소프트웨어 정의 라디오(SDR)로 할 수 있는 것들 (2024)
(blinry.org)- 소프트웨어 정의 라디오(SDR)는 컴퓨터가 대부분의 신호 처리를 담당하는 디지털 라디오 형태임
- SDR을 활용해 FM 라디오 청취, 항공기/선박 및 날씨 정보 수신, 사물인터넷(센서) 신호 디코딩 등 매우 다양한 실험이 가능함
- 저렴한 USB 동글과 안테나 키트만 있으면 SDR의 활용 가능성을 쉽게 체험할 수 있음
- 다양한 주파수와 변조 방식, 오픈소스 소프트웨어를 조합하며, 사용자는 아날로그–디지털 신호 세계를 폭넓게 탐험할 수 있음
- 실생활과 연결된 통신 신호를 관측하며, 무선통신의 원리와 커뮤니케이션 기술의 현주소를 직접 체험 가능함
서론 및 SDR 기초
- 소프트웨어 정의 라디오(SDR) 는 아날로그 하드웨어 대신 컴퓨터 소프트웨어로 신호 처리를 수행하는 디지털 라디오 기술임
- 기존 아날로그 라디오보다 훨씬 넓은 주파수 범위를 감지할 수 있어 다채로운 실험 환경 제공함
- 인기 있는 기기로는 약 $30의 RTL-SDR Blog V4 USB 동글이 있으며, 안테나 키트와 함께 구매 시 다양한 실험에 사용할 수 있음
- SDR 사용 시 SDR++ 등 다양한 소프트웨어를 활용하여 주파수 스펙트럼 탐색 및 신호 디코딩이 가능함
- 인터넷에서 원격으로 접근할 수 있는 공개 SDR 맵도 제공되어 별도 하드웨어 구매 없이도 실험 가능함
SDR 실습 환경 구성
하드웨어 준비
- 주로 Dipole 및 텔레스코픽 안테나를 활용해 다양한 주파수 설정 실험 진행함
- 각 주파수 대역에 맞는 안테나 길이는 대략적으로 “72 ÷ (MHz)” 공식을 이용해 측정 및 적용함
- 위성·항공기 수신 등 특정 상황에서는 별도 안테나 구성이 필요함
소프트웨어 활용법
- SDR++ : 주파수 스펙트럼을 부드럽게 탐험할 수 있고, 현대적인 사용자 인터페이스 포함함
- SDRangel, rtl_433, WSJT-X, fldigi 등 오픈소스 소프트웨어로 다양한 무선 신호 및 디지털 신호를 디코딩/분석함
다양한 SDR 실험 사례 (일별 주요 예시)
월요일
- FM 라디오(87.5-108 MHz): 강력한 신호로 다양한 지역 라디오 청취 실험 진행함
- Freenet(149.01-149.11 MHz) : 자유롭게 사용할 수 있는 독일의 오픈 채널에서 근거리 통신 신호 수신 경험
- 공항 ATIS(주파수 상이, AM) : 자동 기상 방송 수신으로 실제 기상 데이터 확인
- ADS-B(1090 MHz) : 직접 제작한 안테나로 항공기 감시 신호를 수신·분석하여 실시간 항공기 위치 확인
- FM 스테레오 구조 분석: FM 라디오의 스테레오 신호 형식(파일럿 톤, L+R/L−R 정보) 시각적으로 탐구
- RDS & 교통정보: 파일럿 톤 3배 주파수의 디지털 데이터(Radio Data System)로 도로상황 정보 디코딩
- 아마추어무선(144-146 MHz, FM) : 중계기와의 원격 통신 사례 관찰, 취미 무선 통신의 다양한 대화 확인
- 디지털 라디오(DAB) : 잡음 없는 디지털 방송, 추가 커버 이미지 등도 수신함
- PMR446(446.0-446.2 MHz) : 도심 내 단거리 프라이빗 트랜시버 신호 청취 및 디지털 신호 존재 확인
화요일
- 433 MHz 대역 센서 감지: 온도·습도 센서, 공공교통의 비콘 신호 등 산업·의료용 ISM 대역의 다양한 신호 수신
- AIS 선박 위치 확인: 항만의 다수 선박 신분/상태 수집, 실시간 선박지도 생성
- GSM(876-959 MHz) : 휴대폰 통화 시의 신호 변화 및 소리 크기에 따른 신호 '가시화'
수요일
- 위성신호(137 MHz) : NOAA 등 위성에서 직접 신호 수신, 도플러 효과로 인한 주파수 이동 관찰
- TETRA(디지털 무전 시스템) : 암호화된 경찰·공공기관 통신 신호의 스펙트럼 구조 관찰
- 택시 무전 및 미확인 신호: 익명/비공개 통신 신호 탐지, 일부 신호의 정체 추리
- 기상관측 풍선 트래킹: 실제 기상관측 라디오존드 신호 수집, 실시간 위치·기온 데이터 디코딩
- 풍선 헌팅 경험: 실제 추적-탐색 과정에서 SDR 공동체 교류 및 지식 습득
- 아마추어 패킷 라디오(Automatic Packet Reporting System) : 패킷 신호 지도 자동 생성, 실시간 통신망 관측
목요일
- 롱와이어 안테나 제작 및 저주파 실험: 21.6m의 임시 안테나로 저주파 민감도 대폭 향상
- 국제 CW(모스 부호) 통신: 10.1-10.13 MHz 대역에서 유럽 각국 콜사인 직접 해독
- 해양 기상 방송(RTTY) : 단파 RTTY 신호 디코딩 성공, 주요 해역 일기예보 수신
- FT8(디지털 교신) : 최신 아마추어 디지털 교신 프로토콜, 전세계 짧은 메시지 실시간 수신
- 노트북 충전기 전자파 간섭 문제: 저주파 수신 시 잡음 발생 원인 및 간단한 해결책(플러그 분리) 확인
- 아이오노존드·CODAR 레이더: 아이오노스피어 연구, 해안 레이더 신호 탐지 등 과학 연구 시스템 신호 경험
- SSB(단측파) 음성 통신: 저주파 원거리 아마추어 교신 신호 직접 수신 및 변조 방식 체험
- 야간 AM 단파 방송: 저녁에 대륙간 방송 수신, 원거리 중국 방송 등 다양한 신호 수집
금요일
- CB 라디오(26.965-27.405 MHz) : 트럭 운전자 등의 국제 시민대역 무선통신 체험, 높은 잡음 환경 극복
- 국제 비콘 프로젝트: 단파 비콘 신호로 현재 무선 전파 전파 상태 진단
- 시간 신호(RWM, 9996 kHz) : 러시아에서 주기적 신호 수신해 간이 시계 보정 가능성 탐험
- 기상팩스(WEFAX) : 송출되는 기상도 이미지를 fldigi로 실시간 해독, 실제 기상지도 획득
- 위성 이미지(137 MHz) : NOAA 인공위성에서 전송된 적외선 실시간 지구 이미지 해독 성공
- 도플러 효과 관측: 위성 신호를 통한 주파수 이동 특성, 실제 상대속도 계산 실험
- 숫자방송(5-30 MHz 범위) : 러시아 스파이용 암호 방송 청취, 유명 비공개 통신 채널 경험
토요일
- 아마추어 SSTV(슬로우 스캔 TV) : 무선으로 전송된 이미지(엽서) 실시간 복원, 방송·아마추어간 이미지 통신 체험
- The Buzzer(4625 kHz) : 미스터리 신호 수신, 수초 간격의 신호로 주파수 점유 현상 감지
- LoRaWAN(868 MHz) : 사물인터넷용 저전력/광역 통신 프로토콜의 전파 특성과 신호 구조 시각화
- 유틸리티 미터(Wireless M-Bus) : 도시 곳곳의 무선 계량기 신호 디코딩, 실시간 방/라디에이터 온도 확인
- DVB-T/T2 TV 채널 스펙트럼 관찰: 전통 TV 신호의 스펙트럼 구조만 확인(영상 복원 불가)
- 차량·버스 IBIS 비콘 신호: 대중교통 및 차량의 타이어 공기압 등 각종 신호 실시간 감지 및 데이터 확인
- 배터리 잔량/온도 변화로 인한 신호 왜곡: 다양한 기기 신호의 특이현상 발생 원인 추리
- 위성 Morse 비콘(145.860/145.960 MHz) : 소형 위성의 Morse 코드 비콘 수신, 위성명·콜사인 직접 해독
- Pagers (POCSAG 포맷) : 독일 규정상 공개되지 않은 암호화 신호 수신, 내용이 매우 간결함
일요일
- NFC 신호 감지(13.56 MHz) : 스마트폰의 NFC 트랜시버 ON/OFF 감지, 잠금 해제 시 특유의 강한 신호 관측
- 스마트폰과 책을 이용한 무선통신: NFC와 도서로 미니 Morse 통신 실험, 실시간 신호 시각화 실습
- 항공용 항법 비콘(108.00-117.95 MHz) : 공항 지상국 각도 측정 신호 디코딩, 실제 각도 계산으로 위치 추정 실험
- GNU Radio 등 신호 처리툴 실습 시도: 신호 분해/해석 위한 오픈소스 툴셋 실전 적용 경험(낮은 진입장벽, 높은 역량 필요)
결론 및 팁
- SDR 실험은 수많은 무선 신호와 실세계 데이터 수집, 도구 및 알고리듬 학습에 최적의 플랫폼임
- 저렴한 장비와 공개 소프트웨어만으로 전 세계의 전파 환경, 통신 기술, 데이터 흐름을 직접 탐험 가능
- 다양한 경험을 통해 무선통신·신호처리·디지털 변조 및 각종 표준에 대한 실무적 감각 습득 가능
- 시행착오도 많으나 반복 실험과 커뮤니티 교류를 통해 새로운 지식을 계속 확장하게 됨
- 자신의 호기심과 창의성을 발휘해 새로운 무선 신호와 응용 가능성을 직접 발견할 수 있음
Hacker News 의견
- 8살 때 크리스마스 선물로 워키토키 세트를 받았음, 그런데 형제도 친구도 없는 나에게는 좀 얄궂은 선물이었음, 어느 날 한 대를 켜놓고 들었는데, 잡음 속에서 누군가 말하는 소리를 들은 것 같았음, 그래서 말을 걸었고, 그 목소리가 대답해서 깜짝 놀랐음, 몇십 년이 지난 지금, 다음 주에 결혼식을 하는데 그때 라디오 넘어 들리던 그 목소리가 내 베스트맨임
- 얼마 전에 봤던 로맨틱 코미디 영향을 너무 많이 받아서, 마지막에 "그 목소리는 내 약혼자였다"라고 끝날 줄 알았는데 정말 멋진 이야기임
- 이야기를 듣고 내심 그 목소리가 곧 결혼할 아내일 줄 알았음, 그래도 너무 멋진 스토리임, 축하함
- 우리 가족은 GE 7-7150B라는 작은 휴대용 TV를 가지고 있었는데, 주로 악천후 때 지하실에서만 사용했음, 한 번은 이 TV로 TV 주파수가 아닌 다양한 신호도 잡을 수 있다는 걸 알게 되었고, 이웃들이 무선 전화기로 하는 통화도 들을 수 있었음, 이 작은 TV를 너무 좋아해서 디지털 OTA 방송으로 전환될 때까지 잘 사용했음 유튜브 영상
- 정말 영화 ‘Stand By Me’의 오프닝 장면을 본 기분이 드는 멋진 이야기임
- 아버지가 HAM(W7AAI) 라디오 마니아이셨는데, 어릴 때 그의 리시버로 워키토키 주파수를 찾았었음, 크리스마스 지나면 아이들이 새로 받은 워키토키로 "들려? 나 들려?"라고 하는 걸 듣는 게 재밌었음
- SDR 정말 놀라움, RTL-SDR로 할 수 있는 것들을 몇 가지 더 공유함
- 메테오 기상 위성 수신(러시아판 NOAA 위성, 디지털이라 더 고화질, 칼라임), Digital Radio Mondiale(숏웨이브용 디지털 라디오), 아날로그 TV 수신(여전히 방송 중인 곳에서는 흑백영상과 자막 가능, VCR/DVD의 아날로그 출력도 활용 가능), GPS(Galileo, BeiDou도 가능, GLONASS는 차이가 있음), FM 라디오에서 숨겨진 보조 오디오 수신, 브라질 불법중계업자와 UHF 해적이 70년대 미군 위성을 사용하는 현상, TEMPEST/Van Eck phreaking(근처 모니터/비디오 선로의 신호 유출로 화면 원격 판독), 계기 착륙 시스템(ILS) 신호 분석, 적외선 리모컨 해킹, 패시브 레이더(ATSC/VOR 신호 반사로 인근 비행기 포착) 등 실제로 할 수 있음
- 브라질 불법중계업자와 UHF 해적이 70년대 미군 위성을 아직도 쓰는 게 맞냐고 묻고 이게 너무 웃겼음 관련 기사
- 메테오 기상 위성 수신(러시아판 NOAA 위성, 디지털이라 더 고화질, 칼라임), Digital Radio Mondiale(숏웨이브용 디지털 라디오), 아날로그 TV 수신(여전히 방송 중인 곳에서는 흑백영상과 자막 가능, VCR/DVD의 아날로그 출력도 활용 가능), GPS(Galileo, BeiDou도 가능, GLONASS는 차이가 있음), FM 라디오에서 숨겨진 보조 오디오 수신, 브라질 불법중계업자와 UHF 해적이 70년대 미군 위성을 사용하는 현상, TEMPEST/Van Eck phreaking(근처 모니터/비디오 선로의 신호 유출로 화면 원격 판독), 계기 착륙 시스템(ILS) 신호 분석, 적외선 리모컨 해킹, 패시브 레이더(ATSC/VOR 신호 반사로 인근 비행기 포착) 등 실제로 할 수 있음
- 최근에는 NOAA 위성 사진을 쉽게 받을 수 없음, NOAA-15와 19는 2025년 8월 19일 퇴역했고, NOAA-18은 6월에 퇴역했음, 새 위성 신호를 받으려면 훨씬 더 강력한 안테나가 필요함, 그래도 SDR 덕분에 항상 주위에 전자기파로 정보가 떠다니는 세상임을 실감하게 됨
- GOES 위성용 장비를 Amazon에서 쉽게 구매할 수 있고 절차도 쉽다는 팁 구매 링크
- 더 필요한 정보, 예를 들면 어떤 안테나가 필요한지 등을 어디서 찾을 수 있는지 궁금함
- NOAA 위성을 퇴역시킨다는 게 뭔지 궁금함, 그냥 꺼버리는 건지 아니면 특정 지역으로 떨어지게 하는 건지 묻고 싶었음
- 예전에 NOAA 위성 이미지 받아봤었는데 진짜 재미있었음, 좀 아쉬움이 큼
- 7~8년 전에 우리집 아날로그 전기 계량기가 스마트 계량기로 교체된다고 해서, 내 전기 사용량을 실시간으로 알아보려고 마음먹었고, 작년에 RTL-SDR을 구매했음, 하지만 내 계량기는 ISM 밴드로 가정용 기기에 데이터를 송신하지 않는 모델인 것 같아서 결국 지나가는 차의 TPMS(타이어 압력) 정보만 받아볼 수 있었음, 그것도 흥미롭긴 했지만 원하는 건 아니었음, 참고로 요즘 구매하면 대부분 RTL-SDR v4 버전인데, Ubuntu apt 저장소에 있는 기존 드라이버와 호환이 안 됨, 최신 드라이버를 GitHub 등에서 직접 받아 설치해야 오래된 드라이버로는 v4가 인식이 안 됨
- Rainforest Automation사의 EMU-2라는 제품을 추천, 전기 계량기와 연동해 XML 데이터를 내보내 Home Assistant에서 읽을 수 있음 제품 링크
- 내 경우는 v5를 Fedora 42에서 사용 중이고 별 문제 없음, 설치할 땐 Ubuntu 설치 노트도 찾아봤지만 내 환경에는 전혀 필요 없는 내용이었음
- 지나가는 차 TPMS 신호를 잡는 건데, 마치 현관에서 "타이어 바람 확인하세요!"라고 외치는 기분임
- 많은 스마트 미터가 전기선 자체로 통신하는데, 특히 인구 밀집도가 낮은 곳에서 그렇다고 알고 있음, 한때 전력선을 통한 인터넷 서비스도 계획됐지만 속도 때문에 확산되지는 못한 것 같음
- 몇 달 전 내 지역에 긴급 상황이 많을 때 Broadcastify에 피드가 올라오지 않아서, SDR로 직접 수신해 온라인에 공유하게 되었음, 더 나아가 방송 내용을 문자 피드로 전환하고, 위치 정보 등을 추가해 지역의 실시간 상황을 한눈에 볼 수 있는 시스템을 상상했음, AI를 이용해 데이터를 더 체계적으로 구성하는 방법도 고민했음, 이게 가치 있는 데이터라면, 누가 구매할지, 병원이나 뉴스 기관 등에 상품으로 팔 수 있지 않을까 하는 생각까지 하게 됨, 몇 날 며칠 동안 개념 정리를 하다가 검색하다 보니 이미 Citizen.com이 이걸 꽤 성숙한 서비스로 구현해두었다는 걸 알게 되었음, 결국 내 억만장자 아이디어는 다음 기회로 미뤄야 할 듯, 그래도 앞으로 SDR을 더 활용해 주변에서 무슨 일이 일어나는지 미리 알아보고 싶음
- 이미 이걸 하고 있는 성숙한 제품이 있다는 건 좋은 일임, 시장이 충분히 크다는 방증임, Citizen과 다른 타깃, 브랜딩, UX, 데이터 해석으로 다양한 차별점이 가능함, 같은 산업에서 같은 성과를 약간씩 다르게 제공하는 업체가 늘 많음, 이런 서비스는 현장의 정보를 라이브로 전달하는 훌륭한 뉴스 소스가 될 수 있음
- 억만장자 아이디어가 아니더라도 비슷한 제품이 있어도 직접 만들어보는 걸 추천하고 싶음, 세상엔 완전히 새로운 건 거의 없고, 남이 이미 한 것에도 자신만의 방식이 생기게 됨, 실제로 만들면서 많은 걸 배우고 미래의 성공 기회로 이어짐, 나 역시 계속 미뤄두고 있었어서 이 말을 하는지도 모르겠음
- Citizen은 너무 과도하게 불안 조장 마케팅을 한다고 느낌, 서비스 요금 부과 자체는 괜찮지만, 공포감 조성과 푸시 알림 등은 문제임, 미국 내 범죄율이 실제로는 낮아지고 있는데도 Citizen을 쓰면 그 반대로 느껴지는 문제가 있음
- 저자 본인임, 정말 재미있는 프로젝트였고, "50가지 무언가 만들기" 기법을 모두에게 추천하고 싶음, 이 내용을 !!Con 행사에서 10분짜리 토크로 발표한 적 있음 YouTube 발표 영상
- 우리 지역에서는 코로나 기간에 페이징 시스템이 암호화되어 있지 않았고, SDR로 쉽게 수신 가능했음, 병원에서 이를 통해 개인 정보(PII)와 어떤 환자가 어느 방에 있는지까지 보낼 때가 있었음, 코로나 시기에 입원, 산소 경보, 영안실 호출 등을 추적하면서 거의 실시간 병원 내부 상황이 보였음, 일반적으로 접할 수 없는 정보를 접하는 건 흥미로웠지만 동시에 매우 슬픈 경험임
- 나도 병원 무선호출기 수신을 2013년에 해봤는데, 코로나와 무관하게 메시지들이 너무 우울했음, 비추경험임
- 실제로 그렇게까지 내부 상황을 알 수 있을 만큼 텍스트 페이지를 받아보긴 어려웠을 거라고 생각함
- rtl_433과 RTL-SDR로 433MHz 센서 데이터를 수신하는 게 무척 재미있었음, Home Assistant 등으로 MQTT로 전송할 수도 있고, 간단히 텍스트로 보낼 수도 있음, 이웃집 센서와 지나는 차량의 타이어 공기압 센서 등 여러 신호를 볼 수 있었고, 433MHz를 쓰는 기기가 정말 많았음, rtl_433은 쉽게 확장할 수 있음 GitHub 링크
- 433/915MHz 대역 기기는 WiFi나 Zigbee보다 훨씬 신뢰성 높고 배터리도 오래감, rtl_433용 프로토콜 디코더 추가도 그리 어렵지 않고, 내가 제일 좋아하는 건 수도 계량기 디코더인데, 이걸로 관개수 누수를 조기에 발견해 많은 돈을 아꼈음
- 나도 주위에 433MHz 기기가 더 많이 있길 바랐는데, 알고 보니 우리 이웃들은 433MHz 기기를 갖고 있지 않은 듯함
- "내가 받은 모든 신호들이 우리 주변, 어디에나, 전부 다, 발견할 줄만 알면 항상 있다는 사실에 놀랐음" 이 부분이 특히 인상적이었음
- 관련 글로, "소프트웨어 정의 라디오로 할 수 있는 50가지"가 있음 Hacker News 토론