아날로그(Analog) 신호 vs 디지털(Digital) 신호

우리가 데이터 수집(DAQ, Data Acquisition)을 할 때 측정 신호나 정보를 표현하는 방법은 그 형태에 따라 아날로그(Analog)와 디지털(Digital)로 나뉘게 됩니다. 아날로그∙디지털의 대표적인 예로 우리가 노래를 들을 때에도 아날로그 방식의 레코드판(LP)과 디지털 방식의 광 디스크(CD)로 노래를 재생시키는 경우를 생각해볼 수 있습니다.

왜 레코드판(LP)이 아날로그이고 광 디스크(CD)가 디지털이냐?

이 물음에 대한 대답을 위해 조금 더 설명을 해보자면 레코드판(LP)의 경우 LP판을 올리고 바늘을 판으로 이동시켜 재생해야 하는 말 그대로 모두 수동으로 동작하는 방식이고, 광 디스크(CD)의 경우 트레이에 CD를 넣고 버튼을 누르는 것 정도 외에는 크게 할 일이 없는 동작 방식이라고 볼 수 있죠. LP판은 홈에 음악 신호의 파형을 새겨두고 바늘로 읽어들이면서 재생시키기에 아무래도 외부적인 요인에 의해 잡음이 끼이는 단점이 있지만 디지털 방식의 기기에서는 불가능한 미묘한 소리까지도 구현해 낼 수 있죠. CD의 경우는 판에 작은 홈이 있어서 단순히 레이저 빛을 비추어 반사되는 것을 보고 0인지 1인지만 판별하게 됩니다.

일상생활에서의 대표적인 또 다른 예로는 초침, 분침, 시침이 연속적으로 돌아가면서 시간을 알려주는 아날로그 시계와 정확하게 디지털 숫자로 현재 시간을 알려주는 디지털 시계를 생각해볼 수 있겠네요.

자, 아날로그와 디지털..느낌이 오시나요? 그럼 측정 신호에서의 아날로그와 디지털이 어떤 특성을 가지고 있는지 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.

아날로그 신호(Analog Signal)

아날로그 신호는 그 크기(전압, 전류 등)가 시간에 따라 연속적으로 변화하는 신호입니다.
단순 신호와 복합 신호로 분류되며 간단한 아날로그 신호는 우리가 흔히 알고 있는 사인파입니다. 더이상 분해할 수가 없는 신호이죠. 반면 복합 신호는 여러개의 사인파로 더 분해 될 수 있는 파형을 말합니다.

이런 아날로그 신호는 진폭, 주기(또는 주파수), 위상으로 표현할 수 있으며 값의 범위가 따로 고정되어 있지 않습니다. 따라서 노이즈에 면역되지 않으므로 왜곡이 발생하고 전송 품질이 저하됩니다.

디지털 신호(Digital Signal)

디지털 신호는 단순 0과 1의 값만 인식하는 비 연속, 이산 시간 신호입니다. 정보 또는 데이터를 이진 형태(비트 형식의 정보)로 전달하기에 비트율(bit rate)과 비트 간격(bit interval)으로 설명됩니다. 비트율(bit rate)은 일정 시간동안의 비트 전송을 의미하며 일반적으로 1초동안의 전송량으로 bps(bit per second)라는 단위를 사용합니다. 비트 간격(bit interval)은 비트율의 역수(1/비트율)를 의미하며 하나의 단일 비트를 전송하는데 걸리는 시간을 의미합니다.

따라서 디지털 신호는 아날로그 신호와 비교해볼 때 잡음에 강하며 데이터가 0과 1 뿐이기에 전송하기가 쉽고 신뢰할 수 있습니다.

아날로그 신호 vs 디지털 신호 비교

	아날로그 신호(Analog Signal)	디지털 신호(Digital Signal)
기본	시간에 따라 연속적으로 변화하는 신호	Binary 정보를 전달하는 불연속 신호
대표	사인파	구형파
표현	진폭, 주기(또는 주파수), 위상	비트율, 비트 간격
범위	고정적이지 않음	0과 1
왜곡	왜곡되기 쉬움	왜곡이 적음
데이터	파의 형태로 데이터 전송	Binary 형식(0과 1)로 데이터 전송
예	인간의 목소리	컴퓨터 전송에 사용되는 신호