����국내 최초 전자교환기 시작모델 �K1T-CCSS 개발�Korea 1st Time division Computer Control Switching System�

KRnet 2026 Korea Internet Conference

KR-50 Early Switching Technology

2026. 6. 23

이주형

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발포 순서

• 개발 배경
• 시스템 요구사항 및 검토
• PAM TDM 방식
• 시스템 구성
• 통화로계
• 제어계
• 전원
• 개발 환경
• 개발 후기
• 맺음 말

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개발 배경

1970년초의 전화 교환시스템

• 국내
• Strowger, EMD
• 단단식(Step by Step) Space Division System
• Rotary Dial Telephone
• 미국
• Space Division방식 전자교환기
• No.1 ESS(AT&T), No. I EAX(General Telephone)
• DTMF(Dual Tone Multi-Frequecy) Telephone
• X-bar
• 일본 :
• X-bar,
• NEAX 전자교환기 개발중 (Space Division)

개발 배경

• 단단식 교환기 (7 - digit number)
• 발호(OFF-HOOK) 🡪 Line finder 작동 🡪 Dial Tone 송출 🡪 Dialing(첫 수자) 🡪 첫째 Selector 작동 🡪 둘째수자 Dialing 🡪 둘째 Selector 작동 🡪 - - - 🡪 6째수자 Dialing 🡪 connector switch 상승동작 🡪 7째수자 Dialing 🡪 switch 회전동작 🡪 착신 Line busy test 🡪 호출신호 발송(Ringing)
• 통화중(busy)일 경우는 화중음(busy tone) 발송
• Selector 동작시 다음 단 공회선이 없을 경우 Congestion tone 빌송

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개발 배경

• X-bar 시스템

개발 배경

개발 동기 및 일정

• 당시 단단식 교환기는 Call transfer, Follow me Service, Priority call 등의 기능을 구현불가

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• 특수지휘 통신망에 상기 기능이 요구되어 개발 필요성 대두

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• 1972년 2월 정부 모 부처로 부터 전자교환 시스템의 기능에 대한 문의, 개발검토 시작

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• 1972년 8월 KIST와 체신부간 계약. 자재수배 시작
• 1972년 11월까지 개발하여 체신부에 설치, 실제 서비스하도록 한 도급계약 조건
• EMD를 컴퓨터로 제어하여 상기 기능을 구현하도록 요구

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시스템 요구 사항

• 주교환기 최대 100회선,
• 종교환기(Remote Concentrator) 30회선 4대
• 주교환기와 종교환기는 장거리 통신망으로 연결하여 음성 및 제어신호 전송하여 주교환기가 모든 종교환기 제어
• 푸시버튼 DTMF 전화기 사용
• 공중통신망 및 무선망(IMTS)과의 연결
• 주요기능
• Follow me service
• Call transfer
• Hot line service
• Priority call
• Conference call

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시스템 개발 검토

• EMD를 활용하여 컴퓨터로 제어하는 방안을 검토하였으나 단단식으로는 불가능하다는 결론
• 체신부는 광화문 전화국에 EMD 교환기 설치
• X-bar switch를 구매하려 하였으나 납기문제로 포기
• 반도체(Tr., Diode, TTL)를 이용한 시분활 PAM 전전자방식으로 개발하기로 결정
• 체신부와 협의 EMD는 백업으로 사용하고 별개의 시스템으로 설치하기로 협의
• DTMF전화기, TONE Receiver, Data Modem은 수입하기로 함
• 기간내 공급가능한 GTE Automatic 으로부터 수입.
• 컴퓨터는 NOVA1200으로 일본으로 부터 수입
• 납기 단축을 위해 일본서 외교파우치로 도입

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PAM (Pulse Amplitude Modulation)

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• Nyquist sampling theorem
• Sampling 주파수 fs ≥ 2ⅹfmax 이면 재생가능 fmax : 음성신호의 최고 주파수
• 음성신호 : 300~3400Hz
• fs : 8KHz 이상, Sampling 주기 T = 1/fs, 125uS 이하
• PCM 시스템
• Fs = 8KHz, T = 125uS

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T

Time

5v

PAM 교환방식의 원리

• PAM TDM(Time Division Multiplexing) 전송시스템
• 그림은 5 Channel PAM 전송시스템 예시
• Time slot은 Sampling 주기내에 여러 가입자 신호를 보내기 위해 활당된 짧은 시간 구간(slot)
• Time slot는 고정되어 있고 수자는 channel 수와 동일
• 송신측 스윗치(Multiplexer)와 수신측 스윗치(Demultiplexer)는 같은 번호(channel no.) 선정으로 동기화

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동기화

ch1

ch2

ch3

ch4

ch5

Time slot2

Time slot3

Time slot4

Time slot1

Time slot1

Time slot5

Sampling 주기 T

ch1

ch2

ch3

ch4

ch5

ch1

LPF

PAM 교환방식의 원리

• PAM TDM Switching System
• 송신측과 수신측 스윗치는 동기화 안 되어 있음
• 가입자가 발호하면 송신측에 해당 가입자를 선정(Time slot 배정)
• 다이얼한 번호에 따라 수신측에 해당 번호를 선정( Time slot 배정)
• 송 수분리한 4선식 방식이므로 다음 Time slot에는 송수 스윗치를 반대로 선정
• 한 개의 통화로는 2개의 Time slot이 필요함

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2

4

1

3

1

2

3

4

5

5

1

2

3

5

High Way

1번 가입자와

2번 가입자 연결 상태

3번 가입자와

5번 가입자 연결 상태

시스템 구성

DTMF 전화기

주교환기

100 회선

종교환기

1

종교환기

4

30 회선

30 회선

공중

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통신망

주교환기 구성

DTMF

Rec

Tone

Gen.

가입자

회로

PAM Switching

Matrix

CONF

MIXER

제어 회로

Nova 1200

가입자

회로

Trunk 1

Trunk 2

공중

통신망

Recorder

통화로 계

• PAM 시분할 전 전자방식
• 단 방향성 4선식 송수분리 전송
• 1통화로 2개 Time slot 필요
• Sampling 10kHz, 주기 100uS
• 복조기 저역필터의 부담을 줄이기 위함
• Time slot
• 1uSec 간격,
• Sampling된 Pulse폭 0.75uSec, 0.25uSec Guard time.
• High Way PAM신호
• Time slot 100개 총 50개 통화로
• 복조기
• M-derived Low Pass Filter,
• 복조효율을 높이기 위해 Holding 회로 사용

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통화로계

• 호출한 가입자 신호는 1단위 TPX 10단위 TPY 2단 10x10 Matrix를 통해 PAM신호를 High Way로 송출 다중화
• 호출된 가입자는 송출자와 같은 Time slot에 일치시켜 수신측 RPY, RPX를 거처 호출된 가입자에게 전송

TPX : 송신측 1단위 표본화

TPY : 송신측 10단위 표본화

HW.AMP : High Way 증폭기

RPX : 수신측 1단위 표본화

RPY : 수신측 10단위 표본화

DEM : 복조기

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HW AMP

HYB

TPX

TPY

AMP

DEM

RPX

RPY

10

10

10

10

10

10

10

10

통화로 계

• 가입자 회로(SLIC)
• 2선 -> 4선 변환을 위한 Hybrid 회로로 송수 신호분리(2 Transfomer 방식)
• 전화기 전류공급 -48V
• ON/Off Hook 신호검출 및 다이얼 신호 검출
• 송신 주파수 제한 Low Pass Filter
• Aliasing noise 방지
• 손실 보상을 위한 증폭기
• 복조를 위한 Low Pass Filter
• M-derived LPF

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통화로계

• Trunk 회로 1.
• 원격 집선교환기와 접속장치
• DATA MODEM을 통한 원격 제어신호 전송
• Trunk회로 2
• 타 교환기와 접속
• LD신호, E&M신호방식
• Tone Generator :
• Dial tone 연속 400Hz,
• Busy tone 600Hz 0.5초 간격 단속
• 호출신호 : 톤 방식 600Hz를 20Hz로 변조하여

통화로를 통하여 전송

• DTMF Receiver
• 수신된 주파수를 점출하여 다이얼 번호검출, 컴푸터에 전달
• 가입자가 수화기를 들면 Dial tone과 DTMF Receiver 동시연결

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DTMF 전화기의 주파수

통화로계

• Conference Mixer,
• 전화 회의를 위한 Mixing 회로
•  Recorder
• 공지사항은 알리기 위한 저장장치
• Data Modem
• 원격 집선교환기 제어를 위한 제어신호를 장거라 전화회선을 통해 송수하는 장치
• 200 bit/sec

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•  사용된 전화기
• DTMF Push Button Dial
• Bell Ringer대신 Electronic Tone Ringer
• ON/HOOK시 수신된 Ringging 신호를

증폭하여 Speaker를 구동

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전체 구성도

TPX

DRIVER

RPX

DRIVER

TPY

DRIVER

RPY

DRIVER

COMMON CONTROL

COMPUTER

NOVA 1200

Hang off sense signal

제어부

• TPX Driver, TPY Driver
• 발호한 신호를 Sampling하여(PAM) Time slot 배정 High Way에 송출토록 제어
• RPY Driver, RPX Driver
• High Way상 해당 Time slot의 PAM를 착신 가입자회로에 공급토록 제어
• 공통제어(Common Control)
• 각종 구성 요소를 감시한 정보를 Computer에 전달하고 분석한 신호를 받아 각 요소를 제어
• TPX, TPY, RPX, RPY Driver 제어
• 각 가입자 사용상태 감시, Trunk 회로 감시및 제어
• Tone Generator 제어, Tone Receiver Dial 숫자
• Conference Mixer, Recorder 제어
• Computer(NOVA 1200)
• 공통제어부로부터 받은 정보를 분석하여 제어부를 통해 각 구성요소를 제어

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시스템 제어

• Call Set Up 절차
• 각 가입자회로의 전류검출 회로를 20mS 간격으로 스캔
• 전화기의 ON/OFF 상태 감시
• Rotary Dial 전화기의 경우 Dial한 번호 검출
• 발호(OFF Hook)가 확인되면 비어있는 Time slot를 통해 Dial tone을 송출하고 DTMF Receiver를 통해 다이얼한 번호를 제어회로를 통해 컴퓨터로 전달
• 다이얼한 번호를 분석해
• 착신번호로 연결
• Follow me Service인 경우 요청한 번호로 전환
• Conference Call인 경우 참여할 가입자를 Conference Mixer에 연결
• 착신 가입자가 다른 번호로 전환을 할 경우
• Hook Flash후 전환할 번호 다이얼링
• 착신 가입자가 통화중인 경우
• 화중음(Busy Tone) 송출
• Priority Call인 경우 통화중인 연결을 끊고 연결

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전원부

• DC-DC Converter 방식
• 병렬공급 방식의 2중화
• Diode를 통해 병렬 공급
• Fold Back 전류제한 방식의 보호회로 채용

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• 전원부 구성
•  

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-48V

(-43~-53V)

PREREGULATOR

-12V / -5V

REGULATOR

DC - DC

CONVERTER

+5V

REGULATOR

-12V 0.5A

-5V 0.1A

-36V (12A)

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+9V

+5V 15A

시스템 사진

전면

후면

개발 후 경과

• 1973년 2월 구현된 모든 기능 실현(Demonstration)
• 개발 요청한 부서 담장자, 체신부 직원 참석
• Software Bug에 의한 시스템 불안정
• 특수 통신은 특히 고 신뢰성을 요구하므로 신뢰성을 보강하면 구매해 주기로 함
• 1973년 4월 시스템 안정
• 국내 통신업체(금성통신, 동양정밀)에 상용모델 개발 제안
• GTE 홍콩 지점장 방문 데모(5월)
• 본사에 보고
• 1주일 후 기술검토를 위해 전문가 4명 방한
• 본사 부사장 방한 전자식 PABX 개 발 논의
• GTE와 개발 계약(KIST 500/GTK 500)

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개발 환경

• 부품구입
• 부품의 종류를 적게 하기위해 몇가지 부품을 정하여 공통으로 사용하도록 설계
• 수입시 납기가 길어 장사동 시장에서 많이 구입
• 서울에 시그네틱스 생산공장이 있어 TTL 구입이 용이
• PCB
• Artwork Tape를 붙여 만듬
• 국내에서 양면기판 처음으로 사용
• 양면기판의 Thru hole 기술 부족으로 도선으로 연결
• 철가물
• 19”Rack은 구할 수 있었으나
• Card Cage를 구할 수 없어 자체 설계로 철물점에서 제작
• 가공 정밀도가 낮아 어려움이 믾았음
• 컴퓨터 입출력 장치로 TTY 사용
• 프로그램 Loading과 Debugging에 시간이 많이 소요되었음

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개발 후기

• 연구원 10명으로 적은 수자
• 큰 시스템 개발을 단기간에 수행하기에 너무 적은 인원
• 도급계약이므로 개발비를 받지 못해 연구실은 빚을 지게됨
• 연구실별 독립채산제로 KIST 본부에 6000만원 부채를 안게됨
• 국내 통신기 업체에 후속 개발을 제안했으나 실패
• 전자교환기에 대한 인식부족
• 국내 개발에 대한 불신
• 개발기간이 짧고 지체상금 조항까지 있어 연구원들은 주말도 없이 매일 밤11시 이후에 퇴근(당시는 통행금지가 있었음)
• 밤을 새우는 날도 많았슴
• 쌓이는 스트레스 문제 심각
• 해소를 위해 극단적 방법

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개발 후기

• 상용화는 못했으나 단기간에 모든 요구기능 구현하여 하면 된다는

자신감을 얻음

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• 국내개발 제품 중 최대규모와 첫 컴퓨터로 시스템을 제어하는(Stored Program Control) 시스템개발로 자부심

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• 국내업체로부터 후속 개발 계약은 못했으나

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• 외국 업체와 상용화 제품개발계약으로 인정을 받음

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• 국내 제품개발에 대한 불신감을 다소 해소

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�맺음 말�

• 국내 최초 컴퓨터 제어 전자교환 시스템 개발
• 국내 최초 SPC(Stored Program Control) 시스템
• 기능은 단시간내에 개발하였으나 S/W bug 등 신뢰성 문제 대두
• 시스템 신뢰성 향상을 위한 방안을 연구 시작
• 컴퓨터, 제어부,통화로, 전원부의 이중화로 신뢰성 향상
• 고장이 발생해도 교환기 전체의 시스템 마비를 방지
• SW의 중요성 인식
• Debugging, 신뢰성향상을 위한 Fault Tolerant기법 등
• 상용화 시스템 개발로 이어짐 (KIST/GTK-500)
• 국내 IT 분야 발전에 도화선 역할을 함

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참고 문헌

• 1973년 8월 전자공학회지 제10권 제4호

특집논문 전자교환기 시작모델 K1T-CCSS에 대하여

안병성, 이주형, 여재흥, 강진구

• KIST 연구 보고서

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