CAT7, CAT8 이더넷 케이블이 어째서 우리 집에서는 독이 되었나?

지난 글에서는 이더넷 스위치나 공유기의 케이스가 금속인가 플라스틱인가만 놓고 따져봤었는데요.

생각해 보니 중요한 부분을 놓쳤습니다. 이더넷 포트를 둘러싸는 하우징 재질이 플라스틱인가 금속인가에 따라 노이즈가 전달되는 경로가 달라질 수 있겠더군요. 

제품에 전도체 파트가 있으면 전기가 흐르는 회로가 생기는 것은 당연합니다. 

 

뭐 이런거까지 따져봐야 하나 싶겠지만 방호벽을 쌓으려고 한다면 가장 근본적이고 물리적인 현상을 따져보지 않을 수 없습니다.

 

포트 하우징 재질과 연결한 이더넷 케이블 종류에 따라서 제품에 노이즈가 혼입되는 경로를 정리해 봤습니다.

경우	제품 1 RJ45포트 재질	제품 2 RJ45포트 재질	제품1-2 연결 이더넷 케이블 (=노이즈 안테나)	파워라인 접지 상태 (중성선-접지 전압측정)	제품 케이스	RFI 노이즈 그라운드 시그널 혼입도 비고
A	플라스틱	플라스틱	UTP	5V 이하	플라스틱	PCB에 집중
B	플라스틱	플라스틱	UTP	5V 이하	금속	금속케이스에서 노이즈 소산
C	플라스틱	플라스틱	UTP	무접지	플라스틱	A와 유사수준
D	플라스틱	플라스틱	UTP	무접지	금속	B와 유사수준
E	플라스틱	플라스틱	STP	5V 이하	플라스틱	A보다 큼
F	플라스틱	플라스틱	STP	5V 이하	금속	E보다 작음
G	플라스틱	플라스틱	STP	무접지	플라스틱	C보다 큼
H	플라스틱	플라스틱	STP	무접지	금속	G보다 작음
I	플라스틱	금속	UTP	5V 이하	플라스틱	A와 동일
J	플라스틱	금속	UTP	5V 이하	금속	B와 동일
K	플라스틱	금속	UTP	무접지	플라스틱	C와 동일
L	플라스틱	금속	UTP	무접지	금속	D와 동일
M	플라스틱	금속	STP	5V 이하	플라스틱	제품1은 A와 동일, 제품 2는 노이즈 A보다 커짐
N	플라스틱	금속	STP	5V 이하	금속	제품2는 M보다 줄어듬
O	플라스틱	금속	STP	무접지	플라스틱	제품1은 A와 동일, 제품 2는 노이즈 혼입 최대치
P	플라스틱	금속	STP	무접지	금속	제품 2는 O보다 줄어듬
Q	금속	금속	UTP	5V 이하	플라스틱	A와 동일
R	금속	금속	UTP	5V 이하	금속	B와 동일
S	금속	금속	UTP	무접지	플라스틱	C와 동일
T	금속	금속	UTP	무접지	금속	D와 동일
U	금속	금속	STP	5V 이하	플라스틱	A보다 커짐
V	금속	금속	STP	5V 이하	금속	B보다 커짐
W	금속	금속	STP	무접지	플라스틱	노이즈 혼입 최대치
X	금속	금속	STP	무접지	금속	W보다는 줄어듬

 

이를 이해하기 위해서는 제품이나 케이블에 대한 해부학적 지식이 필요합니다.

 

첫번째로 이더넷 케이블의 구조에 대해서 설명드립니다.

UTP (Unshielded Twisted Pair) 이더넷 케이블은 이름 그대로 쉴딩이 없어 RFI 신호를 포집하는 안테나의 표면적이 상대적으로 좁습니다. 그리고 단자는 그라운드가 리프트 되어 있어 제품과 제품 사이에 UTP 이더넷 케이블을 통로로 해서 그라운드가 연결되는 일은 발생하지 않습니다.

 

STP (Shielded Twisted Pair) 이더넷 케이블은 이름 그대로 쉴딩이 되어 있는 이더넷 케이블로서 쉴딩으로 인해 RFI 노이즈 신호를 포집하는 안테나의 표면적이 넓습니다. 그리고 단자는 그라운드로 연결 되어 있어 제품과 제품 사이에 STP 이더넷 케이블을 통로로 해서 그라운드가 연결됩니다.

 

두번째로 제품의 이더넷 포트에 사용한 트랜스포머를 통해서 노이즈를 걸러내고 신호를 받아들이는데 이 기능이 제한적이라는 것을 이해하셔야 할 것 같습니다.

절연효과는 100%가 아닙니다. 낮은 주파수의 커먼 모드 노이즈는 절연효과가 우수합니다. 그러나 RFI 노이즈는 대부분 통과합니다. 이것은 이더넷 포트에 사용한 트랜스포머의 기생성분에 의해서 일부 노이즈 침투가 가능하다는 것을 말합니다.

 

 

제품의 접지가 완전한 경우에는 제품의 그라운드 신호에 노이즈 영향이 적습니다. 

그렇지만 제품의 접지가 되어 있지 않거나 불완전한 경우에는 제품의 그라운드 신호에 노이즈를 쏟아 붓게 되며 이더넷 신호의 물리 계층의 품질을 저해시킬 수 있습니다. 

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이제 실전 상태에 대입해 보겠습니다.

저의 집은 무접지 상태이므로 CAT7, CAT8 이더넷 케이블을 사용할 경우 상당히 제한적으로만 사용해야 하고 긴 거리의 이더넷 케이블은 CAT7, CAT8 이더넷 케이블을 사용하는 것이 상당히 불리한 상태입니다.

 

안방 네트워크 인입부를 살펴본 결과 LHY Audio EFI의 입출력 포트는 금속 하우징을 가지고 있는데, 통신사에서 제공하는 이더넷 스위치와 공유기의 입출력 포트는 플라스틱 하우징을 가지고 있었습니다.

공유기 쪽이 플라스틱이라 하더라도, 반대편인 EFI의 금속 포트가 쉴드망과 연결되어 있습니다.

그리고 이더넷 스위치 쪽이 플라스틱이라 하더라도, 반대편인 EFI의 금속 포트가 쉴드망과 연결되어 있습니다.

 

이런 경우라면, 이더넷 스위치와 LHY Audio EFI 사이에 연결한 ABCNET STP CAT8 플랫타입 이더넷 케이블 (AWG 26) 2미터가 안테나 역할을 해서 LHY Audio EFI의 노이즈를 높이는 구조입니다. 또한 공유기와 LHY Audio EFI 사이에 연결한 ABCNET STP CAT8 플랫타입 이더넷 케이블 (AWG 26) 2미터가 안테나 역할을 해서 LHY Audio EFI의 노이즈를 높입니다.

결국 EFI 입장에서는 양옆으로 2미터짜리 안테나를 두 개(총 4미터)나 달고 노이즈를 스스로 수집하고 있었던 셈입니다. 당연히 노이즈 총량은 기하급수적으로 늘어날 수밖에 없습니다.

STP 쉴드를 통해 유입된 노이즈가 단순히 신호만 방해하는 것이 아니라, LHY EFI의 섀시 전위 자체를 오염시켜 광학 격리 소자의 동작 환경(S/N비)을 악화시키게 됩니다.

 

위의 표에서 O에 해당합니다.

 

”이더넷 케이블의 한쪽이라도 금속 하우징(LHY EFI)이 물려 있다면 STP는 안테나 역할을 한다"는 점이 핵심 중의 핵심입니다.

 

안방 네트워크의 입구(공유기)부터 출구(스위치)까지 UTP로 도배하면, EFI는 오로지 순수한 데이터 신호만 처리하게 되어 광학 격리의 효율이 극대화됩니다.

 

좀 더 러프하게 결론내리자면
UTP 이더넷 케이블을 사용하면 포트 재질과 상관없이 노이즈 혼입이 적고 안정적이며 (L/T에 해당) UTP 이더넷 케이블 교체가 유리합니다. 적어도 제 집의 환경에서는 말입니다.

그리고 제 집의 환경에서 STP 이더넷 케이블을 사용해야 하는 경우라면 장치의 종단에 가상접지 장치가 선택이 아닌 필수적인 완결점이 될 것 같군요. 무접지 환경에서의 STP 운용은 양날의 검이지만, 그 종단에 가상 접지를 두는 순간 그 검은 신호의 순도를 지키는 가장 날카로운 무기가 될 것으로 예상합니다.