1101. UTP 배선 카테고리 - Unshielded Twisted Pair 랜선 규격 Cat5e Cat6 Cat6a Cat7 기가비트 이더넷 대역폭 꼬임 피치 누화(Crosstalk) 방어

핵심 인사이트: 다이소에서 랜선을 살 때 보면 겉모습은 다 똑같은 고무줄인데 가격이 다르다. 선 안을 까보면 얇은 구리선 8가닥이 두 개씩 짝지어서 꽈배기처럼 꼬여있다. 왜 꼬아 놨을까? 구리선에 전기가 흐르면 옆에 있는 선으로 전기장(노이즈)이 튀어서 데이터가 깨지는 '누화(Crosstalk)' 현상이 터지기 때문이다. "야! 1초에 1기가바이트를 쏘려면 노이즈가 미치게 터지잖아! 구리선을 1cm당 10번씩 빽빽하게 미친 듯이 더 꼬아버려! 그리고 선들 사이에 플라스틱 십자가(차폐막)를 박아 넣어서 아예 전기장이 못 넘어가게 막아라!" 꼬임의 횟수가 곧 인터넷의 속도를 결정짓는 물리 계층의 진화, UTP 카테고리다.

Ⅰ. 꼬임선(Twisted Pair)의 원리와 종류

  • 왜 꼬았는가?: 구리선 2가닥에 전류가 흐르면 서로 간섭(누화, 1030번 복습)이 생기고, 외부 전파(EMI)의 방해를 받습니다. 두 선을 나선형으로 꼬아주면 서로 발생하는 전자기장이 서로 상쇄(Cancel out)되어 노이즈가 기적처럼 사라집니다. (꼬임 피치 배열의 수학적 계산)
  • 종류:
    • UTP (Unshielded): 차폐막(은박지)이 없는 가장 싸고 얇은 국민 랜선.
    • FTP/STP (Shielded): 구리선 겉면을 알루미늄 은박지로 칭칭 감아서 전자레인지나 공장 기계 옆에서도 노이즈가 안 튀게 방어한 비싼 랜선.

Ⅱ. UTP 카테고리(Category) 등급의 진화 🌟 핵심 기출 🌟

카테고리 숫자가 올라갈수록 구리선이 더 촘촘하게 꼬여있고 굵어집니다.

1. Cat.5e (Category 5 Enhanced) - "국민 기가비트 랜선"

  • 속도 / 대역폭: 1 Gbps / 100 MHz
  • 특징: 2000년대 초반 PC방을 점령한 전설의 랜선입니다. 원래 100Mbps까지만 되던 Cat.5의 꼬임을 살짝 개선해서 억지로 1기가 속도를 뽑아낸 가성비 끝판왕입니다.

2. Cat.6 - "기업용 표준"

  • 속도 / 대역폭: 1 Gbps (거리가 짧으면 10 Gbps 가능) / 250 MHz
  • 특징: Cat.5e보다 구리선이 두꺼워지고, 선 4쌍 한가운데에 **'플라스틱 십자형 격벽(Cross Filler)'**을 뼈대처럼 박아 넣었습니다. 이 뼈대가 선들끼리의 물리적 거리를 강제로 벌려놔서 내부 누화(Crosstalk)를 획기적으로 차단했습니다.

3. Cat.6A (Augmented) - "10기가 이더넷의 완성"

  • 속도 / 대역폭: 10 Gbps / 500 MHz
  • 특징: 데이터센터 서버실의 표준입니다. 100미터 거리까지 10기가 속도를 안정적으로 쏴줍니다. 외부 노이즈(Alien Crosstalk) 방어가 강화되어 선이 엄청나게 뻣뻣해졌습니다.

4. Cat.7 / Cat.8 - "돈지랄 오버스펙"

  • 속도: 10 Gbps ~ 40 Gbps / 600 MHz ~ 2000 MHz
  • 특징: 모든 구리선 가닥마다 은박지 쉴드를 감아놓은 완벽한 S/FTP 규격입니다. 일반 가정에서는 아예 쓸모가 없고, 광케이블을 깔기 힘든 짧은 서버 랙 구간에서만 극도로 제한적으로 씁니다.

Ⅲ. 랜선의 한계 (왜 광케이블을 못 이기나?)

  • UTP 케이블(구리선)의 100% 한계 거리는 100 미터입니다.
  • 100미터가 넘어가면 구리의 저항 때문에 전기 신호 에너지가 다 깎여먹어서(감쇠) 데이터가 아예 증발해 버립니다. 중간에 전기 신호를 다시 살려주는 스위치나 리피터를 꽂지 않는 이상, 100m 이상의 장거리는 다음 장의 광케이블(빛)에 자리를 내어줘야 합니다.

📢 섹션 요약 비유: 인터넷 랜선(UTP)은 **'8개의 고무 호스로 물을 쏘는 소방차'**와 같습니다. 물살(데이터 속도)을 1기가, 10기가로 미친 듯이 세게 틀면 호스들이 요동치며 서로 부딪히고(누화 노이즈), 호스가 터져 물이 샙니다(데이터 에러). Cat.5e 규격은 그냥 고무호스 8개를 밧줄로 대충 묶어놓은 것입니다. 수압이 약할 땐 괜찮지만 세지면 엉망이 됩니다. Cat.6 규격은 호스들 한가운데에 **'단단한 십자가 플라스틱 뼈대'**를 박고 호스들을 꽈배기처럼 칭칭 꼬아 단단히 결박한 것입니다. 아무리 수압(10기가)을 세게 틀어도 호스가 절대 흔들리거나 부딪히지 않아 물 한 방울 흘리지 않고 완벽하게 목적지에 도착합니다. 하지만 구리 호스는 길이가 100m를 넘어가면 마찰력 때문에 물이 말라버리므로, 등급이 아무리 높아져도 동네 PC방과 사무실 층계를 벗어나지 못하는 태생적 구리선의 한계가 존재합니다.