처럼 깨끗한 음질로 바꿀 수 있다.
FM방송 신호는 0에서 15 kHz까지는 스테레오 좌우 신호가 중첩된 모노 음성신호(이른바 L+R 신호)와 19 kHz 대역에 스테레오 검출용으로 이용되는 파일럿 신호, 스테레오 좌우간 차이를 담은 신호(이른바 L-R)가 38 kHz까지 자리잡는 식으로 구성되어 있다. 재래식 수신기에서는 파일럿 신호가 필터링되지 않고 스피커나 이어폰 음성출력을 통해 그대로 출력되어 카세트 테이프로 녹음할 때 간혹 "삐-" 소리 등의 잡음 문제로 골탕을 먹기도 했지만, DSP 수신기에서는 이러한 파일럿 신호는 수신기 구조상 원천적으로 필터링된다. 그 외에는 RDS, SCA, DARC 용으로 배정할 수 있다. RDS는 원시적인 형태의 데이터 문자 방송이며 아직도 유럽 지역 방송국은 채널 이름이나 간단한 텍스트를 전송하는 데 사용하고 있다. 블라디보스토크, 하바롭스크 등 우리나라와 가까운 시베리아 동부에서도 RDS를 사용하는 방송국이 일부 있으며 국내에서도 KBS순천 제1라디오[10] 등 일부 방송국에서 RDS 신호를 내보내고 있다.# 그래서 유럽 지역 카 오디오에는 RDS 기능이 기본적으로 내장되어 있다. # 유럽 지역 라디오가 아니더라도 산진 ATS-909X, XHDATA D-808 등 일부 라디오 기종에서 RDS를 지원하는 경우가 있다. DARC는 일본 NHK에서 사용했던 데이터 방송이며, 유럽의 RDS보다는 데이터 전송량이 좀 더 많았지만 지금은 잘 사용되지 않는다. SCA는 부수적인 추가 채널을 삽입하는 방식. KBS 제3라디오의 전신인 사랑의 소리 방송이 KBS 제1라디오 97.3 MHz를 통해 이런 식으로 전송된 적 있었다.
나라마다 FM 라디오 방송의 디엠파시스 값이 다른데, 한국과 중국, 북미는 75 μs, 유럽, 일본(과거 아날로그 TV음성부는 75 μs) 등 대부분의 국가는 50 μs이다. 수신하는 전파의 디엠파시스 값과 수신기의 디엠파시스 값이 다르면 고음부에서 약간의 왜곡이 발생한다. 중국산 라디오 상당수가 고음부를 고의적으로 강조하기 위해 수신기의 디엠파시스 값을 지나치게 낮춘 듯한 의혹이 있는 듯 하다. 그런데 막귀한테는 아무런 문제가 되지 않는다. 같은 일본 내수용 라디오라 해도 소니 ICF-M55는 소니 SRF-S27, 파나소닉 RF-ND188RA에 비해 고음부가 좀 강조된 감이 있다.
영국에서는 2015년 이후로 FM, AM방송을 디지털로 전면 전환할 생각은 있는 것 같다. 방송국 수를 늘리기 위한 무리한 수로 인한 음질저하 문제로 디지털 라디오 방송(DAB)에 대한 반감이 특히 영국의 황금귀들 중심으로 점차 생겨나고 있다고는 한다. 그래도 영국 정부를 전면 디지털 전환을 밀어붙일 생각인 모양이다. 하지만 홍콩, 일본 등 일부 국가에서는 오히려 디지털 라디오 방송으로의 전환을 사실상 포기하여 AM방송과 달리 FM방송 자체가 전 세계 단위로 사라지지는 않을 것으로 보인다. 실제로 이런 문제 때문에 대부분의 포터블 DAB 수신기들은 FM방송 대역은 달고 있다.
노르웨이는 세계 최초로 FM 라디오를 전면 없앤다고 발표했다.# 노르웨이는 휴대폰 전파 대역이 부족해서 전면 폐지한 것이다. 2017년부터 노르웨이에서는 전면적으로 FM 라디오가 날아갔다. 대한민국에서도 FM라디오와 전파 대역이 겹치는 휴대폰과 대한민국 국군 통신대역때문에 문제가 많다. 한국의 FM 라디오 대역이 88.1 ~ 107.9 MHz인데 108~110 MHz는 에어밴드로 항공기에서 사용하며 바로 위는 SK텔레콤의 3G 통신 대역이었다. 일본은 76~90 MHz를 사용하는데, 76 ~ 88 MHz는 한국에서는 NTSC-M VHF-Low 5, 6CH음성부와 '''군용 통신전파'''에 해당한다. 이 때문에 일본산 FM라디오를 가지고 한국에서 틀 경우 76 ~ 88 MHz 영역에서 가끔 전파 혼선으로 군대 방송을 도청하는 사건이 되기도 한다.[11]
어쩐지 스마트폰중 FM 라디오가 수신되는 것들은 대한민국으로 들어오면서 DMB로 바뀐다. 하지만, 2018년 3월 이후에 시판하는 기종부터 옛말이 될 것으로 보인다.
2000년대 이후로 특히 수도권 지역은 이미 FM 주파수가 포화되어 신규 방송 개설이 어려운 상황이다. 이러한 포화 문제로 서울 지역에서는 FM 신호가 정말 번잡하여 재래식 FM라디오로는 잡신호가 유입되는 경우가 많다. 잡신호로 인하여 FM 방송 청취가 어려운 경우에는 파나소닉 RF-P50D를 구매하거나 TECSUN PL-606, PL-118과 같은 DSP 수신기를 해외직구해 보자.
마찬가지로 진지하게 FM DX를 하고자 한다면, 재래식 수신기보다 DSP 수신기를 쓰자. DSP 수신기는 FM 성능에서는 재래식에 비해 절대적인 우위를 보이기 때문. TECSUN의 PL-380, PL-606이 많이 추천되는 편.
VHF 대역의 일부를 활용하는데다 송출 방식 또한 아날로그라서 아날로그 TV(VHF)방송과도 연관이 깊다. 대한민국을 기준으로 국내에서 생산되거나 전 세계 대부분 지역을 대상으로 생산된 FM라디오는 대부분이 수신가능 범위를 87.5~108.0 MHz로 두고 있는데, TV 채널 6번의 음성 주파수가 87.75 MHz였기 때문에 87.75 혹은 87.8 MHz로 라디오 주파수를 맞춰놓으면 채널 6번의 음성을 수신할 수 있었다. 예를 들어 서울에서 SBS, 대전, 창원에서는 KBS1, 강릉에서 KBS2, 포항에서 포항MBC TV방송의 수신이 가능했다던가. 이외에도 금성사 등은 아예 VHF TV방송(5~13번, 76~216 MHz)의 음성을 수신할 수 있는 대역의 오디오를 생산, 판매하기도 하였다. 이와 비슷하게 일본에서도 일본식 VHF TV 전 채널의 음성신호를 수신할 수 있는 라디오를 아날로그 TV송출이 종료된 2011년까지 발매하기도 했었다. 물론 아날로그 TV 방송이 완전 종료된 2012년 12월 31일 이후엔 이것도 추억으로만 남게 되었지만. 이런 라디오는 일본으로 들고 가거나 구매할 경우 국내와 일본의 FM방송 전대역(76~95 MHz, 88~108 MHz)을 청취할 수 있다.
대한민국 정부는 DMB 방송과 더불어 FM방송도 재난방송 의무송신 매체로 지정하였다.기사
여담으로 FM 라디오가 원음 그대로 전송해 준다 생각하는 이들이 많은데, 오픈릴 테이프와 LP라는 아날로그 스튜디오 시스템과 UHF 전용무선망(FM방식)을 통한 아날로그식 전송 시스템을 사용하여서 원음이 구현될 수밖에 없던 과거와 달리 현재는 원음이 아니다. 2000년대에 들어서면서 스튜디오, 송출 시스템이 디지털화되면서 디지털 아티팩트가 발생하여 1990년대에 비해 음질이 낮아졌다. 다만 2010년대에 들어서면서 2000년대에 비해서는 약간 나아진 상태. 거의 모든 방송국이 비용과 위치적 문제로 방송국에서 송신국까지 다이렉트로 선을 깔 수 없는 것이 현 시점이고, 완전히 전산화되어 버린 현대의 방송국 관리시스템에서 통합 관리를 실시하기도 간편하다는 점 때문에 주로 KT에서 제공하는 패쇄형 네트워크를 통해 상용 인터넷 회선[12]이나 디지털화 된 UHF 전용무선망(수도권 지역의 경우)을 이용하여 aptX코덱으로 음성을 송신소까지 전송하기 때문. aptX 코덱은 실제로 스마트폰과 블루투스 음성장비를 연결할 때 쓰이는 손실 코덱이다. 따라서 현재의 라디오 음성품질은 무손실 파일을 블루투스 헤드셋으로 듣는 상황 정도의 음질이라 할 수 있다. 물론 방송국 내 스토리지에 저장되어 있는 음원 파일과 스튜디오 안에서는 24비트 혹은 16비트 무손실 파일(KBS와 2014년 이후의 MBC, 그리고 일부 기타 방송국들 한정. 나머지 방송국들은 MP2 파일 사용)을 쓴다. 따라서 현 시점에 라디오 컨텐츠를 과거 수준의 음질로 즐길 수 있는 사람은 방송국 내 직원과 엔지니어, DJ 뿐이라는 것. 이 때문에 주요 방송국들에서는 언제부턴가 스마트폰 대중화와 하이파이 오디오에 대한 관심 증가 등으로 음질에 대한 시청자들의 니즈가 올라간 이후에 주요 방송국들에는 음질에 관한 클레임이 많이 증가했다고 하는 탓인지 수년 내 대부분 방송국~송신소간 전송 품질을 무손실화하고자 하는 계획을 가지고 있다고 한다.
3. 대한민국의 FM 방송국
4. 기타 참조 문서
[1] 다만 AM도 스테레오 방송이 가능하기는 하다. 한국에서도 SBS가 AM 792 kHz에서 스테레오 방송을 한 적이 있었으며, 일본에는 아직도 많은 방송이 AM 스테레오로 송출 중이다. 다만 요즘은 일본마저도 AM 스테레오 방송을 줄이는 추세. 전용 수신기는 벌써 단종.[2] [황규인의 잡학사전]FM 주파수는 왜 전부 홀수로 끝날까?[3] 사실 회로 복잡성 문제는 늦어도 1990년대 중반까지나 통하던 이야기로, 전자 및 정보통신 기술이 그 시절에 비해 넘사벽으로 초고도화된 지금은 없어진 단점이나 마찬가지.[4] 청담~온수 구간. 강북 구간에서는 신호가 많이 불량한 편이며 6호선보다 7호선의 수신 상태가 더 좋은 편이다.[5] SBS 러브FM, CBS 표준FM의 경우 위의 KBS 제2라디오보다 빠른 1998년 말~1999년 초에 표준FM이 개국했음에도 불구하고 중계기 설치 당시에는 채널 인지도가 낮아 반영하기 어려웠는지 청취가 불가능하다.[6] 중계기 설치 초기에는 청취가 가능했으나 무슨 이유인지 현재는 청취 불가능.[7] 하지만 tbs eFM[6]과 중계기 설치와 비슷한 시기에 표준FM이 개국해 바로 반영하기 어려웠던 KBS 제3라디오는 청취가 불가능하다.[8] 여기서는 tbs eFM, KBS 제3라디오 청취가 가능하지만 정작 이 지역을 가청권역으로 하는 경인방송과 경인교통방송은 청취가 불가능하다.[9] 이 쪽은 심지어 KBS춘천 클래식FM도 수신이 가능하다(!)[10] KBS1R_MU[11] 주파수 변환기의 특성상 이런 경우가 자주 일어난다(...)[12] 서울 본국 - 지방국 간 회선망으로 KT의 전용 광케이블망을 쓰기도 한다.