1. 개요
海底케이블 / Submarine Cable[1]Den store Søslange er det, omtalt længst forud i Sange og Sagn. Den er født og baaren, sprungen ud fra Menneskets Snille og lagt paa Havets Bund, strækkende sig fra Østens Lande til Vestens Lande, bærende Budskab hurtig som Lysets Straale fra Solen til vor Jord.
거대한 바다뱀은 노래와 전설에서 훨씬 앞서 언급된 존재다. 그것은 태어나고 운반되었으며 인간의 친절에서 생겨나 바다 밑바닥에 놓여 동쪽 땅에서 서쪽 땅으로 뻗어나가며 태양에서 지구까지 나오는 빛줄기만큼 빠른 속도로 우리에게 메시지를 전했다.
한스 크리스티안 안데르센[2]
거대한 바다뱀은 노래와 전설에서 훨씬 앞서 언급된 존재다. 그것은 태어나고 운반되었으며 인간의 친절에서 생겨나 바다 밑바닥에 놓여 동쪽 땅에서 서쪽 땅으로 뻗어나가며 태양에서 지구까지 나오는 빛줄기만큼 빠른 속도로 우리에게 메시지를 전했다.
한스 크리스티안 안데르센[2]
통신 및 전기의 전송을 위해 바다 아래에 놓는 케이블.
최초의 해저 전신 케이블은 1850년 영국과 프랑스 간에 설치됐다. 대서양에는 1858년 아일랜드와 북아메리카의 뉴펀들랜드 섬 간에 연결되었으나 케이블의 절연 실패[3]로 사용되지 못했다. 최초의 성공적인 상설 대서양 횡단 케이블은 1866년에 설치됐다. 한국에 처음 해저 케이블이 깔린 것도 의외로 구한말 시대였다. 1884년 부산과 나가사키 사이에 전신용 해저 케이블이 처음으로 깔렸고 1885년 거문도 점령 사건 당시에도 영국에서 거문도와 상하이를 잇는 해저 케이블을 부설하였다.# 러일전쟁 때 울진[4]-울릉도에 1904년에, 울릉도-독도-일본에 1905년 건설되었다. 그 뒤로는 소식이 없다가 1980년 11월 일본과 이어지는 해저 케이블이 정식으로 깔리면서 오늘날까지 사용되고 있다.# 의외로 역사가 오래된 기술
19세기에는 해저 케이블의 절연재로 구타페르카(Palaquium gutta) 라는 말레이반도의 열대우림에서 자라는 나무의 수지를 절연재로 사용하였다. 구타페르카는 고무나무의 친척 쯤 되는데 그 수액을 굳히면 고무보다 방수성과 절연성, 가소성인 뛰어나 전기 절연재로서 널리 이용되었다. 1851년 영국과 프랑스 사이의 도버해협 해저케이블 부터 성공적으로 이용되기 시작해 1854년 대서양 횡단 해저케이블 등에도 적용되는 등 강철케이블로 보강한 실용적 해저케이블을 가능하게한 재료이다. 나중에 플라스틱 수지가 발명되어 1940년대 폴리에틸렌 수지가 그 역할을 대체했다.
2. 구조
전력 전송용 구리 전선[5]과 통신용 광 케이블이 있다. 예전에는 통신용에도 구리선 케이블을 사용했으나 현재는 통신용으로는 전송량과 속도에서 이점이 큰 광케이블을 이용해서 해저 케이블을 포설, 매설,운용한다.| 진도-제주 #2 HVDC (제주 2연계 해저 케이블) |
이 사진은 해저 광케이블 사진이다. 저 가느다란 몇 가닥의 광섬유가 이보다 수십~수백 배는 굵은 구리선보다 훨씬 고용량의 데이터를 전송할 수 있다. 이 페이지(티스토리)를 보면 O밴드에서 U밴드까지 수백 THz 대역폭을 가지고 있는 것을 볼 수 있다. 일반적인 구리선의 물리적 주파수전달 한도가 수GHz인것을 고려해보면 그야말로 엄청난 차이다.[6]
위 사진에서 알 수 있듯 광케이블에서 실제 신호를 전달하는 광섬유가 차지하는 부피는 극히 일부에 불과하다. 나머지는 광섬유 보호를 위한 금속, 폴리머 보호층이다. 케이블은 그 중요성 때문에 굉장히 굵고 튼튼하게 제작되지만 망가지는 일이 의외로 잦다. 저인망, 닻 등 어업 활동으로 인해 망가지는 경우가 전체 손상 원인의 약 75%를 차지하며[7] 이외에는 지진, 해저 산사태, 심지어는 상어가 케이블을 물거나 향유고래가 케이블로 장난을 쳐서[8] 망가지거나 일시적인 신호장애를 초래하는 경우도 있다.
별도의 해저 케이블 작업 선박이 존재하며[10], 심해에서는 ROV와 매설기를 사용해 건설 & 수리한다.[11] 천해부 해저 케이블 건설 공사인 경우 미리 준설한 다음 준설한 곳에 해저 케이블을 포설하기도 한다. 추가적으로 사석이나 콘크리트 매트를 쌓기도 하고[12] 해저 케이블을 보호하는 보호재[13]를 조립해 덮기도 한다.
광 케이블 접속기를 이용해 광 케이블 접속하는 작업을 조인팅 작업이라고 하며 그 작업을 하는 인원을 케이블 조인터(Cable Jointer)라고 한다.
3. 해저 광 케이블 연결도
전세계 해저 케이블 지도
전 세계 국제전화와 인터넷의 해외 연결망 트래픽의 약 90% 이상을 해저 광 케이블이 책임지고 있다. 출처에 따르면 전세계의 해저 케이블 트래픽 총 용량[14]은 1,500Tbps[2018년], 아시아태평양의 용량은 430Tbps이다.[2015년]
인공위성의 트래픽은 해저 케이블의 1%도 채 되지 않는다. 속도도 느려서 핑(지연시간)이 중요한 게임 같은 건 꿈도 못 꾸고 그냥 지상에서의 업무와 연락이 끊기지 않는 선에서 만족해야 하는 수준이라고 한다. 그래도 선박이나 항공기, 극지방 등에서는 어쩔 수 없이 사용해야 하기 때문에 수요는 꾸준하다. 단 크루즈선에서의 인터넷 단말기 대여 요금이 분당 500원[17]이고 기내 Wi-Fi 요금이 1시간 1만원, 24시간 2만원인 등 요금은 매우 살인적이다. 그나마 항공기용 인터넷은 지상국을 사용할 수 있기에 24시간권이 위성 인터넷 치고는 매우 합리적인 가격에 속한다. 선박의 경우 연안에서는 지상국과 통신할 수 있지만 원양에서는 위성 인터넷을 사용한다. 최근에는 그냥 저궤도 인공위성을 많이 쏴서 상대적으로 저렴한 인터넷 상품이 출시되고 있다.
| 구분 | 케이블명 | 건설구간 | 시스템 용량 | 거리 | 개통 연도 |
| 국제 | FEA | 한국-일본-홍콩-중동-유럽 등 14개국 | 80G | 28,000 | 1997 |
| SMW-3 | 한국-동북아-동남아-중동-유럽 등 33개국 | 160G | 39,000 | 1999 | |
| APCN2 | 한국-일본-중국-홍콩-타이완-싱가포르-필리핀 | 27.4T | 19,000 | 2001 | |
| KJCN | 한국-일본 | 2.88T | 500 | 2002 | |
| EAC | 한국-일본-중국-타이완-홍콩-필리핀-싱가포르 | 5.1T | 19,800 | 2002 | |
| C2C | 한국-일본-타이완-중국-홍콩-타이완-필리핀-싱가포르 | 7.6T | 17,000 | 2001 | |
| FNAL | 한국-일본-타이완-홍콩 | 12T | 9,800 | 2002 | |
| TPE | 한국-중국-일본-타이완-미국 | 8T | 18,000 | 2008 | |
| APG | 한국-중국-일본-타이완-홍콩-베트남-태국-말레이시아-싱가포르 | 57.6T | 10,400 | 2016 | |
| 국내 | 울릉-육지 | 울릉-호산 | 10G×16 | 159 | 1993 |
| 울릉-육지2 | 울릉-호산 | 10G×16 | 164 | 2016 | |
| 제주-육지2 | 제주-고흥 | 10G×32 | 191 | 1996 | |
| 제주-육지3 | 제주-남해 | 10G×32 | 236 | 2000 | |
| 제주-우도 | 제주-제주(우도) | 3.23 | 2023 |
| 사업자 | 육양국명 | 육양 케이블명 |
| KT | 부산 육양국 | APCN2, KJCN, CUCN |
| 거제 육양국 | FEA, SMW-3, TPE | |
| Dacom Crossing[18] | 태안 육양국 | EAC |
| LG U+ | 부산 육양국 | APCN2, APG |
| 거제 육양국 | SMW-3 | |
| 일진C2C[19] | 부산(수영) 육양국 | C2C |
| 서울국제전화 | 부산 육양국 | FNAL |
위 표에는 없지만 2000년 ‘제7 국제 해저케이블(SEA-ME-WE3)’이 개통되어 미국을 경유하지 않고도 한국과 중동, 유럽 국가들의 인터넷을 초고속으로 연결할 수 있게 되었다.# 2018년에는 한국과 북미가 직결된 총 81.9Tbps 대역폭[20]의 NCP 해저망이 완공되었다.[21] NCP(New Cross Pacific) 컨소시엄은 마이크로소프트가 주도하여 KT, 소프트뱅크 텔레콤, 중화통신, 차이나텔레콤, 차이나모바일, 차이나유니콤도 구성원으로 포함되어 있으며, 이 때문에 KT는 대한민국 유일 북미 직결 해저 케이블 소유주가 되었다. 사실 NCP 완공 이전에도 TPE가 한미 직결 해저 케이블로서 존재했으나 이마저도 한국 통신사 중에서는 KT가 유일하게 지분을 가지고 있다. 그래서 2021년 기준으로도 한국에서 한미 직결 케이블 소유주는 KT뿐이다. KT를 제외한 다른 통신사는 일본과 미국을 잇는 JUS[22]에 지분을 가지고 있기 때문에 일본을 경유해서 북미와 통신하거나 KT 해외 통신사 중 국내 해저 케이블 지분을 보유한 회사와의 계약으로 케이블 대역폭을 임대해서 사용한다. 그래도 LG U+는 APGN2와 APG에 지분을 가지고 있기 때문에 JUS에도 수월하게 연결할 수 있고 대만, 홍콩, 싱가포르 쪽 대역폭도 괜찮게 확보한 상태이고, SK브로드밴드는 2024년 4분기 완공, 2025년 1분기 개통 예정인 SJC2[23]의 지분을 확보했다.
지도를 보면 동아시아 쪽 해저망이 유럽 쪽보다 훨씬 복잡하게 그려져 있는데 이건 육지로 연결되어 있는 유럽과 달리 바다로만 연결할 수 밖에 없는 동아시아의 지리적 특성 때문이다. 때문에 지상 케이블까지 다 표시한 지도를 보면 유럽에 비해 동아시아 쪽 인터넷 망이 압도적으로 고밀도는 아니다. 한편 그 지리적 특성 때문에 유럽 쪽 해저케이블은 죄다 지중해-홍해 라인에 몰려 있는데 이스라엘-하마스 전쟁의 여파로 예멘의 후티 반군이 이 라인을 끊어버리겠다고 계속 엄포를 놓는 중. 참고로 해당 라인으로 전세계 트래픽의 약 20% 정도가 지나간다고 한다.
한국 보유 국제 해저 케이블의 용량이 200Tbps를 돌파했다.
3.1. 광 케이블의 전송시간
해저 광 케이블은 빛을 이용해서 정보를 송수신한다. 진공상태에서의 빛의 속도는 약 300,000km/s로 알려져있고 1000ms(1초)동안 지구를 7바퀴 정도를 돌 수 있다. 이론적으로 지구 반바퀴(둘레의 절반)을 도는데 약 135ms(0.135초)가 걸리는데 대략 한국에서 브라질까지의 거리가 이 정도 된다고 보면 된다.| 경로 | 거리 | 진공상태의 광행시간 | 광섬유에서 광행시간 | 광섬유에서 RTT값 |
| 뉴욕↔샌프란시스코 | 4,148km | 14ms | 21ms | 42ms |
| 뉴욕↔런던 | 5,585km | 19ms | 28ms | 56ms |
| 뉴욕↔시드니 | 15,993km | 53ms | 80ms | 160ms |
| 적도 둘레 | 40,075km | 133.7ms | 200ms | 400ms |
| 진공 및 광섬유에서 신호 지연이미지 | ||||
문제는 광섬유를 통해 지나가는 빛의 속도는 광섬유라는 매질의 밀도에 의한 저항부터 해서 광섬유 속 굴절과 반사 등의 요소로 진공상태 빛의속도보다 약 30~40% 느려진다는 것. 즉, 광섬유를 통해 지구 반바퀴를 도는데는 약 0.2초(200ms), 서울에서 뉴욕까지는 약 0.07~0.1초(70ms~100ms)가 소요된다. 여기서 RTT[24] 값은 2배를 곱해주면 된다. 우리가 흔히 말하는 핑은 이 RTT 값을 말한다.
빛의 속도는 물리적으로 극복할 수 없는 한계이고 통신은 직통이 아니라 각종 ISP + IX서버들을 거쳐서 이루어지는 것을 고려하면 아무리 빨라도 통신 국가 간 거리에 비례해서 지연시간이 생길 수밖에 없다. 즉, 지구 반대편 거리(지구 둘레의 절반)끼리 이루어지는 광통신은 지구 중심을 뚫지 않는 이상[25] 아무리 빨라도 0.1~0.2초 이상의 지연시간이 발생할 수밖에 없다.
4. 사건 사고
해저산맥의 화산 활동 및 지진으로 인해 연결이 끊어지는 사고가 빈번하게 발생해 왔다. 그러나 이러한 사례를 통해 케이블의 내구성을 강화시키면서 현재는 피해를 많이 최소화 시켰다. 2011년 도호쿠 지방 태평양 해역 지진으로 인해 일본과 연결된 수많은 해저 케이블이 손상된 적이 있다. 자세한 것은 링크 참조. 2022년 통가 해저 화산 폭발 당시 해저 케이블선의 이상으로 통가 전체가 통신두절 상태에 빠졌다.2020년부터 발발한 코로나바이러스감염증-19 사태로 사회적 거리두기가 실시되면서 인터넷 컨텐츠로 몰리기 시작하면서 해외망 트래픽 사용량이 급증해 툭하면 해외망 상태가 심각하게 나빠지는 상황이 잦아졌다. 국내 인터넷 회선이였으면 이런 서비스 장애에 대해서는 보상이 이루어지지만 해외망은 보상이 어렵다. 기존 수요에 비해 폭증하면서 해외망에 문제가 생기곤 한다. 이에 대한 대처는 매우 느린 상황이며 업무나 여가 등에서 해외 서버를 이용할 수 밖에 없는 사람들은 심각한 피해를 호소했다. 2022년 이후에는 사회적 거리두기 해제로 트래픽 사용량은 줄었다.
5. 군사적 중요성
21세기 들어 대부분의 인터넷 및 국제전화 통신망이 해저 케이블을 통해 이뤄지면서 군사적인 중요성도 매우 높아졌다. 미국, 러시아, 중국 등 강대국들은 해저 케이블에 손댈 수 있는 특수 장비를 갖춘 원자력 잠수함을 보유 중일 정도다. 이들은 평상시에는 적국의 해저 케이블을 도청하고 유사시에는 해저 케이블을 절단해 적국의 통신망을 마비시키는 작전을 수행한다. 현재 미합중국 해군의 시울프급 잠수함 3번함 '지미 카터'함과 러시아 해군의 하바로프스크급 잠수함, 벨고로드급 잠수함, 팔투스급 잠수정에 이런 장비가 있다고 알려져 있다.해저 케이블을 절단해 통신망을 마비시키는 역할에 무조건 위의 군사용 잠수함이 필요한 것도 아닌 게 2024년 11월, 발트해의 해저 케이블 2곳을 절단한 혐의를 받고 있는 중국 선박 이펑 3호는 닻을 내린 채 180km를 항해해서 해저 케이블을 절단했다.# 자세한 것은 이펑 3호 해저 케이블 절단 사건 문서 참조.
중국이 경제적으로 부상한 후 저렴한 가격으로 해저케이블 포설 시장에 뛰어들었지만 미국 등이 중국의 도청 등을 우려해서 여러 규제 조치로 중국이 국제 해저케이블 시장 참여를 견제하며 방해하고 있다.
6. 관련 문서
- 전기공학
- 정보통신공학과
- 조선해양공학과
- 전선(전기) - 케이블
- 구리
- 변전소 - 변환소[27]
- 전력
- 통신
- 해상풍력발전
- LS그룹
- 대한전선[31]
- 넥상스 (Nexans)
- NKT A/S
- 프리즈미안 (Prysmian)
- ABB
- 알스톰
- 스미토모 그룹
- KDDI
- 산업통상자원부
- 에퀴닉스
- KINX
- DP 선박 (Dynamic Positioning Vessel)[32]
- ROV (Remotely Operated Vehicle)[33]
- Plough (쟁기식 매설기)[34]
- Makai Ocean Engineering[35]
- Winfrog
- Qinsy
[1] Subsea Cable이라고도 한다.[2] 후술할 1866년 대서양 횡단 케이블이 놓여진 이후에 쓰여진 동화 '거대한 바다뱀'의 후반부에 나오는 해저 케이블에 대한 안데르센의 평가 중 일부다. 내용은 바닷속 물고기들이 해저 케이블을 보고 거대한 바다뱀으로 착각하는 내용. 안데르센 하면 마법이 등장하는 옛날 배경 동화들이 떠오르지만 말년에는 산업혁명 시대의 과학 발전과 관련된 동화들을 쓰기도 했다.[3] 정확하게는 절연 자체는 제대로 했으나 케이블의 강도 향상을 위해 절연체 위에 강철을 씌운 것이 문제가 되었다. 이렇게 강철을 씌운 부분이 일종의 축전기로 작용하면서 통신에 사용될 신호가 급속도로 감쇄되어 버린 것이 실패의 원인이라는 게 후에 밝혀졌다.[4] 울진에서 바로 내륙으로 들어가는 게 아니고 원산까지 다시 해저로 간 뒤에 내륙으로 들어갔다. 그래서 일제강점기 언론 보도를 보면 그냥 울진은 생략하고 울릉도-원산 간 전신이라고 묘사하는 경우가 대부분이다.[5] HVDC (High Voltage Direct Current, 초고압 직류송전), 교류일 경우 HVAC (High Voltage Alternating Current, 초고압 교류송전). HVDC는 주로 장거리 송전 (지역 간 연계), HVAC는 단거리 송전에 사용된다.[6] 케이블은 하나지만 여러 주파수로 동시에 데이터를 전송해 전송량을 최대한 극대화한다. 마치 여러 라디오 방송국에서 서로 다른 주파수로 동시에 방송하지만 받는 쪽에서는 특정 주파수의 라디오 방송만 받아볼 수 있는 것과 비슷한 원리다.[7] 그렇기 때문에 일반적인 인식과는 반대로 해저보다는 연안쪽에 두꺼운 케이블을 사용한다.[8] 케이블이 몸에 휘감기는 바람에 물 위로 올라오지 못하고 익사하는 사례도 간혹 있다.[9] 영상 속 상어는 여섯줄아가미상어다.[10] KT 서브마린의 세계로호, 미래로호, 리스폰더호, GL2030 같은 해저 케이블 포설, 매설, 수리 선박 (리스폰더호는 2020년 기관실 화재로 통영시 앞바다에 침몰했다.) 해저 케이블 작업선의 경우 정확한 위치 유지, 이동을 위해서 DP 선박인 경우가 많다. (Dynamic Positioning Vessel)[11] 케이블 작업용 ROV (Work Class Remotely Operated Vehicle / 케이블 쟁기식 매설기 (Plough)[12] Rock Berm, Rock Dumping 등[13] UP 파이프, 주철관, 주강관 등[14] maximum 대역폭[2018년] [2015년] 2015년 기준이다.출처[17] 시간으로 환산한다면 1시간당 3만원[18] LG U+와 텔스트라(Pacnet)의 합작회사로 LG U+의 자회사이다.[19] 현재 회사가 텔스트라에 넘어갔으며 회사명도 텔스트라네트워크앤비즈니스서비스코리아(주)로 변경되었다.[20] 한국이 전부 쓰는 대역폭이 아닌 한, 중, 미 등 케이블이 직결된 국가끼리 나눠쓰는 대역폭의 총량.[21] 영문 기사[22] Japan-U.S. Cable Network[23] Southeast Asia-Japan Cable 2, 한국-일본-중국-대만-홍콩-말레이시아-싱가포르, 이쪽은 반대로 KT와 LG U+가 투자 참여 자체를 안 했다.[24] Round trip time. 설명[25] 지구 중심을 지난다고 해도 빛의 속도로 약 0.07초가 소요된다. 물론 실제로 지구 중심을 관통해 연결하는 것은 사실상 불가능하다. 뚫을 수단이 있더라도 온도와 압력을 버틸 케이블이 없다.[26] 케이블 조인터 (Cable Jointer)들이 이 장비를 이용해 광케이블을 접속시킨다.[27] 장거리 송전인 경우 주로 초고압 직류 송전 (HVDC - High Voltage Direct Current)을 사용하는데 교류를 직류로 바꿔서 송전한 다음 반대쪽에서 다시 교류로 바꾸기 위해서는 변환소가 필요하다.[28] 동해시의 동해항 인근에 해저 케이블 임해공장이 있다. 해저 케이블 제조에서 시공까지 턴키 솔루션을 제공할 수 있는 전 세계에서 몇 없는 회사이다.[29] 前 KT서브마린. 해저 케이블 작업 선박인 세계로호, 미래로호, GL2030을 보유 하고 있다. (과거에는 바다로호 라는 선박도 있었으며, 2015년에 덴마크 MAERSK사 로부터 인수한 리스폰더호는 2020년 기관실 화재로 통영시 앞바다에 침몰했다.) SMD (Soil Machine Dynamics)의 3M Plough, QT1500 Trenching ROV와 T800 ROV 보유[30] 해저 케이블 포설선인 GL2030을 KT서브마린에 390억원에 양도했다. 2023년 청산이 결정되었다.[31] 해저 케이블 임해공장을 당진시에 건설 중에 있다. 최근에 6200톤급 DP2 해저 케이블 포설선(CLV, Cable Laying Vessel)을 매입했다.[32] 세계로호, 미래로호, GL2030, 리스폰더호, 아라온호, 현대 프론티어호, 장영실호, 이사부호, 탐해3호, 엔담호, 지오뷰 DP-1호 등[33] Observation Class ROV, Light Work Class ROV, Heavy Work Class ROV[34] 주로 신규 해저 케이블 건설 공사 때 사용한다.[35] Makai Plan, Makai Lay