광 컨버터와 광케이블, 싱글모드·멀티모드 차이와 100m 넘는 랜 연결

요약
광 컨버터(미디어 컨버터, Media Converter)는 랜선의 전기 신호를 빛 신호로 바꿔 광케이블로 보내 주는 장치입니다.
UTP 랜선은 한 구간이 100m를 넘을 수 없어서 동 사이·건물 사이 연결이나 낙뢰가 걱정되는 옥외 구간에 광케이블을 씁니다.
이 글에서는 싱글모드와 멀티모드의 코어 지름(9µm 안팎과 50·62.5µm), 파장, 규격별 전송 거리를 표로 비교합니다. 이어서 SC·LC 커넥터 구분과 미디어 컨버터 구성 방법, 광 손실 계산 예시까지 정리합니다.

공장 본관 서버실에서 200m 떨어진 창고동 냉장실에 온도 센서 게이트웨이를 붙여야 하는 상황이 흔합니다. 랜선을 그대로 200m 끌고 가면 링크가 잡혔다 끊겼다 하거나 아예 연결되지 않습니다. 중간에 스위치를 하나 넣으면 해결되지만 그 스위치에 전원을 넣을 곳이 없거나 옥외 구간이라 설치가 어려운 경우가 많습니다.

건물과 건물을 구리선으로 잇는 일에는 거리 말고 다른 문제도 있습니다. 두 건물의 접지 전위가 다르거나 근처에 벼락이 치면 랜선을 타고 들어온 서지가 스위치와 게이트웨이를 함께 망가뜨립니다. 이런 구간에 광케이블과 광 컨버터를 쓰면 거리와 낙뢰 문제를 한꺼번에 줄일 수 있습니다.

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1. 랜선 100m 한계는 왜 생길까?

이더넷 구리선 규격(IEEE 802.3의 100BASE-TX·1000BASE-T)은 한 구간 최대 길이를 100m로 정합니다. 구내 배선 규격인 ANSI/TIA-568은 이 100m를 벽 속 고정 배선 90m와 양쪽 패치 코드 합계 10m로 나눠 설계하도록 합니다.

거리가 길어질수록 신호가 약해지고(감쇠) 선끼리 간섭(누화)이 커지며 신호 도착 시간도 늦어집니다. 100m를 조금 넘겨도 연결되는 경우가 있지만 온도·노이즈 조건이 나빠지면 패킷 손실이 생기고 센서 데이터가 중간중간 비는 원인이 됩니다. 랜선 규격과 결선은 랜선 제작 방법 글을 참고하면 됩니다.

2. 광 컨버터와 광케이블이란?

광케이블은 유리 섬유 속으로 빛을 보내 데이터를 전달하는 케이블입니다. 빛이 지나가는 가운데 부분을 코어(Core), 그 바깥을 감싸 빛을 안쪽으로 반사하는 층을 클래딩(Cladding)이라고 하며 클래딩 바깥지름은 싱글모드·멀티모드 모두 125µm로 같습니다.

광 컨버터는 스위치의 RJ45 포트에서 나온 전기 신호를 레이저나 LED 빛으로 바꾸고 반대편 광 컨버터가 다시 전기 신호로 되돌립니다. 그래서 광 컨버터는 보통 양 끝에 한 대씩, 두 대가 한 쌍으로 들어갑니다. 스위치에 SFP 슬롯이 있으면 그쪽은 광 모듈(SFP)을 꽂아 광 컨버터 한 대를 줄일 수 있습니다.

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3. 싱글모드와 멀티모드의 차이는?

3-1. 구조와 빛이 지나가는 방식

싱글모드(SMF, Single-Mode Fiber)는 코어 지름이 8~10µm 정도로 아주 가늘어서 빛이 거의 한 경로로만 지나갑니다. 경로 차이에 따른 신호 퍼짐이 적어 수 km~수십 km 전송에 씁니다. 멀티모드(MMF, Multi-Mode Fiber)는 코어가 50µm 또는 62.5µm로 굵어서 빛이 여러 경로로 나뉘어 지나가고 경로마다 도착 시간이 달라 거리가 길어질수록 신호가 퍼집니다.

멀티모드는 등급을 OM1~OM5로 나누는데 OM1은 62.5µm, OM2부터는 50µm 코어를 씁니다. 외피 색으로도 대략 구분할 수 있어서 싱글모드는 노란색, OM1·OM2는 주황색, OM3·OM4는 아쿠아색 외피를 주로 씁니다.

항목	싱글모드 (SMF)	멀티모드 (MMF)
코어 / 클래딩	약 9µm / 125µm (9/125)	50µm 또는 62.5µm / 125µm
주 사용 파장	1310nm, 1550nm	850nm, 1300nm
등급 표기	OS1, OS2	OM1~OM5
외피 색 (일반)	노란색	주황색(OM1·OM2), 아쿠아색(OM3·OM4)
전송 거리	수 km~수십 km	수백 m~2km
주 사용처	건물 사이, 단지 간 연결	건물 안 층간, 서버실 안

3-2. 이더넷 규격별 전송 거리

같은 광케이블이라도 어떤 이더넷 규격의 광 모듈을 쓰느냐에 따라 갈 수 있는 거리가 달라집니다. 아래 표는 IEEE 802.3 규격에서 정한 대표적인 최대 거리입니다. 제품에 따라 이보다 긴 거리를 지원하는 모듈도 있으니 실제 거리는 모듈 사양서로 확인합니다.

규격	파장	케이블	최대 거리
100BASE-TX (비교용)	-	UTP 랜선	100m
100BASE-FX	1300nm	멀티모드	2km (전이중)
1000BASE-SX	850nm	멀티모드 OM1 / OM2	275m / 550m
1000BASE-LX	1310nm	싱글모드	5km
10GBASE-SR	850nm	멀티모드 OM3	300m
10GBASE-LR	1310nm	싱글모드	10km

그림 2. IEEE 802.3 규격의 대표 최대 거리이며 실제 거리는 모듈 사양서로 확인합니다.

그림 2는 위 표의 최대 거리를 막대로 비교한 것입니다. UTP 랜선 100m에 비해 멀티모드 1000BASE-SX(OM2)는 550m, 100BASE-FX는 2km, 싱글모드 1000BASE-LX는 5km, 10GBASE-LR은 10km까지 갈 수 있습니다.

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4. SC와 LC 커넥터는 어떻게 다를까?

광 커넥터는 광섬유 끝을 고정하는 원통 부품(페룰, Ferrule)의 크기로 구분합니다. SC는 지름 2.5mm 페룰, LC는 1.25mm 페룰을 씁니다. 독립형 광 컨버터와 광 분배함에는 SC가 많고, SFP 모듈과 고밀도 패치 패널에는 크기가 작은 LC가 주로 쓰입니다.

끝면 연마 방식도 맞춰야 합니다. 일반 이더넷 장비는 UPC(파란색 커넥터)를 많이 쓰고, APC는 끝면을 8도 기울여 연마한 방식으로 보통 초록색 커넥터를 씁니다. UPC와 APC를 맞물리면 끝면이 제대로 붙지 않아 손실이 커지고 커넥터가 상할 수 있습니다.

구분	SC	LC
페룰 지름	2.5mm	1.25mm
결합 방식	밀어 끼우는 사각형 푸시풀	걸쇠(래치) 고정, 2심을 묶은 듀플렉스형이 많음
주 사용처	독립형 광 컨버터, 광 분배함	SFP 모듈, 스위치, 고밀도 패치 패널
서로 연결할 때	SC-LC 변환 패치 코드를 쓰되 모드(싱글·멀티)와 연마 방식(UPC·APC)이 같은 것을 고릅니다

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5. 미디어 컨버터는 어떻게 구성할까?

그림 1. 양쪽 미디어 컨버터는 모드·속도·파장·커넥터를 똑같이 맞춘 한 쌍으로 구성합니다.

그림 1은 본관과 떨어진 동을 잇는 가장 흔한 구성입니다. 본관 스위치의 RJ45 포트에서 UTP 패치 코드로 미디어 컨버터 A에 연결하고 A에서 나온 빛은 광케이블을 타고 다른 동의 미디어 컨버터 B로 갑니다. B는 다시 UTP로 현장 스위치나 센서 게이트웨이에 연결합니다. 옥외 광케이블은 보통 양쪽 건물의 광 분배함(FDF)에서 끝나고 분배함과 컨버터 사이는 광 패치 코드로 잇습니다.

광 컨버터 한 쌍을 고를 때는 아래 항목을 양쪽이 똑같이 맞춰야 합니다. 하나라도 다르면 링크가 아예 올라오지 않는 경우가 대부분입니다.

• 모드 : 싱글모드 컨버터에는 싱글모드 케이블, 멀티모드 컨버터에는 멀티모드 케이블
• 속도 : 100Mbps 컨버터와 1Gbps 컨버터는 서로 통신하지 않습니다
• 파장과 심선 수 : 2심(송신·수신 각 1가닥)형은 같은 파장끼리, 1심(BiDi)형은 송신 파장이 서로 엇갈리는 A형·B형을 한 쌍으로
• 커넥터 : SC·LC 형태와 UPC·APC 연마 방식

현장 쪽 컨버터에는 전원이 필요하므로 콘센트 위치를 미리 확인하고 센서 데이터가 끊기면 안 되는 곳이라면 컨버터 전원도 UPS에 연결합니다. 현장 장비를 랜선 한 가닥으로 전원까지 받고 싶다면 PoE 출력 기능이 있는 컨버터를 쓸 수 있으며 PoE 규격은 PoE 기술 표준 글에 정리되어 있습니다.

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6. 건물 사이와 낙뢰 구간에 광을 쓰는 이유는?

광섬유는 유리라서 전기가 통하지 않습니다. 그래서 두 건물의 접지가 전기적으로 분리되고 건물 사이 접지 전위 차이나 벼락 때 땅을 타고 번지는 서지가 케이블을 따라 장비로 들어오지 않습니다. 옥외에 길게 깔린 구리 랜선은 근처 낙뢰로 유도 전압이 생기기 쉬워서 양쪽 스위치 포트가 함께 고장 나는 일이 생깁니다.

다만 옥외 광케이블 중에는 쥐·충격을 막는 금속 외장이나 금속 보강선이 든 제품이 있습니다. 이 금속 부분은 건물 인입부에서 접지해야 하며 금속이 없는 비금속 광케이블을 쓰면 이 걱정이 줄어듭니다. 광 컨버터의 전원선은 여전히 구리이므로 전원 쪽 서지 대책은 따로 둡니다. 서지 보호기 종류와 설치 위치는 서지 보호기(SPD) 글에서 확인할 수 있습니다.

무선으로 건물 사이를 잇는 방법도 있지만 장애물·날씨에 따라 품질이 흔들립니다. 유선과 무선 방식의 장단점은 LAN·WiFi·LoRaWAN·LTE 비교 글을 참고하면 됩니다.

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7. 광 손실은 어떻게 계산할까?

광 링크가 제대로 동작하려면 케이블·커넥터·접속점에서 생기는 손실의 합이 광 모듈이 감당할 수 있는 손실 한도(파워 버짓, Power Budget)보다 작아야 합니다. 계산식은 다음과 같습니다.

총 손실 = (케이블 감쇠 계수 × 길이) + (커넥터 쌍 수 × 커넥터 손실) + (융착 접속 수 × 접속 손실)

예를 들어 싱글모드 광케이블 1.5km로 두 건물을 잇는다고 해 보겠습니다. 케이블 사양서의 감쇠 계수가 1310nm에서 0.5dB/km이고, 양쪽 분배함의 커넥터 2쌍은 TIA-568.3-D 설계 상한인 쌍당 0.75dB, 융착 접속 2곳은 곳당 0.3dB로 잡습니다.

항목	계산	손실
케이블	0.5dB/km × 1.5km	0.75dB
커넥터	0.75dB × 2쌍	1.50dB
융착 접속	0.3dB × 2곳	0.60dB
합계	0.75 + 1.50 + 0.60	2.85dB

여기에 노화·재접속에 대비한 여유를 3dB 정도 더하면 약 5.85dB가 됩니다. 사용할 광 모듈의 송신 출력과 수신 감도 차이(파워 버짓)가 이 값보다 크면 여유 있게 동작합니다. 반대로 너무 짧은 거리에 장거리용 모듈을 쓰면 수신 쪽 빛이 지나치게 세서 오류가 날 수 있으니 이때는 감쇠기를 넣거나 거리에 맞는 모듈을 고릅니다.

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8. 광 연결에서 자주 생기는 문제와 해결

증상	흔한 원인	점검·조치
광 링크 표시등이 안 켜짐	송신·수신 가닥이 엇갈리지 않고 같은 쪽끼리 연결됨	한쪽 패치 코드의 두 가닥을 서로 바꿔 꽂음
광 링크는 켜지는데 통신 안 됨	컨버터와 스위치 포트 속도·이중 방식 불일치	스위치 포트 속도를 컨버터에 맞춰 고정
1심(BiDi) 연결이 안 됨	A형끼리 또는 B형끼리 짝지음	모델명의 A·B 표기를 확인해 한 쌍으로 교체
간헐적 끊김, 오류 증가	커넥터 끝면 오염, 케이블 과도한 굽힘	전용 클리너로 끝면 청소, 굽힘 반경 확인
반대편 장애를 알 수 없음	광 구간이 끊겨도 UTP 쪽 링크는 살아 있음	링크 장애 전달(LFP) 기능이 있는 컨버터 사용

광 커넥터 끝면은 먼지 한 톨에도 손실이 크게 늘어납니다. 사용하지 않는 포트와 커넥터에는 보호 캡을 씌워 두고 레이저 빛이 나오는 포트를 눈으로 들여다보지 않습니다.

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9. 관련 산업용어

■ SFP (Small Form-factor Pluggable)
스위치나 컨버터에 꽂아 쓰는 작은 광 모듈입니다. 모듈만 바꿔 싱글모드·멀티모드, 전송 거리를 고를 수 있습니다.

■ 융착 접속
광섬유 두 가닥을 열로 녹여 이어 붙이는 방법입니다. 옥외 광케이블을 분배함의 피그테일과 이을 때 씁니다.

■ 광 분배함 (FDF, Fiber Distribution Frame)
건물로 들어온 광케이블을 정리하고 커넥터로 끝맺는 함입니다. 장비와는 광 패치 코드로 연결합니다.

■ BiDi (양방향 1심)
파장을 나눠 광섬유 한 가닥으로 송신과 수신을 함께 하는 방식입니다. 남는 심선이 적을 때 유용합니다.

10. 자주 묻는 질문

Q. 랜선 100m 넘으면 아예 안 되나요?
규격상 보장되지 않습니다. 짧게 넘기면 연결되는 경우도 있지만 온도·노이즈에 따라 끊김이 생길 수 있어 100m를 넘는 구간은 중간 스위치나 광 연결로 나눕니다.

Q. 싱글모드 컨버터에 멀티모드 케이블을 써도 되나요?
아니요. 코어 지름과 파장이 달라 손실이 커지고 대부분 링크가 올라오지 않으므로 양쪽 컨버터와 케이블의 모드를 하나로 맞춥니다.

Q. 광 컨버터는 꼭 2대가 필요한가요?
보통은 그렇습니다. 한쪽 스위치에 SFP 슬롯이 있으면 그쪽은 광 모듈로 대신해 컨버터 1대로 구성할 수 있습니다.

Q. SC 커넥터와 LC 커넥터를 연결할 수 있나요?
네. SC-LC 패치 코드를 쓰면 되고 이때 모드와 UPC·APC 연마 방식이 같은 제품을 고릅니다.

Q. 광케이블이면 낙뢰 걱정이 없나요?
광섬유로는 서지가 넘어오지 않습니다. 다만 금속 외장이 있는 광케이블은 인입부 접지가 필요하고 컨버터 전원선 쪽 서지 대책은 따로 해야 합니다.

Q. 새로 깔 때 싱글모드와 멀티모드 중 무엇이 좋나요?
건물 사이처럼 수백 m 이상이거나 나중에 속도를 올릴 가능성이 있으면 일반적으로 싱글모드를 고릅니다. 건물 안 짧은 구간에 이미 멀티모드 장비가 많다면 멀티모드를 이어 쓰는 편이 간단합니다.

11. 마무리

UTP 랜선은 한 구간 100m(고정 배선 90m + 패치 코드 10m)가 한계라서 동 사이·건물 사이 연결에는 광케이블과 광 컨버터를 씁니다. 싱글모드는 9µm 안팎의 가는 코어로 수 km 이상, 멀티모드는 50·62.5µm 코어로 수백 m~2km 구간에 맞습니다. 광섬유는 전기가 통하지 않아 건물 간 접지를 분리하고 낙뢰 서지가 넘어오는 길을 끊어 줍니다. 양쪽 컨버터의 모드·속도·파장·커넥터를 똑같이 맞추고 광 손실 합계가 모듈 파워 버짓 안에 드는지 미리 계산해 두는 것을 꼭 기억해 두면 좋습니다.

참고 기준 : IEEE 802.3 (이더넷 규격 — 100BASE-TX·1000BASE-T·100BASE-FX·1000BASE-SX/LX·10GBASE-SR/LR), ANSI/TIA-568.1 (구내 통신 배선), ANSI/TIA-568.3-D (광섬유 배선 및 부품), TIA-598 (광케이블 색상 표기)

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