탄소 마이크로폰

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1. 개요
2. 역사
3. 작동 원리
4. 증폭기로서의 활용
5. 현대적 이용
참조

1. 개요

탄소 마이크로폰은 최초의 실용적인 마이크로폰으로, 1878년 데이비드 에드워드 휴즈, 에밀 베를리너, 토머스 에디슨에 의해 독립적으로 개발되었다. 휴즈가 먼저 시연했으나, 에디슨이 특허를 획득했다. 탄소 마이크로폰은 탄소 입자의 저항 변화를 이용해 소리를 전기 신호로 변환하며, 전화, 방송, 녹음 산업 발전에 기여했다. 또한 초기 전화 중계기에서 증폭기로 사용되었으며, 현대에도 특정 분야에서 활용되고 있다.

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탄소 마이크로폰
기본 정보
탄소 마이크 회로도
발명가	데이비드 에드워드 휴스
발명 연도	1878년
작동 원리
작동 방식	가변 저항
사용
주요 용도	전화기 방송 녹음
장단점
장점	높은 출력 전압 내구성 저렴한 비용
단점	제한된 주파수 응답 높은 노이즈 수준 음질 열화
관련 정보
관련 기술	마이크로폰 전화기 탄소
다른 이름	탄소 버튼 마이크 버튼 마이크 탄소 송신기

2. 역사

최초로 음성 통신을 가능하게 한 마이크로폰은 (느슨한 접촉 방식의) 탄소 마이크로폰(당시에는 송신기라고 불림)이었다. 1878년경 영국의 데이비드 에드워드 휴즈와 미국의 에밀 베를리너, 토머스 에디슨이 독립적으로 개발했다. 에디슨이 1877년 중반에 최초의 특허를 받았지만, 휴즈는 수년 전에 여러 증인 앞에서 작동하는 장치를 시연했고, 대부분의 역사가들은 그를 발명가로 인정한다.^[2]^[3]^[4] 탄소 마이크로폰은 오늘날 마이크로폰의 직접적인 원형이며, 전화, 방송 및 녹음 산업의 발전에 매우 중요했다.^[8] 1890년부터 1980년대까지 전화기에 널리 사용되었다.^[7]

2. 1. 초기 개발

최초로 적절한 음성 통신을 가능하게 한 마이크로폰은 (느슨한 접촉 방식의) 탄소 마이크로폰(당시에는 트랜스미터라고 불림)이었다. 1878년경 잉글랜드의 데이비드 에드워드 휴즈와 미국의 에밀 베를리너, 토머스 에디슨이 각각 독립적으로 개발하였다. 에디슨이 1877년 중순에 첫 특허를 받았지만, 휴즈는 그보다 몇 년 আগে 여러 증인 앞에서 작동하는 장치를 시연하였으며, 대부분의 역사가들은 휴즈를 발명가로 인정한다.^[26]^[27]^[28]

휴즈의 첫 탄소 마이크로폰. 두 금속 접점 사이에 느슨하게 매달린 탄소 막대와 배터리에서 흘러나오는 전류로 구성. 음파는 막대를 진동시켜 탄소 접점의 저항을 변화시키고, 전류를 변화시킴.

휴즈의 장치는 느슨하게 채워진 탄소 입자를 사용했다. 음파에서 다이어프램이 입자에 가하는 압력의 변화는 탄소의 저항을 비례적으로 변화시켜 소리 신호를 비교적 정확하게 전기적으로 재현할 수 있게 했다. 휴즈는 '마이크로폰'이라는 단어를 만들었다. 그는 곤충이 소리 상자를 긁는 소리를 증폭하여 자신의 장치를 왕립 학회에 시연했다. 에디슨과 달리 휴즈는 특허를 내지 않고 자신의 발명을 세상에 선물하기로 결정했다.^[5]

미국에서 에디슨과 베를리너는 특허권을 놓고 오랜 법정 싸움을 벌였다. 결국 연방 법원은 에디슨에게 발명에 대한 완전한 권리를 부여하며 "에디슨은 베를리너보다 먼저 음성을 전송했다... 송신기에 탄소를 사용하는 것은 논란의 여지 없이 에디슨의 발명이다"라고 판결했고 베를리너의 특허는 무효로 판결되었다.^[6]^[7]

2. 2. 특허 분쟁

미국에서 토머스 에디슨과 에밀 베를리너는 탄소 마이크로폰 특허권을 놓고 오랜 법정 싸움을 벌였다.^[6]^[7] 결국 연방 법원은 "에디슨은 베를리너보다 먼저 음성을 전송했다. 송신기에 탄소를 사용하는 것은 논란의 여지 없이 에디슨의 발명이다"라고 판결하며 에디슨에게 발명에 대한 완전한 권리를 부여했고, 베를리너의 특허는 무효로 판결되었다.^[6]^[7]

2. 3. 초기 응용

탄소 마이크로폰은 초기 전화 시스템의 핵심 부품으로, 1890년부터 1980년대까지 전화기에 널리 사용되었다.^[7] 초기 진폭 변조(AM) 라디오 송신기에서도 음성 변조를 위해 탄소 마이크로폰이 사용되었다. 레지널드 페슨던이 1906년에 최초로 장거리 음향 전송을 했을 때, 알렉산더슨 교류 발전기에서 나온 연속파는 수냉식 탄소 마이크로폰을 통해 송신 안테나로 직접 공급되었다. 나중에 진공관 발진기를 사용한 시스템은 종종 탄소 마이크로폰의 출력을 사용하여 발진기 또는 출력 튜브의 그리드 바이어스를 변조하여 변조를 수행했다.

3. 작동 원리

(이전 출력이 없으므로, 수정할 내용이 없습니다. 원본 소스가 제공되면 작동 원리 섹션을 작성할 수 있습니다.)

4. 증폭기로서의 활용

탄소 마이크로폰은 증폭기로 사용할 수 있다.^[9] 초기 전화 중계기에서 이 기능을 사용하여 진공관 증폭기가 발명되기 전 장거리 전화 통화를 가능하게 했다. 중계기에서는 자기식 전화 수화기(전기-기계 변환기)를 탄소 마이크로폰에 기계적으로 연결했다. 탄소 마이크로폰은 다른 대부분의 마이크로폰처럼 신호 전압을 생성하는 대신 통과하는 전류를 변화시켜 작동하므로, 약한 신호를 증폭하여 회선으로 전송할 수 있었다.

이득이 더 높고 음질이 더 나은 진공관이 개발되면서 이러한 증폭기는 대부분 사용이 중단되었다. 진공관이 널리 사용된 이후에도 탄소 증폭기는 보청기와 같은 휴대용 오디오 장비에서 1930년대까지 계속 사용되었다. 웨스턴 일렉트릭(Western Electric) 65A 탄소 증폭기는 지름 약 3.05cm, 높이 약 1.02cm였으며 무게는 약 39.69g 미만이었다.^[10] 탄소 증폭기는 진공관 증폭기에 사용되는 무겁고 부피가 큰 배터리 및 전원 공급 장치가 필요하지 않았다. 1950년대까지 보청기용 탄소 증폭기는 소형 진공관으로 대체되었고(이후 곧 트랜지스터로 대체됨) 탄소 증폭기는 여전히 생산 및 판매되고 있다.^[11]

탄소 마이크로폰 증폭의 예는 피드백으로 인한 발진이다. 구식 "촛대 전화기"의 수화기를 탄소 마이크로폰 근처에 두면 들리는 끽 하는 소리가 바로 그것이다.

5. 현대적 이용

Shure 104c^[12]와 같은 탄소 마이크로폰은 기존 장비와의 호환성 때문에 2010년대 후반에도 여전히 수요가 있었다.^[13] 제3세계의 구형 전화망 외에도, 선진국에서도 틈새 시장에서 계속 사용되고 있다.

탄소 마이크로폰의 주요 장점은 추가 증폭이나 배터리 없이 매우 낮은 직류 전압에서 고수준 오디오 신호를 생성할 수 있다는 것이다. 탄소 마이크로폰은 전원 공급 장치를 사용하므로 전력 이득을 제공한다. 이는 배터리, 마이크로폰 및 이어폰을 직렬로 연결하여 쉽게 증명할 수 있다. 마이크로폰과 이어폰을 접촉시키면 시스템이 진동하는데, 이는 루프 주변의 전력 이득이 1보다 클 경우에만 가능하다.

탄소 마이크로폰의 낮은 전압 성능은 전선의 전기 저항으로 인해 심각한 직류 전압 강하가 발생할 수 있는 매우 긴 전화선으로 연결된 원격 위치에서 특히 유용하다. 대부분의 전자식 전화기는 작동하기 위해 최소 3V 직류가 필요하므로 이러한 상황에서는 쓸모없게 되는 경우가 많지만, 탄소 송신기 전화기는 1볼트 미만으로도 계속 작동한다. 전자식 전화기는 "절벽 효과"를 겪게 되는데, 이는 선 전압이 임계 수준 이하로 떨어지면 갑자기 작동을 멈추는 현상이다. 특히, 공유 회선의 한 전화기가 모든 선 전류를 "독점"하여 다른 전화기를 끊을 수 있다. 탄소 마이크로폰의 경우 동일한 회선의 모든 수신기는 비록 출력 감소와 함께 작동할 것이다.

탄소 마이크로폰은 광산 및 화학 제조와 같은 안전이 중요한 응용 분야에서도 널리 사용되는데, 이는 스파크 및 그에 따른 폭발 위험 때문에 더 높은 선 전압을 사용할 수 없기 때문이다. 탄소 기반 전화 시스템은 번개에 의해 생성된 것과 같은 높은 전압 과도 현상 및 핵폭발에 의해 생성되는 유형의 전자기 펄스에 의한 손상에도 강하므로 중요한 군사 시설에서 백업 통신 시스템으로 유지되고 있다.

참조

_[1] 간행물 The Microphone: A Short Illustrated History QST
_[2] 서적 Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age https://books.google[...] JHU Press
_[3] 서적 The Worldwide History of Telecommunications John Wiley & Sons
_[4] 웹사이트 David Hughes http://www.britannic[...] 2013-12-30
_[5] 웹사이트 A brief history of microphones http://www.microphon[...] 2012-12-17
_[6] 웹사이트 Inventors Hall of Fame http://www.invent.or[...] 2006-06-10
_[7] 웹사이트 Carbon Transmitter - GHN http://www.ieeeghn.o[...] IEEE History Center 2009-01-14
_[8] 웹사이트 David Edward Hughes: Concertinist and Inventor http://www.angloconc[...] 2012-12-17
_[9] 문서 Examples of amplifiers that were based on carbon microphones:
_[10] 웹사이트 Electro-Mechanical amplifiers (Western Electric 65A carbon amplifier in 66B hearing aid) http://www.aqpl43.ds[...] 2010-09-14
_[11] 웹사이트 GN 0686 Netcom In-Line Carbon Amplifier http://www.headset-p[...] Headset-Plus.com
_[12] 웹사이트 Model 104C Guide https://pubs.shure.c[...] Shure Incorporated
_[13] 웹사이트 527c-as-a-replacement-for-model-104c https://www.shure.co[...]
_[14] 간행물 The Microphone: A Short Illustrated History QST
_[15] 서적 Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age https://books.google[...] JHU Press
_[16] 서적 The Worldwide History of Telecommunications John Wiley & Sons
_[17] 웹사이트 David Hughes http://www.britannic[...] 2013-12-30
_[18] 웹사이트 A brief history of microphones http://www.microphon[...] 2012-12-17
_[19] 웹사이트 Inventors Hall of Fame http://www.invent.or[...] 2006-06-10
_[20] 웹사이트 Archived copy http://www.ieeeghn.o[...] IEEE History Center 2009-01-14
_[21] 웹사이트 David Edward Hughes: Concertinist and Inventor http://www.angloconc[...] 2012-12-17
_[22] 웹사이트 Archived copy http://www.ieeeghn.o[...] IEEE History Center 2009-01-14
_[23] 문서 Examples of amplifiers that were based on carbon microphones:
_[24] 웹사이트 carbon amplifier, carbon amplifier Suppliers and Manufacturers at Alibaba.com https://www.alibaba.[...] Alibaba.com 2019-09-14
_[25] 웹사이트 Model 104C Guide http://www.shure.com[...] Shure Incorporated 2019-09-14
_[26] 서적 Oliver Heaviside: The Life, Work, and Times of an Electrical Genius of the Victorian Age https://books.google[...] JHU Press
_[27] 서적 The Worldwide History of Telecommunications John Wiley & Sons
_[28] 웹인용 David Hughes http://www.britannic[...] 2013-12-30

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