전문 육상 이동 무선(Land Mobile Radio, LMR)은 소비자용 라디오가 아닙니다. 버튼 하나로 즉시 송신하고, 교대 근무 내내 수신하며, 통화 사이의 빈 시간에는 최소 소비로 대기해야 하고, 비, 먼지, 차량, 폭발 위험 환경에서 사용되는 경우가 많습니다. 배터리를 올바르게 선택하려면 먼저 전류가 어디로 흐르는지 이해해야 합니다. 본 글은 전문 무선에 관한 새 시리즈의 첫 글입니다. 마이크에서 안테나 커넥터까지의 신호 경로, 대기·수신·송신의 세 가지 전기 상태, 업계에서 사용하는 5-5-90 동작 사이클, P25·TETRA·DMR 3대 디지털 표준, 견고성과 본질안전 요건을 설명합니다. 마지막으로 니켈카드뮴(NiCd)과 리튬이온(Li-ion)에 대한 밀폐형 니켈수소(NiMH) 배터리 팩의 역할을 정직하게 구분합니다. 전류 값은 이름을 밝힌 특정 장비의 기술 자료에서 가져왔습니다. 외삽한 사용 시간은 모두 예시로 표시하며, 한 무전기의 값을 다른 기기에 그대로 적용할 수는 없습니다.
핵심 1. 휴대용 LMR 무전기에는 소비 전력이 크게 다른 세 가지 전기 상태가 있습니다. 대기는 통화 사이의 휴지 상태로, 기기는 송신이나 시그널을 기다리며 채널을 감시만 합니다. 수신에서는 수신기, 스피커, 화면이 작동합니다. 송신에서는 푸시투토크(push-to-talk, PTT) 버튼을 누를 때 최종단 파워 앰프에 큰 전류 펄스가 공급됩니다. 아래 수치는 제조사 자료에 있는 구체적 모델에 해당하며 보편적인 값이 아닙니다.
핵심 2.5-5-90 동작 사이클은 사용 시간에 관한 업계 기준입니다. 송신 5%, 수신 5%, 대기 90%를 의미합니다. Hytera, Icom, Motorola, Kenwood는 배터리 설명에서 이 프로파일을 사용하며 학술 문헌에도 등장합니다. 두 제조사의 값을 비교하기 전에 동일한 동작 사이클과 동일한 온도를 확인해야 하며, 그렇지 않으면 비교가 의미가 없습니다.
핵심 3. 전문 무선을 지배하는 3대 디지털 표준은 북미 공공안전의 P25(TIA-102), 인프라 중심이며 트렁킹에 적합한 TETRA(ETSI EN/TS 300 392, 주로 유럽), 그리고 기존 협대역 설비를 재사용할 수 있어 비용이 낮은 DMR(ETSI TS 102 361)입니다. 오래된 아날로그 방식도 단순한 일반 네트워크에 남아 있습니다.
핵심 4. 견고성과 본질안전은 다른 수준의 요건입니다. IEC 60529 보호 등급은 IP67(방진 및 일시적 침수)과 IP68(장시간 침수, 예를 들어 Hytera PT890Ex는 2m에서 4시간)에 이릅니다. MIL-STD-810은 온도, 낙하, 진동, 기타 환경 충격을 포함합니다. 폭발 위험 구역에서는 ATEX와 IECEx(IEC 60079), 그리고 Ex ib 같은 보호 방식이 추가됩니다.
핵심 5. 배터리 단계에는 고유한 표준이 있습니다. 밀폐형 니켈수소 셀은 성능에 대해 IEC 61951-2, 안전에 대해 IEC 62133-1(니켈 계열 부분)으로 검증됩니다. 배터리 팩은 UN 3496(강알칼리 전해질을 포함하는 배터리)로 운송되고, IATA A199 특별 규정은 니켈수소가 리튬 화물 제한을 받지 않음을 확인합니다. Weijiang은 밀폐형 니켈수소 셀과 니켈수소 배터리 팩을 제조하며, 니켈카드뮴이나 리튬이온 셀을 생산하지 않고, 무전기 제조사의 모든 정품 배터리를 대체한다고 주장하지 않습니다.
운용자가 말하면 마이크는 소리를 약한 전기 신호로 변환합니다. 음성 회로가 이를 증폭하고 필터링하며, 변조기가 반송파에 싣고, 최종단 파워 앰프(PA)가 송신 전력까지 높여, 정합 네트워크를 거쳐 안테나로 보냅니다. 송신 시 큰 전류를 끌어다 쓰는 것은 바로 이 최종단 앰프입니다. 경로의 나머지 부분은 비교적 적은 에너지를 사용합니다. 수신에서는 경로가 반대가 됩니다. 안테나가 고주파 신호를 받고, 입력 필터와 저잡음 전치 증폭기가 처리하고, 복조기가 음성을 복원하며, 오디오 앰프가 스피커를 구동합니다.
대기 시에는 두 경로 모두 완전히 작동하지 않습니다. 수신기는 절전 감시 모드를 유지하여 수신되는 송신이나 시스템 시그널이 기기를 깨울 수 있게 하고, 송신기, 화면, 백라이트, 대부분의 처리는 꺼져 있거나 간헐적으로 작동합니다. 따라서 대기 소비는 낮지만 0은 아니며, 시간의 90%를 차지하기 때문에 여기의 작은 차이가 전체 사용 시간에 영향을 줍니다.
또한 소비는 제조사가 마음대로 정할 수 있는 상태가 아닙니다. 송신 전력(1 W, 2.5 W, 5 W, 6 W), 볼륨, 화면 백라이트, 디지털 또는 아날로그 모드, 기기가 단순한 직접 모드(Direct Mode, DMO)에서 작동하는지 트렁킹 네트워크를 경유(Trunked Mode, TMO)하는지에 따라 달라집니다. 따라서 아래 값은 항상 기기와 그 작동 조건에 연결되어 있습니다.
| 상태 | 소비(특정 장비) | 이 상태에서 작동하는 부분 |
|---|---|---|
| 대기 | 300 mA(Icom IP-M60); 100 mA(Standard Horizon HX210E, 7.4 V); 65 mA 이하(Retevis RA85) | 수신기가 감시 모드, 시스템 시그널; 송신기와 화면은 대부분 꺼짐 |
| 수신 | 최대 볼륨에서 520 mA(Icom IP-M60); 330 mA(HX210E); 450 mA 이하(RA85) | 수신기, 복조기, 오디오 앰프와 스피커, 화면과 백라이트 |
| 송신, 고출력 | 5 W에서 1.6 A(Icom IP-M60); 6 W에서 1.6 A(HX210E); 전형적인 Kenwood 7.4 V 무전기에서 약 2.0 A | 최종단 앰프가 고주파 전력을 출력; 안테나 정합과 변조기 작동 |
| 송신, 중출력 | 2.5 W에서 1.0 A(HX210E) | 최종단 앰프 전류 감소; 동일 경로, 출력 전력은 작음 |
| 송신, 저출력 | 1 W에서 0.7 A(HX210E) | 최종단 앰프가 절전 모드; 단거리와 실내에 적합 |
| 대기, 일반적 경향 | 기기에 따라 수십에서 수백 mA 수준 | 감시와 시그널만; 가장 낮은 연속 상태지만 장기 영향이 큼 |
| 송신, 일반적 경향 | 1~2 A의 짧은 펄스, 다만 시간의 약 5%만 | 가장 높은 순간 소비, 짧은 시간; 팩 임피던스가 전압 강하를 제한해야 함 |
5-5-90 동작 사이클은 합의된 조합이지 물리 법칙이 아닙니다. 전형적 사용자가 기준 1시간 중 5%의 시간(3분)을 송신, 5%를 수신, 나머지 90%(54분)를 대기로 보낸다고 가정합니다. 이 프로파일은 공공안전과 전문 네트워크 실무에서 나왔고, 대형 제조사들은 배터리 값을 비교 가능하게 하는 공통 언어로 사용합니다. Hytera는 사양을 비교하기 전에 동일 동작 사이클과 동일 온도를 확인하라고 명확히 강조합니다.
트렁킹 작동은 상황을 바꿉니다. TETRA 등 자원 공유 네트워크에서 기기는 등록 및 등록 해제, 셀 선택, 트래픽 슬롯 할당 등의 시그널을 인프라와 끊임없이 교환합니다. 이 추가 부하는 인프라가 없는 직접 모드에는 존재하지 않습니다. 따라서 TMO 사용 시간은 DMO보다 짧은 경우가 많지만, 방향이 모든 기기에서 보장되는 것은 아닙니다. 단일 예로 Hytera는 PT890Ex에 대해 5-5-90에서 TMO 22시간, DMO 20시간을 제시합니다. 일반화하지 말고 제조사 값을 읽어야 함을 보여줍니다.
세 표준 모두 음성을 디지털화하고 협대역 채널을 사용하지만, 네트워크 구조, 채널 분할, 사용 상황이 다릅니다. P25는 미국 통신산업협회(TIA-102)의 표준으로 북미 공공안전을 대상으로 합니다. Phase I은 12.5 kHz 채널에서 FDMA로 작동하고, Phase II는 반송파당 두 개 타임슬롯(TDMA)을 사용해 스펙트럼 효율을 높입니다. TETRA는 ETSI(EN/TS 300 392)에서 나왔고, 25 kHz 채널에 4개 슬롯을 배치하고 pi/4-DQPSK로 변조하며, 처음부터 인프라와 트렁킹을 중심으로 설계되었습니다. 강력하지만 복잡하고 더 비쌉니다. DMR(ETSI TS 102 361)은 12.5 kHz 채널을 두 개 슬롯으로 분할(6.25 kHz 상당)하고, 세 계층(Tier I 면허 불필요, Tier II 상업 및 공공안전, Tier III 트렁킹)이 있으며, 기존 협대역 설비를 재사용할 수 있어 마이그레이션이 경제적입니다.
| 표준 | 채널 및 네트워크 모델 | 전형적 사용 상황 |
|---|---|---|
| P25(TIA-102) | Phase I FDMA 12.5 kHz; Phase II 2슬롯 TDMA; 일반 및 트렁킹 | 북미 공공안전, 업무용 무선, 기관 간 상호 운용 |
| TETRA(ETSI EN/TS 300 392) | 25 kHz 내 4슬롯 TDMA, pi/4-DQPSK; 인프라 중심 트렁킹 네트워크 | 유럽과 여러 지역의 서비스·기관, 고가용 음성과 데이터 |
| DMR(ETSI TS 102 361) | 12.5 kHz 내 2슬롯 TDMA(6.25 kHz 상당); Tier I/II/III | 상업 및 전문 무선, 기존 협대역 설비 위 경제적 마이그레이션 |
| 아날로그(구형) | 단순 협대역 채널, 슬롯 없음; 주로 일반 방식 | 단순 기존 네트워크와 하위 호환; 점차 디지털로 대체 |
소방, 구조, 산업용 무전기는 사무 기기가 결코 겪지 않는 상황에 견뎌야 합니다. IEC 60529 보호 등급은 먼지와 물의 침입을 설명합니다. IP67은 방진과 일시적 침수 보호, IP68은 정해진 조건에서 장시간 침수, 예를 들어 Hytera PT890Ex는 깊이 2m에서 4시간입니다. MIL-STD-810은 온도 사이클, 습도, 낙하, 진동, 먼지, 비를 포함하는 군사 시험 방법의 모음입니다. 채택된 방법과 그 가혹도는 제조사에 따라 다르므로 사양에서 확인해야 합니다.
석유·가스, 화학, 광업 등 폭발 위험 구역에서는 견고한 케이스만으로 충분하지 않습니다. 기기 자체가 발화 가능한 스파크나 표면 온도를 생성해서는 안 됩니다. ATEX(유럽)와 IECEx(국제, IEC 60079)는 본질안전을 규제하며, 예를 들어 Ex ib 보호 방식, IIA·IIB·IIC 가스 그룹, M2/Mb 광산 등급이 있습니다. 브라질에서는 INMETRO가 추가됩니다. Motorola MOTOTRBO R7Ex나 Hytera의 ATEX 무전기 같은 기기는 승인된 배터리와 함께 완전한 본질안전 조립체로 인증됩니다. 무전기의 전자기 적합성은 EN 301 489 등을 따릅니다.
니켈카드뮴은 세 화학 중 가장 오래되었습니다. NiCd 셀은 1899년에 개발되었고, 깊은 방전과 넓은 온도 범위에 견디며, 수명이 길고 저렴하며 매우 견고하지만, 메모리 효과가 강하고 유독한 중금속 카드뮴을 포함합니다. 유럽연합에서는 소비자용 NiCd 셀이 대부분 금지되었으며, 의료 기기, 비상·경보 조명, 충전식 공구 등은 예외입니다. 니켈수소는 수소저장합금 음극을 사용하고, 같은 부피에서 NiCd의 2~3배 용량을 제공하며, 방전 종료 직전까지 1.2 V 전압을 거의 일정하게 유지하고, 더 환경친화적입니다. 메모리 효과는 줄었지만 사라지지 않았고, 견고성은 NiCd에 완전히 미치지 못하며, 충전이 더 까다롭고, 오래된 셀은 자가 방전이 높습니다.
리튬이온은 에너지 밀도가 가장 높고 가장 가벼우며 메모리 효과를 모르고 월간 자가 방전이 약 5%이지만, 열에 약하고 안전 관리가 필요합니다. Weijiang의 포지셔닝이 여기서 중요합니다. 우리는 밀폐형 니켈수소 셀과 니켈수소 배터리 팩만 제조하고, 무전기도, NiCd나 리튬이온 셀도 만들지 않습니다(리튬은 팩 조립만). 제조사의 모든 정품 배터리를 대체한다고 주장하지 않습니다. NiCd와 NiMH의 정격 전압이 모두 1.2 V이므로, 무전기, 충전기, 기계 형태가 허용할 때 밀폐형 니켈수소 팩은 카드뮴 없는 대안이 될 수 있습니다. 적합성은 고객과 사례별로 확인합니다.
사용 시간에 관한 업계 기준 프로파일로 송신 5%, 수신 5%, 대기 90%를 의미합니다. 공공안전과 전문 네트워크 실무에서 나왔고 Hytera, Icom, Motorola, Kenwood 등 제조사가 사용합니다. 합의된 조합이므로 두 값의 비교는 동일 사이클과 동일 온도에 기반해야 합니다.
송신 시 파워 앰프는 보통 1~6 W의 고주파 전력을 생성해야 하고, 1~2 A 정도의 짧은 펄스를 필요로 합니다. 대기 시에는 기기가 시그널에 반응할 수 있도록 수신기만 감시 모드로 작동하고, 소비는 수십에서 수백 mA입니다. 다만 송신의 강한 펄스는 시간의 약 5%만 지속됩니다.
P25(TIA-102)는 주로 북미 공공안전에 보급되었고 FDMA(Phase I) 또는 TDMA(Phase II)로 작동합니다. TETRA(ETSI)는 25 kHz에 4개 슬롯을 사용하고 처음부터 인프라와 트렁킹을 중심으로 하며 유럽에서 흔합니다. DMR(ETSI)은 12.5 kHz를 두 개 슬롯으로 분할하고 세 계층이 있으며 기존 협대역 설비를 경제적으로 재사용할 수 있습니다.
일반 작동에서 사용자는 고정 할당된 채널에서 작동합니다. 트렁킹에서는 컨트롤러가 채널을 관리하고 제어 채널을 통해 빈 채널을 동적으로 할당합니다. 직접 모드(DMO)에서는 기기가 인프라 없이 통신하고, 트렁킹 모드(TMO)에서는 연결이 네트워크를 경유합니다. TMO의 지속적 시그널은 사용 시간에 영향을 줄 수 있습니다.
방진·방수에는 IEC 60529의 IP67(방진, 일시 침수)과 IP68(장시간 침수). MIL-STD-810은 온도, 낙하, 진동 등 충격을 포함합니다. 폭발 위험 구역에는 ATEX와 IECEx(IEC 60079), Ex ib 같은 방식, IIA/IIB/IIC 가스 그룹, M2/Mb 광산 등급. 브라질에서는 INMETRO가 추가됩니다.
NiCd와 NiMH의 정격 전압은 모두 1.2 V입니다. 따라서 무전기, 충전기, 기계 형태가 허용할 때 밀폐형 니켈수소 팩은 카드뮴 없는 대안이 되며, 같은 부피에서 보통 용량이 더 높습니다. Weijiang은 NiCd 셀을 생산하지 않고, 모든 정품 배터리에 대안이 있다고 약속하지 않으며, 고객과 사례별로 적합성을 확인합니다.
동작 사이클과 전류 프로파일: Hytera(주문 전 스피커 출력과 배터리 사양 읽기에 관한 설명), 무전기 배터리 기술에 관한 Icom 백서, 5-5-90을 기술하는 휴대 무전기 소비에 관한 학술 연구. 전류 값은 Icom(IP-M60), Standard Horizon(HX210E), Retevis(RA85), Kenwood. 표준과 네트워크 모델: Hytera의 P25·TETRA·DMR·LTE·PTT 비교, 사설 디지털 PMR 네트워크에 관한 DMR Association 백서, DMR 표준 페이지, ETSI 이동 무선 페이지, Anritsu의 Land Mobile Radio 설명.
견고성과 본질안전: Hytera의 ATEX 무전기 페이지, Motorola 페이지와 MOTOTRBO R7Ex 브로셔 자료. RS Components, PKCELL, Alibaba의 배터리 및 팩 예시. NiCd vs NiMH vs Li-ion 화학 비교, 무전기 충전과 수명 연장에 관한 Hytera 조언. 전류 값은 나열된 장비의 기술 자료에 기반하고, 외삽 사용 시간과 팩 수치는 모두 예시 공학 예이며, 구속력 있는 값은 사양과 인증에 인쇄된 것입니다.
Weijiang Power는 전문 육상 이동 무전기용 밀폐형 니켈수소 배터리 팩을 OEM으로 공급하며, 강하고 짧은 송신 펄스와 장시간 대기 작동을 위해 설계합니다. 셀은 IEC 61951-2와 IEC 62133-1로 검증되고 UN 3496, IATA A199 경로로 운송됩니다. NiCd나 리튬이온 셀을 생산하지 않고, 모든 정품 배터리를 대체한다고 주성하지 않습니다. 카드뮴 없는 대안으로서의 적합성은 사례별로 확인합니다. 무전기 모델, 송신 전력, 동작 사이클, 필요한 교대 근무 시간, 보호 등급, 충전 구성을 알려주시면 셀 수, 용량, 펄스 작동 치수를 설계하고 인증 전 시험 증거를 지원합니다. 표준 팩 형태는 Weijiang 니켈수소 제품 라인을 보시거나, 장비 사양을 가지고 OEM 팀에 문의하십시오.
