광신호 감쇄 측정

광섬유 내부를 전파하는 광신호의 에너지가 광섬유 재료 자체에 의해 흡수되어 열에너지로 변환되어 손실되는 현상이다. 이는 주로 광섬유를 구성하는 실리카 유리나 플라스틱 재료의 불순물, 또는 재료 고유의 특성에서 기인한다.

흡수 손실은 크게 본질적 흡수와 불순물 흡수로 나뉜다. 본질적 흡수는 광섬유 재료 자체의 원자 또는 분자 구조에서 발생하는 것으로, 자외선 대역의 전자 전이와 적외선 대역의 분자 진동에 의한 것이 주요 원인이다. 이는 재료의 근본적인 특성이므로 제거하기 어렵다. 불순물 흡수는 제조 과정에서 유리 내에 남아 있는 불순물 이온, 특히 수산화기 이온(OH-)과 금속 이온(철, 구리 등)에 의해 발생한다. 이들 이온은 특정 파장에서 강한 흡수 피크를 나타내어 신호 손실을 유발한다.

현대의 광섬유 제조 기술은 원료의 정제 및 공정 개선을 통해 불순물 흡수를 극도로 낮추었다. 특히 통신용으로 널리 쓰이는 단일모드 광섬유와 다중모드 광섬유는 1.31μm와 1.55μm 대역에서 흡수 손실이 매우 작아, 장거리 고속 통신을 가능하게 하는 핵심 요소 중 하나이다.

산란 손실은 광섬유 내부에서 빛이 전파되는 경로를 벗어나거나 분산되어 발생하는 감쇄 현상이다. 이는 주로 광섬유 재료의 미세한 밀도 요동이나 불순물, 그리고 광섬유의 물리적 결함에 의해 유발된다. 가장 대표적인 두 가지 산란 손실은 레이리 산란과 메이 산란이다.

레이리 산란은 광섬유 제조 과정에서 유리 내부에 자연적으로 발생하는 미세한 밀도 변동이나 조성 불균일로 인해 빛이 모든 방향으로 산란되는 현상이다. 이는 광신호의 근본적인 손실 한계를 결정하며, 특히 짧은 파장(예: 850nm)에서 그 영향이 더 크게 나타난다. 반면, 메이 산란은 광섬유의 곡률 반경이 일정 임계값보다 작아질 때 발생하는 손실로, 광케이블의 과도한 구부러짐, 압착, 또는 미세한 굴곡이 원인이 된다.

산란 손실의 정도는 사용 파장과 밀접한 관련이 있다. 일반적으로 파장이 짧을수록 산란 손실은 증가하는 경향을 보인다. 이는 광통신 시스템에서 장거리 전송을 위해 1550nm 대역과 같은 장파장을 선호하는 이유 중 하나이다. 산란 손실을 최소화하기 위해서는 고순도의 원료를 사용한 제조 공정과 함께, 케이블 설치 및 취급 시 적절한 곡률 반경을 유지하는 것이 필수적이다.

굴절률 불균일 손실은 광섬유의 코어 내부나 코어-클래딩 경계면에서 굴절률 분포가 균일하지 않아 발생하는 손실이다. 이는 광섬유 제조 과정에서 발생하는 미세한 불순물, 결정 구조의 변형, 또는 코어 직경의 요동과 같은 결함에 기인한다. 이러한 불균일성은 광신호의 일부를 산란시켜 원래의 전송 경로에서 벗어나게 하여, 결국 신호 세기가 감소하는 결과를 초래한다.

굴절률 불균일 손실의 주요 원인은 레일리 산란이다. 이는 광섬유 재료 자체의 밀도와 조성의 미세한 요동에 의해 발생하는 산란 현상으로, 특히 사용 파장이 짧을수록 그 영향이 커진다. 예를 들어, 1310nm 파장대보다 850nm 파장대에서 레일리 산란 손실이 더 크게 나타난다. 이 손실은 광섬유의 고유 손실을 결정하는 기본 요소 중 하나이다.

제조 기술의 발전으로 현대의 단일모드 광섬유에서는 굴절률 불균일성이 크게 개선되었지만, 여전히 손실의 한 요인으로 고려된다. 특히 장파장 대역(예: 1550nm)에서의 전송 손실을 최소화하는 데 있어, 굴절률 프로파일의 정밀한 제어는 필수적이다. 이 손실은 광섬유의 길이에 비례하여 누적되므로, 장거리 광통신 시스템을 설계할 때 중요한 파라미터로 평가된다.

광섬유 시스템에서 연결기와 접속은 광신호 경로에 필수적인 불연속점을 형성하며, 이로 인해 발생하는 손실을 통칭하여 연결기 및 접속 손실이라고 한다. 이 손실은 광섬유 링크 전체 감쇄의 상당 부분을 차지하는 주요 원인 중 하나이다.

손실의 주요 메커니즘은 광섬유 코어의 정렬 불량에서 비롯된다. 두 광섬유를 연결할 때 발생할 수 있는 정렬 오차는 크게 세 가지로 구분된다. 첫째, 두 코어의 축이 평행하게 어긋나는 축정렬오차이다. 둘째, 두 광섬유의 단면이 서로 평행하지 않은 각정렬오차이다. 셋째, 두 광섬유 끝단 사이에 물리적 간격이 존재하는 단차이다. 이 외에도 코어 직경이나 수치개구(NA)의 불일치, 그리고 연결기 퍼룰 내부 또는 접속점에서의 반사도 손실이 추가적인 요인으로 작용한다.

이러한 손실을 최소화하기 위해 고정밀 퍼룰과 정렬 슬리브를 사용하며, 융접은 가장 낮은 손실을 제공하는 영구적 접속 방법으로 널리 사용된다. 또한, 반사 신호를 줄이기 위해 물리적 접촉(PC) 또는 각연마(APC) 방식의 연결단을 적용하기도 한다.

데시벨(dB)은 두 광파워 값의 비율을 로그 스케일로 표현한 상대적인 단위이다. 광신호 감쇄 측정에서 dB는 입력 전력 대비 출력 전력의 감쇄량을 나타내는 데 주로 사용된다. 감쇄량 A(dB)는 공식 A = -10 log₁₀(P_out / P_in)으로 계산되며, 여기서 P_in은 입력 전력, P_out은 출력 전력이다. 출력이 입력보다 작으면 결과값은 양수로, 그 크기가 곧 손실량을 의미한다.

반면, dBm은 절대 전력 레벨을 나타내는 단위로, 1 밀리와트(mW)를 기준(0 dBm)으로 한다. 전력 P(mW)에 대한 dBm 값은 10 log₁₀(P / 1mW)로 정의된다. 따라서 dBm은 특정 지점에서의 절대적인 광파워 강도를 표현하는 데 사용된다.

두 단위의 관계는 측정 실무에서 중요하다. 예를 들어, 광송신기의 출력이 0 dBm(1 mW)이고 수신기에서 측정된 전력이 -20 dBm(0.01 mW)이라면, 이 링크의 총 감쇄량은 두 절대값의 차이인 20 dB가 된다. 이 계산은 (-20 dBm) - (0 dBm) = -20 dB로 수행되며, 이때의 음수 부호는 감쇄(손실)를 의미하므로, 최종 감쇄량은 20 dB로 보고한다.

이러한 구분으로 인해, 광링크의 성능 명세서나 측정 보고서에는 송신 출력은 dBm으로, 링크 전체 또는 구간별 손실은 dB로 명시하는 것이 일반적이다.

감쇄 계수는 광섬유 또는 광학 부품이 빛을 전달하는 과정에서 단위 길이당 발생하는 광파워 감소량을 정량화한 값이다. 일반적으로 단위 길이(킬로미터 또는 미터)당 데시벨(dB/km 또는 dB/m)로 표시되며, 이 값이 낮을수록 신호 감쇄가 적어 우수한 전송 매체임을 의미한다.

감쇄 계수(α)는 입사 광파워(P_in)와 출사 광파워(P_out)를 이용하여 다음 공식으로 계산된다.

α = (10 / L) * log₁₀(P_in / P_out) [단위: dB/km]

여기서 L은 광섬유의 길이(km)를 나타낸다. 이 계산은 광파워미터를 사용한 상대 측정법을 통해 수행된다.

감쇄 계수는 사용 파장에 크게 의존한다. 일반 통신용 실리카 광섬유의 경우, 주요 통신 창(윈도우)에서의 감쇄 계수는 다음과 같은 전형적인 값을 가진다.

이러한 차이는 레이리 산란과 흡수 손실 등의 물리적 메커니즘이 파장에 따라 다르게 작용하기 때문이다. 따라서 감쇄 계수를 명시할 때는 항상 측정 파장을 함께 기술해야 한다. 감쇄 계수는 광통신 링크의 최대 전송 거리를 결정하는 핵심 파라미터이며, 케이블 제조 품질 관리와 시스템 설계의 기본 지표로 활용된다.

삽입 손실은 광통신 시스템에서 광부품이나 광커넥터와 같은 구성 요소를 광 경로에 삽입했을 때 발생하는 광파워의 감소량을 나타내는 지표이다. 이는 주로 광섬유 간의 접속, 광커넥터 연결, 또는 광스플라이스 시 발생하는 손실을 정량화하는 데 사용된다.

삽입 손실은 일반적으로 데시벨(dB) 단위로 표현되며, 입력 광파워(P_in)와 출력 광파워(P_out)를 측정하여 계산한다. 공식은 다음과 같다.

삽입 손실 (dB) = 10 * log10 (P_in / P_out)

이 값은 항상 양수로 표현되며, 숫자가 클수록 손실이 크다는 것을 의미한다. 삽입 손실은 광섬유 케이블의 설치 품질, 광커넥터의 정렬 상태, 광스플라이스의 완성도 등을 평가하는 핵심 파라미터이다. 예를 들어, 두 광섬유를 퓨전 스플라이싱으로 접합했을 때의 삽입 손실은 0.1 dB 미만이 일반적인 목표치이다.

삽입 손실 측정은 광손실시험기(OLTS)를 사용하는 것이 일반적이다. 측정 절차는 먼저 기준 광파워 레벨을 설정한 후, 측정 대상 부품을 광 경로에 삽입하고 감소된 출력 파워를 측정하여 손실을 계산한다. 측정 시에는 광커넥터의 청결도와 반복 접속 시의 편차([3])가 결과에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 주의가 필요하다.

절대 측정법은 광시간영역반사계(OTDR)를 사용하여 광섬유 링크의 손실을 측정하는 방법이다. 이 방법은 측정 대상 링크의 한쪽 끝에서만 측정을 수행할 수 있다는 점에서 큰 장점을 가진다. OTDR은 짧은 광펄스를 광섬유로 주입하고, 광섬유 내부의 레일리 산란과 프레넬 반사로부터 돌아오는 후방산란 신호의 시간과 강도를 분석한다.

OTDR은 측정 결과를 거리에 따른 광파워 레벨의 그래프(트레이스) 형태로 제공한다. 이 트레이스에서 광섬유의 감쇄 특성, 접속점이나 커넥터에서의 손실, 그리고 광섬유의 총 길이를 확인할 수 있다. 또한, 광섬유 내의 균열이나 심한 굽힘과 같은 결함의 위치를 정확하게 찾아낼 수 있다.

절대 측정법의 주요 측정 항목은 다음과 같다.

이 방법은 광케이블 설치 후의 품질 검증이나, 운영 중인 네트워크의 장애 지점 분석에 매우 효과적이다. 그러나 OTDR 측정에는 데드존과 같은 고유한 제약이 존재하며, 측정 정확도는 사용된 펄스 폭과 파장에 크게 의존한다[5].

상대 측정법은 광파워미터를 사용하여 광통신 링크나 광부품의 총 손실을 측정하는 일반적인 방법이다. 이 방법은 기준 광파워 레벨과 측정 대상(예: 광섬유 케이블, 커넥터, 스플라이스)을 통과한 후의 광파워 레벨을 비교하여 손실량을 계산한다. 절대적인 광파워 값을 측정하는 것이 아니라, 두 지점 간의 상대적인 파워 차이를 측정하는 방식이기 때문에 '상대 측정법'으로 불린다.

측정 절차는 일반적으로 두 단계로 이루어진다. 먼저, 기준 레벨 설정 단계에서 광원을 광파워미터에 직접 연결하여 기준 광파워(P_reference)를 측정하고 기록한다. 그 다음, 측정 대상(예: 광섬유 링크)을 광원과 광파워미터 사이에 삽입하여 출력 광파워(P_output)를 측정한다. 최종 손실(Loss)은 다음 공식으로 계산된다.

이 방법의 주요 장점은 장비 구성이 간단하고 측정이 비교적 빠르며, 광시간영역반사계(OTDR)에 비해 비용이 저렴하다는 점이다. 또한, 링크의 종단 간 총 손실을 직접적으로 제공한다. 그러나 단점으로는 측정 지점이 링크의 양 끝단으로 제한되며, 링크 내에서 손실이 발생한 정확한 위치를 특정할 수 없다는 점이 있다. 따라서 손실의 원인을 진단하기 위해서는 절대 측정법인 OTDR 측정이 추가로 필요할 수 있다.

절단법은 광섬유의 총 감쇄량을 측정하는 가장 기본적이고 직접적인 방법 중 하나이다. 이 방법은 측정 대상 광섬유의 한쪽 끝에서 광신호를 주입하고 다른 쪽 끝에서 출력 광파워를 측정한 후, 광섬유의 중간 부분을 절단하여 다시 주입점 근처에서 광파워를 측정함으로써 감쇄를 계산한다.

구체적인 절차는 다음과 같다. 먼저, 측정하고자 하는 광섬유의 전체 길이(L)에 대해, 광원과 광파워미터를 사용하여 출력단의 광파워 P(L)을 측정한다. 그런 다음, 광섬유를 입력단으로부터 약 1-2미터 떨어진 지점에서 절단하고, 동일한 광원으로 절단된 단면에서의 광파워 P(0)를 측정한다. 광섬유의 총 삽입 손실 또는 감쇄량 A는 다음 공식으로 계산된다: A(dB) = -10 log₁₀ [P(L)/P(0)]. 이때 P(0)는 광원이 광섬유에 효율적으로 결합된 상태의 참조 파워 레벨을 나타낸다.

이 방법의 가장 큰 장점은 연결기나 접속부의 손실 영향을 배제하고 광섬유 자체의 순수한 감쇄 특성만을 정확하게 평가할 수 있다는 점이다. 또한 사용 장비가 비교적 간단하여 광시간영역반사계(OTDR)가 없어도 측정이 가능하다. 그러나 단점으로는 측정을 위해 광섬유를 물리적으로 절단해야 하므로 비파괴 측정법이 아니라는 점이 있다. 이는 설치 완료된 링크나 운용 중인 시스템에는 적용하기 어렵고, 주로 공장이나 연구실에서 광섬유 제품의 특성을 분석할 때 사용된다.

절단법은 높은 정확도를 요구하는 감쇄 측정의 기준 방법으로 여겨지며, 다른 측정 장비의 보정이나 검증에 활용되기도 한다. 측정 정확도는 광원의 안정성, 광파워미터의 정밀도, 그리고 절단 후 광섬유 단면의 처리 상태(깨끗하고 수직으로 절단되었는지)에 크게 의존한다.

광파워미터는 광통신 시스템에서 광파워의 절대값을 측정하는 기본적인 계측기이다. 이 장비는 광검출기와 신호 처리 회로, 디스플레이로 구성되며, 입력된 광신호를 전기 신호로 변환하여 그 세기를 데시벨 밀리와트(dBm) 또는 와트(W) 단위로 표시한다. 측정 가능한 파장 대역(예: 850nm, 1310nm, 1550nm)과 파워 범위는 장비의 사양에 따라 다르며, 사용 전 해당 측정 조건에 맞게 보정되어야 한다.

주요 구성 요소와 특징은 다음과 같다.

광파워미터는 주로 상대 측정법에 활용된다. 이 방법은 기준 광파워 레벨을 측정한 후, 광링크나 광부품(예: 광커넥터, 광스플라이스)을 통과한 후의 광파워를 측정하여 그 차이로 삽입 손실을 계산한다. 측정의 정확도를 높이기 위해서는 반복적인 광커넥터 연결 시 발생할 수 있는 정렬 오차를 최소화해야 하며, 측정하고자 하는 광신호의 파장과 동일한 파장으로 계측기를 설정하는 것이 중요하다[6].

광시간영역반사계(OTDR, Optical Time Domain Reflectometer)는 광섬유 링크의 감쇄 특성과 결함 위치를 측정하는 핵심 장비이다. 이 장비는 레이저 다이오드를 통해 짧은 광펄스를 광섬유에 주입하고, 광섬유를 따라 발생하는 후방산란 및 반사 신호의 시간적 변화를 측정하여 분석한다. 주입된 펄스와 반사 신호 사이의 시간 차이를 이용해 결함이나 접속점의 위치를 정확히 파악할 수 있으며, 반환되는 광파워의 크기로 해당 지점의 손실을 정량화한다.

OTDR의 주요 측정 항목은 다음과 같다.

측정 시에는 측정하려는 광섬유의 길이와 예상 감쇄치에 따라 펄스 폭, 파장, 평균화 시간 등을 적절히 설정해야 한다. 긴 펄스 폭은 측정 감도는 높이지만 거리 분해능을 떨어뜨리고, 짧은 펄스 폭은 거리 분해능은 높이지만 측정 가능 거리가 짧아지는 트레이드오프 관계가 있다. 일반적으로 단파장(예: 850nm, 1310nm)은 감쇄가 커 단거리 측정에, 장파장(예: 1550nm, 1625nm)은 감쇄가 적어 장거리 측정에 사용된다.

OTDR은 광케이블의 설치, 납품 검수 및 고장 수리 시 필수적인 장비로 활용된다. 이를 통해 광링크 전체에 대한 감쇄 프로파일, 즉 OTDR 트레이스를 얻을 수 있어, 특정 지점의 손실뿐만 아니라 전체 링크의 균일성과 품질을 종합적으로 평가하는 데 유용하다. 그러나 데드존이나 근접 이벤트 측정의 한계, 측정 파장에 따른 결과 차이 등 고유한 주의사항이 존재하므로, 결과 해석에는 주의가 필요하다.

광손실시험기는 광파워미터와 안정화된 광원을 하나의 시스템으로 통합한 장비이다. 삽입 손실 측정을 위해 특별히 설계되었으며, 광통신 링크나 광커넥터, 광스플라이스와 같은 부품의 총 손실을 정확하게 평가하는 데 주로 사용된다. 이 장비는 일반적으로 절대 측정법을 사용하는 광시간영역반사계(OTDR)와는 달리, 상대 측정법에 기반하여 기준 광파워 레벨과 테스트 후의 광파워 레벨을 비교하는 방식으로 동작한다.

측정 절차는 먼저 광원과 광파워미터를 기준 광케이블(패치 코드)로 직접 연결하여 기준 광파워 레벨을 설정하는 것으로 시작한다. 이 단계를 '0dB 설정' 또는 '레퍼런스 설정'이라고 한다. 이후, 측정 대상 링크나 부품을 기준 광케이블 사이에 삽입하면, 광파워미터는 감소된 광파워를 측정하고 초기 기준값과의 차이를 손실 값(dB 단위)으로 계산하여 표시한다. 이 방법은 연결기 및 접속 손실을 포함한 총 링크 손실을 직접적으로 나타낸다.

주요 구성 요소와 특징은 다음과 같다.

광손실시험기는 광통신 링크 품질 평가와 설치 검증 현장에서 널리 사용된다. 특히 광섬유 케이블 설치 및 유지보수 과정에서 케이블 품질, 접속 품질, 커넥터 마감 상태를 빠르고 정확하게 확인할 수 있어 필수적인 도구이다. OTDR이 거리별 상세한 이벤트 정보를 제공하는 반면, OLTS는 전체 링크의 총 손실이라는 단일하고 명확한 지표를 제공한다는 점에서 차별화된다.

광파워미터나 광시간영역반사계와 같은 측정 장비를 사용하기 전에, 장비의 정확성을 보장하기 위해 계측기 보정 절차를 수행해야 한다. 이 과정은 알려진 기준 광원이나 표준기를 사용하여 측정 장비의 출력 또는 판독값을 검증하고, 필요시 조정하는 것을 포함한다.

보정은 일반적으로 주기적으로 수행되며, 측정 결과의 신뢰성과 추적 가능성을 확보하는 데 필수적이다. 주요 보정 항목으로는 광파워 측정의 정확도, OTDR의 거리 및 손실 측정 정확도, 그리고 시험 광원의 출력 파장 및 파워 안정성 등이 있다. 보정 절차는 제조사 지침 및 IEC 61300-3-* 시리즈나 TIA/EIA FOTP 표준과 같은 관련 국제 표준 또는 산업 표준에 따라 진행된다.

보정 주기는 장비의 사용 빈도, 제조사 권고사항, 그리고 품질 관리 시스템의 요구사항(예: ISO/IEC 17025)에 따라 결정된다. 적절한 보정을 통해 측정 데이터의 일관성을 유지하고, 서로 다른 장비나 실험실 간 측정 결과를 비교할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.

측정을 시작하기 전에 광파워미터의 기준 레벨을 설정하는 과정은 필수적이다. 이 과정은 측정 시스템의 '0점'을 조정하여 이후 모든 측정값이 정확한 상대적 손실 또는 이득을 나타내도록 보장한다. 일반적으로 광원과 광파워미터를 직접 연결하거나, 매우 짧은 참조용 광섬유 패치 코드를 사용하여 기준 광파워를 측정한다. 이때 획득된 전력 값이 기준 레벨로 설정된다.

기준 레벨 설정은 주로 두 가지 방식으로 수행된다. 하나는 측정하려는 링크의 광원만을 사용하여 기준을 설정하는 '소스 기준 설정' 방식이다. 다른 하나는 광원과 함께 측정 대상 링크에 사용될 광커넥터와 같은 광부품을 포함한 참조 케이블을 연결하여 기준을 설정하는 '케이블 기준 설정' 방식이다. 후자의 방법은 커넥터에서 발생하는 손실을 측정 시스템에서 제외시키고자 할 때 유용하다.

적절한 기준 레벨 설정 없이는 측정된 삽입 손실 값이 실제 손실보다 크게 나타날 수 있다. 이는 결함 위치 판단 오류나 시스템 성능 평가의 오류로 이어질 수 있다. 따라서 표준화된 측정 절차[8]에서는 측정 환경(파장, 연결 상태 등)을 엄격히 통제한 상태에서 기준 레벨을 설정할 것을 권고한다.

광섬유 시스템의 감쇄 측정은 국제적으로 인정된 표준에 따라 수행되어 결과의 일관성과 신뢰성을 보장합니다. 주요 표준은 국제전기기술위원회(IEC)와 미국통신산업협회(TIA) 및 미국전자공업회(EIA)에서 제정합니다.

IEC 60793-1-40 표준은 광섬유의 감쇄 측정 방법을 규정합니다. 이 표준은 절단법 및 삽입 손실법을 포함한 다양한 측정 기법을 다루며, 측정 조건, 장비 요구사항 및 절차를 상세히 설명합니다. 또한 IEC 61280-4-1은 광통신 하부시스템의 광손실 측정을 위한 시험 절차를 제공합니다. TIA/EIA에서 발행하는 표준은 주로 북미 지역에서 널리 채택되며, TIA-455-78은 광섬유의 감쇄 측정을 위한 절차를, TIA-526-7 및 TIA-526-14는 단일모드 및 다중모드 광케이블 장치의 설치 손실 측정 방법을 각각 규정합니다.

이들 표준은 측정의 정확성과 재현성을 높이기 위해 핵심 요소를 명시합니다. 주요 내용은 다음과 같습니다.

표준 준수는 서로 다른 제조사나 시험소에서 수행한 측정 결과를 비교 가능하게 만듭니다. 또한 네트워크 설계, 설치, 수락 시험 및 유지보수 과정에서 기술자들이 따라야 할 공통의 기준을 제시합니다. 이를 통해 광통신 시스템의 성능이 사양서에 명시된 요구사항을 충족하는지 객관적으로 평가할 수 있습니다.

광통신 링크의 품질 평가는 광신호 감쇄 측정을 핵심 지표로 삼는다. 링크의 총 감쇄량은 시스템의 링크 예산을 초과하지 않아야 하며, 이는 신호가 수신기에서 정상적으로 복조될 수 있는 최소 광파워 레벨을 보장한다. 감쇄 측정값은 설계 단계에서 계산된 예상 손실과 비교되어 케이블의 설치 품질과 광섬유 자체의 성능을 검증하는 근거가 된다.

품질 평가는 일반적으로 광손실시험기(OLTS)를 사용한 삽입 손실 측정법으로 수행된다. 이 방법은 송신기와 수신기를 모사한 광원과 광파워미터를 이용해 링크 전체의 손실을 직접 측정한다. 측정 결과는 단일 수치(dB 단위)로 나타나며, 이 값이 사양서에 명시된 허용 감쇄 한도 내에 들어가는지 확인한다. 또한, 광시간영역반사계(OTDR)를 활용하면 링크 전 구간에 걸친 감쇄 프로파일을 얻을 수 있어, 특정 지점의 이상적인 손실(예: 접속기 부위, 급격한 굽힘)을 정량적으로 분석하고 결함 위치를 특정할 수 있다.

품질 평가 프로세스는 종단 간 성능을 확인하는 것뿐만 아니라, 네트워크의 장기적인 신뢰성 예측에도 기여한다. 초기 설치 시의 감쇄 값은 기준 레벨로 기록되어 향후 유지보수 시 비교 데이터로 활용된다. 시간이 지남에 따라 감쇄가 증가하는 현상은 광섬유의 열화, 연결부의 오염 또는 물리적 스트레스가 가해지고 있음을 나타내는 조기 경고 신호가 될 수 있다. 따라서 정기적인 감쇄 측정을 통한 품질 모니터링은 네트워크 장애를 사전에 방지하고 서비스 수준 협정(SLA)을 준수하는 데 필수적이다.

광섬유 케이블 설치 과정에서 광신호 감쇄 측정은 케이블의 품질과 설치 상태를 검증하는 핵심 절차이다. 설치 직후 각 구간별 감쇄량을 측정하여 설계 사양을 충족하는지 확인한다. 이는 접속 손실이나 과도한 굴곡 손실과 같은 설치상의 결함을 조기에 발견하여 수정할 수 있게 한다. 또한, 케이블 인수 테스트의 일환으로 제조사와 설치자 간의 성능 보증 기준으로 활용된다.

유지보수 단계에서는 감쇄 측정이 네트워크 성능 저하의 원인을 규명하는 중요한 도구가 된다. 정기적인 측정을 통해 감쇄량의 시간에 따른 변화를 모니터링하면, 광섬유의 노화, 외부 물리적 스트레스, 또는 연결기 오염으로 인한 성능 열화를 사전에 감지할 수 있다. 갑작스러운 통신 장애 발생 시, 광시간영역반사계(OTDR)를 이용한 감쇄 프로파일 측정은 결함의 정확한 위치와 유형(파단, 과도한 굴곡 등)을 신속하게 찾아내는 데 결정적 역할을 한다.

측정 데이터는 설치 및 유지보수 기록의 중요한 부분으로 관리된다. 일반적으로 다음 정보를 포함한 보고서가 작성된다.

이러한 체계적인 측정과 기록 관리는 네트워크의 신뢰성을 유지하고, 향후 확장 또는 문제 해결 시 참조할 수 있는 기초 자료를 제공한다.

광부품 특성 분석은 광섬유 링크를 구성하는 개별 구성 요소의 성능을 정량적으로 평가하는 중요한 과정이다. 이를 통해 광커넥터, 광스플라이스, 광커플러, 광여파기, 광변조기 등 다양한 광부품의 손실 특성을 정밀하게 측정하고 규격 준수 여부를 확인한다.

각 부품의 삽입 손실과 반사 손실은 시스템 전체 성능에 직접적인 영향을 미친다. 예를 들어, 광커넥터의 경우 연결 시 발생하는 삽입 손실과 반사 손실을 측정하여 품질을 등급화한다. 일반적으로 고품질 단일모드 커넥터의 삽입 손실은 0.3 dB 미만을 목표로 한다. 주요 측정 항목은 다음과 같다.

이러한 분석은 부품의 제조 품질 관리(QC)와 수입 검사, 그리고 시스템 통합 전 검증 단계에서 필수적으로 수행된다. 광시간영역반사계(OTDR)를 이용하면 부품의 위치별 손실 분포와 반사점을 정확히 찾아낼 수 있어, 복잡한 모듈 내부의 결함을 분석하는 데 유용하다. 표준화된 측정 절차에 따라 분석된 데이터는 광네트워크의 신뢰성과 수명 예측을 위한 기초 자료로 활용된다.

광섬유의 감쇄는 입사광의 파장에 크게 의존하는 특성을 보인다. 이는 광섬유 재료인 실리카의 물리적 특성과 제조 과정에서 발생하는 다양한 손실 메커니즘이 파장에 따라 다르게 작용하기 때문이다.

주요 손실 원인별 파장 의존성을 살펴보면 다음과 같다. 레이리 산란에 의한 손실은 파장의 4제곱에 반비례하여 짧은 파장 영역(예: 850nm)에서 그 영향이 매우 크다. 흡수 손실의 주요 원인인 수산기의 진동에 의한 흡수는 1383nm 부근에서 정점을 이루며, 이는 수분 피크라고 불리는 높은 감쇄 구간을 형성한다. 반면, 적외선 흡수 손실은 파장이 길어질수록(예: 1550nm 이상) 급격히 증가하는 경향을 보인다.

이러한 특성으로 인해 광통신 시스템은 손실이 상대적으로 낮은 특정 파장 대역을 통신 창으로 활용한다. 주요 창과 그 특징은 다음과 같다.

따라서 광신호 감쇄 측정은 항상 특정 파장에서 수행되어야 하며, 측정 보고서에는 사용된 파장을 명시해야 한다. 서로 다른 파장에서 측정한 감쇄 값을 비교하는 것은 무의미하다. 또한, 광손실시험기나 광파워미터를 사용할 때는 측정하려는 시스템의 실제 작동 파장과 동일한 광원을 사용하여 보정하고 측정해야 정확한 결과를 얻을 수 있다.

연결 반복성은 광섬유 연결기를 반복적으로 연결 및 분리할 때마다 발생하는 삽입 손실 값의 변동성을 의미한다. 이는 측정 결과의 정확성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요인이다.

연결 반복성에 영향을 주는 주요 원인은 다음과 같다. 첫째, 연결기 페룰 끝단의 미세 스크래치나 오염이다. 둘째, 정렬 오차로, 연결할 때마다 심선의 축정렬이나 간격이 미세하게 달라질 수 있다. 셋째, 연결기의 기계적 마모이다. 반복적인 사용은 페룰 표면이나 정렬 구조를 손상시켜 손실을 증가시키거나 변동성을 유발한다.

이러한 변동성을 최소화하기 위해 표준화된 측정 절차가 사용된다. 일반적으로 광파워미터와 안정화된 광원을 이용한 측정에서는, 동일한 연결기를 최소 5회 이상 연결 및 분리하며 손실 값을 기록한다. 그 후 측정된 값들의 표준편차를 계산하여 연결 반복성의 정도를 평가한다. 높은 품질의 연결기와 적절한 청정 및 관리 절차는 연결 반복성 오차를 줄이는 데 필수적이다.

광시간영역반사계를 사용한 광신호 감쇄 측정에서, 후방산탄 신호는 측정 결과에 직접적인 영향을 미치는 핵심 요소이다. OTDR은 광섬유 내에서 발생하는 레이리 산란과 프레넬 반사로 인한 후방산란 신호의 강도를 측정하여 광섬유의 손실 특성과 결함 위치를 분석한다. 따라서 후방산란 신호의 특성과 강도는 측정된 감쇄 계수 값의 정확도를 결정한다.

후방산란 신호의 영향은 주로 측정 거리와 분해능에 관련된다. 신호가 광섬유를 따라 전파될수록 감쇠되므로, OTDR이 감지할 수 있는 후방산란 신호의 레벨은 낮아진다. 이는 장거리 측정 시 신호대잡음비가 악화되어 측정 정확도가 떨어지는 주요 원인이 된다. 또한, 펄스 폭 설정은 후방산란 신호의 평균화 정도와 공간 분해능을 결정하는데, 넓은 펄스 폭은 더 먼 거리 측정에 유리하지만 두 개의 가까운 결함을 구분하는 능력(사건 분해능)을 저하시킨다.

또한, 광섬유의 모드 필드 직경 불일치나 접속점에서의 프레넬 반사는 국부적으로 매우 강한 후방산란 신호를 발생시킬 수 있다. 이는 OTDR 트레이스에서 포화 영역을 만들거나, 인접한 미세한 손실 이벤트를 가리는 맹점을 유발할 수 있다. 따라서 정확한 측정을 위해서는 측정 파라미터(펄스 폭, 평균화 시간, 측정 파장)를 측정 대상 광링크의 특성에 맞게 최적화하여 후방산란 신호를 효과적으로 분석해야 한다.