소형 선반 NT-SC2를 소개합니다.

이번 달을 시작으로 디바이스마트에서 판매하고 있는 소형공작기계들을 소개하는 시간을 갖도록 하겠습니다.
이번 달은 첫 번째 시간으로 소형 선반 SC2를 소개하도록 하겠습니다.

기본 구성품

· 80mm 3-JAW CHUCK · MT-2 CENTER · CHANGE GEAR SET
· WRENCH SET · OIL CAN

제품 특징

1. 안전 스위치가 있어, 안전하게 작업할 수 있습니다.
2. RPM 조절이 편리합니다.
3. 공구대가 4가지 위치 조절이 가능합니다.
4. 정확도가 높아 정밀 가공이 가능합니다.
5. 기어의 조절이 가능합니다.

NT-SC2 각 부분의 명칭 및 소개

1. 스위치
왼쪽 부터 안전 스위치, 파워램프, 회전방향, 설정 버튼, 퓨즈, RPM 조절 스위치 입니다.

2. 80MM 3-JAW CHUCK

3군데의 홈 중 한 군데를 제품에 들어있는 렌치로 돌려주시면 조절이 가능합니다.

3. 공구대
선반의 바이트를 고정하여 사용하는 곳입니다.
*바이트는 별도 구매하셔야 합니다.

4. X축, Y축 조절 손잡이
1번 검은 손잡이는 X축, 즉 좌·우의 이동을 하는 손잡이 입니다.
2번 손잡이는 Y축, 즉 상·하의 이동을 하는 손잡이입니다.

5. 심압대 조절 손잡이
1번 고정 핸들을 우측으로 돌려주면 고정이 되며,풀어놓은 상태에서는 좌·우로 이동이 가능합니다.
2번 손잡A이는 3번 심압대축을 조절하는 손잡이입니다.

NT-SC2의 소개를 마치며..

NT-SC2제품은 이번 버전의 NT-C2에 비하여, 모터를 BLDC모터를 사용하여, 소음을 줄였습니다. 또 한 모터의 출력이 기존 250W 급에서 500W 급으로 좋아짐으로써, 더욱 강력한 힘을 자랑하고 있습니다. NT-SC2는 저렴한 가격으로 각종 샘플 및 취미용으로 사용하실 분들에게 디바이스마트의 이름을 걸고 강력히 추천해 드릴 수 있는 제품입니다.

S.M.P.S / S.S.R / NOISE FILTER

자료 제공 ❘ Unionelecom 홈페이지 ❘ www.unionelecom.co.kr

전력 전자 부품의 핵심 분야인 S.M.P.S / S.S.R / NOISE FILTER 에 대해서
분야별로 알아보는 시간을 가지고 있습니다. 이번 시간은 S.S.R 에 대해서 살펴보겠습니다.

제 1부 S.M.P.S

1. S.M.P.S의 개요

스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply: S.M.P.S)는 전력용 MOSFET등 반도체 소자를 스위치로 사용하여 직류 입력 전압을 일단 구형파 형태의 전압으로 변환한 후, 필터를 통하여 제어된 직류 출력 전압을 얻는 장치로서 반도체 소자의 스위칭 프로세서를 이용하여 전력의 흐름을 제어함으로 종래의 리니어 방식의 전원 공급 장치에 비해 효율이 높고 내구성이 강하여, 소형, 경량화에 유리한 안정화 전원 장치이다.

S.M.P.S는 스위칭 주파수를 높여 에너지 축적용 소자를 소형화 함으로써 소형, 경량화를 이룰 수 있고, 이를 위해서는 고속 반도체 소자의 개발이 필요하다. 그러나 스위칭 주파수를 고주파화하면 스위칭 손실, 인덕터 손실등 전력 손실이 증대하게 되는 점과 스위칭에 의해 발생하는 써지, 노이즈 문제를 고려해야 한다. S.M.P.S의 용도는 통신용과 산업용 및 PC, OA기기, 가전기기 등의 민수용으로 분류된다.

2. S.M.P.S의 기본 구성
S.M.P.S의 기본구성은 교류 입력 전원으로부터 입력 정류 평활 회로를 통해 얻은 직류 입력 전압을 직류 출력 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터, 출력 전압을 안정화 시키는 궤환 제어 회로, 과전압, 과전류 보호 회로 등으로 되어있다. 궤환 제어 회로는 다시 출력전압의 오차를 증폭하는 오차 증폭기, 증폭된 오차와 삼각파를 비교하여 구동 펄스를 생성하는 비교기, DC-DC 컨버터의 주 스위치를 구동하는 구동회로 등으로 구성되어 있고, DC-DC 컨버터는 주 스위치와 환류 다이오드, 2차의 저역 통과 필터인 LC필터 등으로 구성되어 있다.

여기서 DC-DC 컨버터는 전력의 변환을 담당하는 주요 부분으로서 입출력 변환비의 크기 및 회로 구성에 따라 많은 종류의 컨버터로 분류된다.
S.M.P.S의 회로 방식은 고주파 트랜스포머의 유무에 따라 크게 비절연형과 절연형으로 나눌수 있는데, 비절연형으로서는 Buck 방식, Boost 방식, Buck-boost 방식, C’uk 방식등이 있고, 절연형으로서는 Flyback 방식, Forward방식, Full-bridge 방식, Half-bridge 방식등이 있다.

3.  S.M.P.S의 회로 방식

3-1 비절전형(Non-isolation Type)
1) Buck(Step-down) 방식
주 스위치 Q가 ON이 되면 입력으로부터 전류가 L를 통하여 출력으로 흐름과 동시에 L에 축적되고 Q가 OFF되면 L에 축적된 에너지가 환류 다이오드 D를 통하여 출력측으로 방출하게 된다. 스위칭 주기 Ts를 한 주기로 하여 이 동작이 반복되면서 입력 전력을 원하는 출력 전력으로 변환하게 된다.
Buck 방식은 출력 전압이 입력 전압보다 낮은 범위에서 나타나며, 이러한 이유로 “강압형 컨버터”라고도 한다.

2) Boost(Step-up) 방식
스위치Q가 도통일 때 인덕터 전류에 의해서 L에 에너지가 축적되고, 다음에 Q가 차단되면 L에 축적된 에너지가 환류 다이오드 D를 통하여 출력측으로 방출된다. Boost방식은 출력 전압이 항상 입력 전압보다 높은 값으로“승압형 컨버터”라고도 한다.

3) Buck-boost(Step-up/down) 방식
Buck-boost방식은 출력 전압이 입력 전압보다 높거나 낮게되는 승강압형의 특징과 출력의 극성이 입력과 반전되는 특징도 함께 갖고 있어 “극성역전형 컨버터” 라고도 한다.

3-2 절연형(Isolation Type)

실제 S.M.P.S의 응용에 있어서 많은 경우에 고전압 또는 누설 전류로 인한 사고 위험으로부터 사용자를 보호하기 위하여 입력과 출력사이에 전기적 절연이 요구된다. 이때 절연에는 고주파 트랜스포머가 이용되며, 고주파 트랜스포머는 절연의 목적외에 1,2차 권선비에 의해 출력 전압의 크기를 조절하는 역할도 한다. 절연형은 고주파 트랜스포머가 삽입되어 있다는 점을 제외하고는 비절연형과 그 기본 특성이 동일하다.

1) Flyback 방식
Flyback방식은 Buck-boost방식과 기본 동작이 동일하다.
스위치Q가 도통하면 트랜스의 2차 권선에는 1차와 반대 극성의 전압이 유도되므로, 다이오드 D는 역 바이어스되어 차단되고, 따라서 2차 권선에는 전류가 흐르지 않고 1차 권선으로만 전류가 흘러 자화 인덕턴스에 의해 에너지가 축적된다.
다음 스위기가 차단되면 2차 권선에는 전상태와 반대 극성의 전압이 유도되어 다이오드를 도통 시킴으로써 트랜스의 자화 인덕턴스에 축적된 에너지를 부하에 공급한다. Fly back방식은 500W이하의 낮은 출력에 적용하기에 적합하며, 회로가 간단하고 경제적인 반면, 출력 커패시턴스의 리플 전류가 크다.

2) Forward 방식
Forward방식은 출력 용량이 500W급 정도까지의 중전력용으로 많이 응용되고 있으며, Buck방식과 기본 동작이 동일하며 안전성이 뛰어난 특징을 가지고 있어서 고신뢰성이 요구되는 통신용의 전원에 폭넓게 이용되고 있다. 동작 원리는 주스위치 Q가 도통하면 D1은 도통, D2는 차단되어 입력측으로 부터의 전류는 트랜스포머를 통하여 출력 측으로 전달됨과 동시에 인덕터 L에는 에너지가 축적된다. 다음에 Q가 차단되면 D1은 차단, D2는 도통되면서 L에 축적된 에너지를 출력측으로 공급한다.

3) Push-pull 방식
Push-pull방식은 스위치가 Q1, Q2 가 교대로 ON, OFF하는 방식으로 1KW이하의 대용량에 적용 가능하며 구동 회로가 간단하나 트랜스포머의 편자 현상이 발생할 가능성이 있다.

4) Half-bridge 방식
Half-bridge방식은 500W-수KW의 대용량에 많이 응용되고 구동 회로가 복잡하다. 동작 원리는 스위치 Q1이 도통하면 입력 전류는 Q1과 트랜스포머 1차 권선을 통하여 흐름과 동시에 2차 측으로 전달되고, 다이오드 D1을 도통시켜 출력 필터 인덕터 L을 통하여 출력측으로 흐르게 된다. 이때 L에는 에너지가 축적되며 다음 스위치 Q1, Q2 모두가 차단되면 L에 축적된 에너지는 다이오드 D1, D2를 환류 패스로 하여 출력측으로 방출되며 트랜스포머의 전압은 “0”이 된다. 스위치 Q2가 도통하면 D2를 도통시켜 L을 통하여 출력측으로 흐르게 된다. 이때 L에는 다시 에너지가 축적되며 다음 스위치 Q1, Q2 모두가 차단되면 L에 축적된 에너지는 D1, D2를 환류 패스로 하여 출력측으로 방출되며, 트랜스 포머의 전압은 “0”이 된다.
이 과정을 한 주기로 하여 반복하면서 동작한다.

5) Full-bridge 방식
Full-bridge방식은 Half-bridge방식에 스위치 2개를 더 추가한 형태로 4개의 스위치를 사용하므로서 한 쌍의 스위치 (Q1, Q4 또는 Q2, Q3)가 교대로 도통, 차단을 반복하면서 Half-bridge 방식과 동일하게 동작하고, 구동 회로가 매우 복잡하며 수 KW이상의 대용량에 응용된다.

4. S.M.P.S와 리니어전원공급장치

4-1 리니어 전원 공급장치

1) 효율 : 낮음 (30%~60%)
2) SIZE : 대형 (변압기 & 방열판 등)
3) 중량 : 무거움 (변압기 & 방열판 등)
4) 회로구조 : 간단 (변압, 정류, 안정화회로 등)
5) 안정도 : 높음 (0.001%~0.1%)
6) 리플 : 작음 (0.1mV-10mV)
7) 과도응답 : 빠름 (50us~1ms)
8) 입력전압의 대응 : 입력 전압폭이 크면 효율 저하
9) COST : 낮음
10) 신뢰성 : 보통 (부품수가 적지만 온도 상승)
11) 용도 : 고밀도 전원으로 소용량

4-2 S.M.P.S
1) 효율 : 높음 (70%~85%)
2) SIZE : 소형 (리니어의 1/4~1/10)
3) 중량 : 가벼움 (리니어의 1/4~1/10)
4) 회로구조 : 복잡 (정류, 스위칭, 펄스제어, 변압, 정류회로 등)
5) 안정도 : 보통 (0.1%~3%)
6) 리플 : 큼 (10mV-200mV)
7) 과도응답 : 보통 (500us~10ms)
8) 입력전압의 대응 : 직류 및 110V/220V 겸용
9) COST : 보통
10) 신뢰성 : 보통 (부품수가 많고 온도 낮음)
11) 용도 : 소형 고효율을 요구하는 전원으로 대용량

5. 용어설명

1) 입력전압(Input Voltage Range)
규격을 보장할 수 있는 입력 전압의 범위로서 교류 입력은 실효치 이고 직류 입력은 순시치이다.

2) 효율(Efficiency)
출력 전력과 입력 유효 전력의 비로서 효율 =(출력전력/ 입력유효전력)×100(%)로 표시

3) 돌입전류(Inrush Current)
전원에 입력 전압을 인가하는 순간에 흐르는 전류의 파고치

4) 정격출력전압(Output Voltage)
출력단에서 나오는 직류 전압의 공칭값

5) 정격출력전류(Output Current)
전원에서 부하로 연속적으로 공급할 수 있는 전류치

6) 정적입력변동(Line Regulation)
입력 전압을 규격 범위내에서 서서히 변화 시켰을 때의 출력 전압의 변동 최대치

7) 정적부하변동(Load Regulation)
출력 전류를 규격 범위내에서 서서히 변화 시켰을 때의 출력 전압 의 변동 최대치

8) 리플(Ripple)
출력 전압에 중첩되는 입력 주파수 및 스위칭 주파수와 동기된 성분으로 Peak-to-Peak로 표시

9) 리플노이즈(Ripple Noise)
출력 전압에 중첩되는 리플 이외의 노이즈 성분으로 Peak-to-Peak로 표시

10) 주위온도변동(Temperature Drift)
규격의 주의 온도 범위 내에서의 출력 전압의 변동치

11) 기동시간(Rise Time)
입력을 인가한 후 출력 전압이 90%에 도달할 때까지의 시간

12) 유지시간(Holding Time)
입력을 차단한 후 출력 전압이 규정의 전압 범위를 유지하여 순간
정전에도 안정된 출력 전압을 공급 할 수 있는 시간

13) 절연전압(Isolation Voltage)
지정된 단자 간에 규정의 교류전압을 인가시 스파크 방전하지 않고 전원이 파괴되지 않는 전압

14) 절연저항(Isolation Resistance)
지정된 단자간에 규정의 직류 전압을 인가시의 저항치

15) 사용온습도(Operating Temp. & Humid.)
동작 중에 전원의 규격을 보증할 수 있는 주위 온도와 습도

16) 저장온습도(Storage Temp. & Humid.)
동작하지 않은 상태로 성능의 열화없이 보관할 수 있는 주위 온도와 습도

17) 내진동(Vibration)
규정의 시험 조건으로 전원의 손상을 주지 않는 진동의 가속도

18) 내충격(Impact)
규정의 시험 조건으로 전원의 손상을 주지 않는 충격의 가속도로 가속도와 가해지는 시간으로 표시

19) 과전류 보호(O.C.P : Over Current Protection)
출력 전류가 규격 이상으로 흐르지 않도록 하여 전원 또는 부하를 보호하는 기능으로 과전류 상태를 해소하면 출력 전압은 원상태로 자동복귀

20) 과전압보호(O.V.P : Over Voltage Protection)
부하에 과전압이 인가되지 않도록 규격 이상의 전압이 출력되지 않게 하는 보호기능으로 보호회로가 동작하면 전원은 차단되며, 입력을 차단하고 수분 동안 방치 후 입력을 재투입하면 출력 전압은 원상태로 복귀

21) 리모트센싱(Remote Sensing)
전원과 부하 간에 거리가 있어 배선의 전압 강하가 무시될 수 없는 경우에 사용하는 것으로 센싱선은 접속한 점의 전압을 설정치로 유지

22) 리모트 컨트롤(Remote Control)
복수의 전원을 사용할 때에 각각의 전원 상승시간과 하강시간의 차를 설정할 때 사용하는 것으로 외부 신호로 전원을 ON/ OFF 하는 기능

6. 사용상 주의사항

1) 입력전압

정현파 교류는 실효치이고 구형파는 파고치로 표현되며, 스위칭전원은 입력 전압을 정류해서 파고치에 가까운 직류 전압을 만들어 인버터를 동작시킴으로 구형파를 인가할 시는 입력 전압 규격치의 약 1. 4배의 수치를 인가해야한다. 교류 입력의 경우에는 사용지역에 따라 전압, 주파수 등에 차이가 있음으로 확인이 필요하다. 입력측에 인덕턴스가 큰 Line Filter나 Choke Coil이 삽입된 경우에는 입력 ON/OFF시 역기전력의 발생으로 전원의 파괴 또는 스트레스를 주게 되므로 주의해야 한다.
전압 선택형(Dual InputVoltage형)의 경우 입력전압 (AC 110V 또는 AC 220V)에 따라 110/220V SELECTOR를 맞춰 사용한다.

2) 직렬운전
복수의 전원을 직렬로 접속할 경우 두가지 회로 방식이 있고, Fig-10은 문제가 없으나, Fig-11은 PS1과 PS2의 기동 시간과 하강 시간의 차이로 한쪽 전원의 전류가 다른쪽 전원으로 유입되어 기동되지 않을수도 있다.
이 경우 Fig-12와 같이 출력 다이오드 D1, D2를 삽입하면 직렬 운전이 가능해진다.

3) 병렬운전

A. 병렬 운전기능이 없는 전원

Fig-13의 PS1과 PS2의 출력 전압의 차로 우선 전압이 높은 쪽 전원에서 전류가 흘러 O.C.P가 동작하여 전압이 떨어지면, 다른쪽 전원에서 전류가 흘러 한쪽 전원은 과전류 상태로 되어 전원의 고장율을 높이거나 수명을 단축시키는 문제가 있다.
Fig-14의 경우 출력에 저항을 삽입하여 PS2의 출력 전류 밸런스를 맞추는 방법이며, 저항치는 밸런스와 저항의 전력 손실을 어느 정도로 할것인가에 따라 결정된다.
Fig-15는 다이오드의 전류-순방향 전압 특성의 경사를 이용해 PS1과 PS2의 출력 전류 밸런스를 맞추는 방법으로 다이오드의 내압, 손실전력, 방열등을 고려해야한다.

B. 병렬기능이 있는 전원

병렬 운전용 전류 밸런스(CB) 단자가 있는 전원은 출력을 그대로 병렬 접속하여 사용할 수 있으며, 전원 내부의 병렬 운전 회로가 동작해서 자동으로 각 전원의 출력 전류 밸런스를 맞춘다.

4) 전원의 출력이 뜨지 않는 부하
Lamp나 정전류 부하의 경우 『ㄱ』자 형의 과전류 보호 회로를 갖고 있는 전원에서는 출력이 뜨지 않는 경우가 있는데, 이것은 부하에 전압이 인가된 후 안정점에 도달할 때 까지 부하의 V-1 특성 궤적이 과전류 보호 특성 선상에서 발생하는 현상으로 설계 시점부터 부하 특성을 고려할 필요가 있다. 대부분 역L형의 과전류 보호 회로를 갖는 전원으로 하면 해결된다.

5) 방열
전원의 입력 유효 전력과 출력 전력의 차이는 전부 열로 바뀌므로 반드시 방열이 필요하다. 자유공간에 전원을 동작시키면 복사 또는 대류로 방열되며, CASE에 들어 있는 경우에는 외부에 공기의 입출구를 만들되 출구를 입구보다 크게하는 것이 방열 효율이 더 높다. FAN이 내장된 전원은 자체로 강제 공냉되므로 주위 온도만 관리하면 된다. 전도 냉각은 전원의 발열 부품을 Aluminum기판 등의 금속판에 취부하여 외부로 열을 방출시키는 방식이다.
다음호에는 S.S.R에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

이용세 기자 (edgar@ntrex.co.kr)

5월 25일부터 4일간 서울 삼성동 코엑스에서 열리는“월드아이티쇼(WIS) 2010”이 올해로 벌써 3번째를 맞이한다. 2,000부스, 700개사가 참가하는 이번 행사에는 최첨단 IT제품들이 대거 선보인다.

1층에서 자리잡은 Digital GURO. 타이틀은 역동적인 첨단기업도시로 해당 지역의 여러 기업들이 모여 자사의 상품들을 소개하는 자리다.

디지털콘텐츠협동연구원센터에서는 2D/3D의 입체영상을 이용하여 여러 콘텐츠를 제작하여 체감형 콘텐츠게임을 선보였다.
남녀노소 즐길수 있는 내용으로 구성, 가족과의 여가생활을 즐길수 있으며 몇몇 컨텐츠는 게임도 즐기면서 운동효과를 볼 수 있어 눈길이 갔다. 그 외에도 해양생태디지털 도감과 디스플레이에 적용되는 상품도 함께 선보였다.

빔프로젝터를 사용하기 위해서는 회의실이나 사용공간의 빛을 차단해야만 사용이 가능했던 시절은 이제 예전의 일이다. 평범한 유리 창문이 대형 LCD TV가 되는 격이다. 유리 뒤로는 빔프로젝터가 숨어있다. 유리 뒷면의 빛을 받는 부분에는 특수처리가 되어 있어 빔프로젝터의 빛을 받아 더욱 빛나게 하는 듯 했다. 이를 활용하면 적은 비용으로 큰 효과를 낼 수 있지 않을까?

발길을 멈추게했던 그림. 뒷편에 LED 등의 조명을 활용하여 그림의 분위기를 보다 아름답게 표현하였다.

대형LCD 모니터에 터치패널을 장착하여 게임을 즐기는 모습에 터치패널의 활용 범위를 실감했다. 또한 PC등을 연결하여 손쉽게 컨트롤하며 다양한 컨텐츠를 즐길 수 있었다.

세계 초소형 휴대용 DVR. 캠볼(CamBall)은 몇번 매스컴에 알려진바 있는 상품이다. 다양한 분야에 활용 가능한 악세서리로 인기 모델이다. 원형 작은 볼 하나가 촬영하면서 저장까지 가능하다. 방수케이스, 레저로 활용하거나 차량의 블랙박스 대용으로 활용 가능하며, 보안용 CCTV로도 활용할 수 있다.

대기업이 모인 자리에는 화려한, 각종 이벤트로 이목을 끌기도 했다. 출시를 앞두고 반응을 보기위한 각종 IT상품들이 진열되어 있었으며 거기에는 많은 사람들이 몰려 있었다. 3D와 IT를 위한 공간이라 해도 손색이 없을 정도로 첨단 IT기기를 구경하는 참관객들의 표정에서 진지함까지 찾아볼 수 있었다.

1년에 한번씩 찾아오는 짧은 기회로 앞으로의 IT발전의 방향과 신상품 등을 보고 듣고 만져볼 수 있는 월드아이티쇼. 때문에 많은 사람들이 기다리고 기대하는 자리가 아닐 수 없다. 시장 흐름에 큰 영향을 주는 이번 행사를 다녀오면서, 해가 갈수록 눈부시게 발전하는 기업들의 노력에 박수를 보낸다. 지식경제부, 방송통신위원회, 문화체육관광부가 주최하는 2010 월드 아이티쇼. 첫날 다녀온 소감은 내년이 더욱 기대된다는 것.

2010 

          및 전기설비전 개최

김동성 기자 goodluck@ntrex.co.kr

 지난 5월18일 삼성동 COEX C홀(전 대서양홀)에서 2010 국제 스마트그리드 및 전기설비전이 개최되었다. 올해로 여덟 번째를 맞이하는 이번 행사는 한국전력기술인협회와 KOTRA(대한무역투자진흥공사)가 공동주최하는 행사로서 5월18일(화요일)~20일(목요일)까지 3일간 진행되었다. 18일 개최를 알리는 개막식에는 지식경제부 김정관 에너지자원실장, 노영민ㆍ김영환 의원, 남아공 Ms. Elizabeth Dipuo Peter 에너지부 장관, 한국전력, 발전사, 전력유관기관 및 단체장 등 각계 인사들이 참석해 눈길을 끌었다.

최근 스마트그리드 산업에 관심이 증폭되면서 2009년에도 삼성동에서 스마트그리드 및 전기설비전이 개최된 바 있다. 올해 전시회는 2009년 개최된 전시회에 비해서 규모가 많이 커졌다. 한국에서도 대기업들이 이제 막 스마트그리드에 대한 개발을 시작했기 때문에 이번 전시회가 갖는 관심은 상당하다. 스마트그리드 산업은 차세대 전력망 시스템으로 기존의 전력생산, 운반, 소비의 과정에 IT기술을 접목하여 시스템의 효율을 높인 산업이다. 이를 통하여 소비자에게 실시간으로 다양한 에너지 관련 정보를 제공함으로서 자발적인 에너지 절약 유도에 그 의미를 두고 있다. 국내에서는 미국 등 해외 선진국가들보다는 도입이 늦었지만 정부의 녹색성장 정책과 함께 2030년까지 전 국토에 걸쳐 지능형 전력 네트워크가 도입되는 국가단위의 지능형 전력 네트워크 구축을 목표로 하고 있다.

이번 전시회에서는 제어 및 관리시스템, 전기설비 및 관련기자재, 신재생에너지, 전력 분석 및 측정장비 등 다양한 제품들이 전시되었으며, 한전KDN을 비롯하여 현대중공업, 효성, 케이티중공업, 삼성계측제어, FLUKE, TESTO KOREA, AMERICAN SUPERCONDUCTOR 등 국내외 대기업을 비롯해 20개국에서 250업체(460개 부스)가 참가하였으며, 해외바이어초청 수출 상담회, 스마트그리드연구회, World Smart Grid Seminar. 학술대회 등 다양한 행사를 통하여 국내 업체들에 수출 증원과 관련산업 육성에도 큰 이바지를 하고 있다.

2009년 지식경제부로부터 국제인증전시회로 인증받은 바 있는 이번 전시회는 서울시에서 선정한 2010년 유망전시회로도 채택되어 국제적인 전시회로 성장할 수 있는 가능성을 인정받고 있다.

2010 상반기 전자 박람회 참관기

홍콩 전자 박람회 

(Hong Kong Electronic Fair)

홍콩 춘계 전자 박람회, 다양한 테마관으로 효율성 증진

글 | 장경미 기자 Kelly@ntrex.co.kr

아시아 최대의 전자 박람회인‘홍콩 전자전 (Hong Kong Electronics Fair)’이 4월 13일~16일 홍콩 컨벤션 센터에서 개최 되었다. 같은 기간 홍콩 전자전과 함께 전시컨벤션센터 내에서‘국제 정보 통신 박람회 (International ICT Expo)’도 함께 열려 더욱 풍성한 볼거리와 함께 시너지 효과를 나타냈다.

이번 홍콩 춘계 전자 박람회는 19개국 2,121개 기업과 5만여명의 전문 바이어가 참관하는 아시아 최대 규모의 전자, IT 전문 박람회로 기자도 참관차 방문하였다. 홍콩 전자전은 다양한 테마관으로 형성되어 있어 바이어들은 찾고자 하는 제품을 손쉽게 발견할수 있으며 다양한 디자인의 각종 개인용 전자제품과 정보기술(IT), 멀티미디어, 특히 MP3플레이어 또는 PDA와 결합된 복합시계, 블루투스를 이용한 헤드폰, 태양열 충전제품, PC 모니터와 DVD 플레이어를 결합한 모델들이 많은 참관객의 시선을 사로잡았다.

음향기기	미니 로봇 캠	아이폰 & 아이패드 케이스
복합시계	블루투스	태양열 충전 제품

홍콩전자전은 아시아 지역의 중소기업들이 중심인 만큼, 아이디어 상품이나 획기적이고 새로운 기술보다는 현재 상용화된 기술을 다양하게 상품화한 것이 특징이며, 동종 제품들을 한눈에 볼 수 있도록 실용적인 배치를 함으로써 참관객들을 불러 모았다.
축구공을 연상케 하는 음향기기와 시계 등 깜찍한 디자인으로 승부하는 가전제품도 손쉽게 찾아볼 수 있었던 품목 중 일부이며 터치 스크린을 탑재한 IT 기기들은 터치 감도 및 반응속도 부분에서는 국내 제품과 비교해도 뒤떨어지지 않을 만큼 양호했다. 또한 많은 부분에서 아이폰과 아이패드를 비롯한 ‘애플 (Apple)’사 관련 제품을 쉽게 볼수 있어 한동안은 사그러지지 않을 애플의 돌풍을 예고했다.

세계의 전자제품, 조명, 통신기기등 다양한 분야의 흐름파악

글 | 이원영 기자 richard@ntrex.co.kr

2010년 4월 13일부터 16일까지 개최된 홍콩 전자제품 &조명 &정보통신 박람회를 다녀왔다.

행사장 입구	관람객들이 등록하는 곳

올해로 8회째를 맞았는데, 짧은 기간이지만 많은 인지도와 훌륭한 평가를 받고 있으며, 홍콩의 전자산업에도 지대한 영향을 미치고 있다고 한다. 올해는 세계 각 국에서 약 2,300여 개의 업체가 참가하여 성황을 이루고 있었고, 첫 날인데도 행사장은 아침 일찍부터 인산인해를 이루고 있었다. 이번 전시회는 층별로 주제가 3가지로 나뉘어져 있었다. 1층은 주로 각종 전자제품과, 가전제품 등의 주제로 구성되어 있었으며, 3층은 보안관련 제품과 통신기기 등과 관련된 주제로 되어 있었다. 그리고 5층은 주로 조명기기와 관련된 주제로 구성되어 있었다.

기자는 우선 1층부터 돌아보기로 하였다. 1층에는 주로 첨단 전자제품과 가전제품들이 주로 전시 되고 있었는데, 그 중에서 관심이 가는 제품이 한 가지 있어서 소개해 보려고 한다. 이 제품은 첨단 가상현실 안경같이 보이지만 사실은 안마기이다.

음악감상, 히터기능의 안마기

이 안마기는 음악감상과 히터 기능과 더불어 머리부터 목 부위까지 다양한 부위의 안마가 가능하였다. 생긴 모양과 기능면에서 모두 사람들의 관심을 끌기에 충분하였다. 기자도 직접 체험해 보았는데, 체험해보니 더욱 효용성이 괜찮았던 제품이었다. 이 부스에는 이 제품 이외에도 휴대용으로 나오는 다양한 안마기 제품들이 눈길을 끌었다.

그 외에 전자제품 중에 관심이 갔던 것은 터치펜 형식으로 되어있는 보드였다. 이 제품은 보드에 터치펜을 사용하여 어떠한 글이나 그림을 작성하면, 그것을 컴퓨터와 연결하여 저장 할 수도 있고, 동시에 여러 명이 같이 보고, 작성도 할 수 있는 다양한 기능을 가지고 있었다. 아쉽게 사진을 찍어오지는 못했지만, 앞으로 학교나 기업에서 회의시 활용한다면 충분한 효용가치가 있을 것 같았다. 우리는 1층을 둘러본 후에 3층으로 올라갔다. 전시장 규모가 크다보니 1층을 둘러보는데도 많은 시간과 체력이 필요하였다. 3층에는 주로 보안장비와 통신장비들이 있었다.

통신장비들은 역시 요즘 새로운 기술인 USB 3.0 기술을 갖춘 제품들이 많이 보였다. USB 3.0 제품은 기존 USB 2.0 제품에 비해 10배 빠른 전송속도를 자랑하는데, 이 기술을 탑재한 제품들이 빠르게 출시되고 있는 만큼 USB 메모리나 외장하드 등 다양한 분야에 널리 활용될 것으로 보인다. 그리고 또 한가지 느낄 수 있었던 것은 역시 애플사의 위력이었다. 이미 아이팟과 아이폰이 널리 활용되고 최근에는 아이패드의 출시로 연일 화제가 되고 있다 보니, 그것과 관련된 많은 액세서리들을 선보이고 있었다.

아이패드의 가죽커버

제품들은 액세서리 외에도 아이팟을 활용한 스피커 등도 눈길을 끌었다. 그리고 마지막으로 관람한 5층에는 역시 최근 각광을 받고 있는 LED 제품과 각종 조명기기들이 관람객들을 기다리고 있었다. 이미 LED는 몇 년전부터 관심을 끌고 차세대 조명기기로 각광을 받고 있는 만큼, 다양한 모양과 다양한 빛깔의 LED 제품들이 있었다. 그보다 우리의 관심을 끌었던 것은 태양광 관련 제품들이었다.

솔라패널을 이용한 응용상품	휴대용 솔라패널

얼마 전 3월에 국내에서 열린 태양광 관련 전시회도 참관하였지만, 국내에는 태양열 집이나, 발전에 쓰이는 대형제품들만 있어서 조금 아쉬웠는데, 그곳에는 일상생활에도 활용될 수 있는 제품들이 많아서 흥미로웠다. 이 두 가지 이외에도 태양이 있을 때는 불이 꺼지고, 어두우면 불이 켜지는 꽃 모양을 한 집안용 액세서리 제품과, 조명등 제품들도 관심이 가는 품목들이었다.

이번 전시회를 전반적으로 둘러보며, 국내에서 열리는 전시회와 비슷한 제품들도 많았지만 간혹 아이디어가 돋보이는 제품들도 볼 수 있어서 좋은 기회가 되었다. 또한 세계 전자제품과 조명, 통신기기까지 다양한 분야의 흐름을 파악할 수 있는 계기가 된 것 같아서 만족스러운 참관이 되었던 것 같다. 전자분야나 통신 조명 분야에 종사하고 있는 분들이라면 한 번쯤 이런 해외 전시회 참관을 계획해보는 것도 좋은 경험이 된다는 것을 느끼고 돌아올 수 있었다.

2010 상반기 전자 박람회 참관기

중국 전자 박람회

(China Electronic Fair)

글 | 류리라 기자  lila@ntrex.co.kr

 심천 전자시장, 전자박람회 참관기

2010년 4월 7일부터 4월 10일 까지 (주)엔티렉스 임직원들은 심천 전자시장 조사와 심천 전자 박람회에 참가하기 위하여 중국 심천을 방문하였다. 심천 전자 시장을 방문하였던 날이 평일의 이른 시간 임에도 불구하고 구매하려는 사람과 운반하려는 사람들로 북적이고 있었다.
하루 온 종일 심천전자시장을 조사하였음에도 불구하고 광활하고 넓은 규모의 심천시장을 모두 돌아 볼 수는 없어, 다음 날 까지 할애하여 시장조사를 계속 하여야 했다. 규모나 교역량으로 볼 때 세계 최고의 시장이라고 자부할 만 하였다.

올해로 75회를 맞이하는 중국전자전(China Electronic Fair)은 중국에서 가장 전문적이고 종합적인 전자전이며 유일하게 중국 상공부와 신식 사업부의 정책후원을 받고 있는 전자전이라고 한다.
중국 전자전이 열린 첫날인 4월 9일에 방문 하였는데 첫날 임에도 불구하고 신규 아이템을 발굴하려는 현지인들과 외국인들로 북새통을 이루고 있었다. 한눈에 들어 오지 않을 만큼의 넓은 규모를 자랑함과 동시에 전자재료, 전자부품, 전자장비, IC제품 등 기존에 유통되고 있는 제품과 신규 아이템으로 발굴할 만한 가치가 있는 제품 등 무수히 많은 업체들이 전자전에 참여 하고 있었다. 금번 심천전자시장과 박람회 참관은 신규 협력업체 발굴 조사, 신제품에 대한 정보탐색 등 중국시장과 신규제품, 신규업체 발굴에 대한 좋은 기회를 제공하였다.

글 |스네일앤 스네이크

※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를
통하여 사용을 득한 내용입니다.

일곱번째 회로 만들기 / 코일

이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 일곱번째로 555 (Timer IC)의 펄스열 발생회로를 사용하여
코일의 특성을 이해할 수 있는 회로입니다.

회로의 부품중에 코일이 추가 되었으므로, 아래에 설명합니다. (공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
그림  “회로도 이해하기 (9)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.

※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
실험에 사용한 555 Timer IC 회로는 (여섯번째 회로와 같은) 펄스열 발생회로 입니다. 그러므로 555 IC의 3 번 출력핀에서는 주기(T)가 약 1.4초 간격인 펄스열이 발생됩니다. 발생된 펄스를 전압으로 관측하면 주기 T의 구형파(square wave)가 나타납니다.
이 출력전압에 의한 전류는 2 줄기로 나누어져 GND(0V)로 흘러갑니다.
(① R2 → LED1 ② D1 → L1, C2 → R3 → LED2) 한 줄기의 전류는 R2를 거쳐 LED1으로 전달되므로 LED1은 약 1.4초의 간격으로 점등/소등을 되풀이합니다. 다른 줄기의 전류는 D1을 거친 후에 L1과 C2로 구성된 로우패스 필터 (LPF)에서 직류로 변환됩니다. 이 직류전압에 의한 전류가 R3을 거쳐 LED2로 흐르므로 LED2는 (점멸하지 않고) 켜져있게 됩니다.

▶ 추가실험
L, C로 구성된 로우패스 필터 (LPF)를 낮은 주파수에서 동작하게 만들려면 L과 C를 곱한 값이 매우 커져야 합니다.
실험에 사용된 L1은 쉽게 구입할 수 있는 반면에 크기가 330μH로 너무 작습니다. (코일값이 커지면 따로 주문해야 하므로 소량으로 구입하기 어렵습니다) 그 때문에 회로의 필터에서 코일이 담당하는 역할이 콘덴서의 역할에 비해 너무 미미해 졌습니다. 그 결과로 LC 로우패스 필터(LPF)의 우수한 점이 우리 회로에서는 확실히 나타나지 않습니다.
ㅛR과 C의 부품으로 구성되는 로우패스 필터를 만드려면 코일만 저항으로 바꾸면 됩니다. 실험을 위해 코일자리를 100Ω 미만 값의 저항으로 대치하여 (바꾸어서) 동작을 확인해 봅니다. LED2의 동작은 LC 필터와 같은 결과를 보여줍니다.

▶ 부품설명 : 코일 (Inductor, 정격 단위는 헨리 [H로 표기] )

코일은 신기한 부품입니다. 전선을 길게 쭉 뻗어 놓으면 아무 일도 일어나지 않습니다. 그러나 전선을 같은 방향으로 둘둘 감아 놓으면 교류 에너지를 저장하는 코일이라는 부품이 됩니다. 코일 값을 크게 하려면 코일 가운데 페라이트(ferrite) 코아를 넣습니다. (페라이트 코아의 모양은 I형, O형이 있습니다)
코일은 전자회로에서는 필터회로, 안테나 회로등에 사용되는 정도지만, 발전기, 변압기, 모터등의 전력용 기기에서는 전기 에너지와 기계 에너지를 상호교환 하는 핵심부품으로 중요한 역할을 수행합니다. 코일에 전류가 흐르면 코일 주변에는 자기장이 형성되는데, 하나의 자기장이 영구자석이나 또 다른 코일의 자기장과 상호작용하는 과정에서 힘이나 토오크가 발생됩니다. 이런 이유로 힘이나 토오크를 발생시키는 장치를 설계하거나 성능을 개선하기 위해 코일이 발생하는 공간자속의 분포를 해석하는 작업이 매우 중요하게 되었습니다. 인터넷에 찾아보면 PC를 사용하여 코일의 자기장을 계산하는 finite element analysis (FEA) 공개 프로그램을 발견할 수 있을 것입니다.

※ FEA 에 관심있는 분은 David Meeker의 free modelling package, FEMM v4.0 을 참조하십시요.
여덟번째 회로 만들기 (단안정 멀티바이브레이터)

새롭게 추가된 부품은 없습니다.

(공통 부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
그림_“회로도 이해하기 (10)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.

※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
555 IC의 2 번핀 상태를 주목해 봅시다. 스위치(S1)이 열려있으면 555 IC의 2 번핀은 R3를 통해 전원으로 연결되어 있으므로 ‘H’상태입니다. 스위치(S1)을 닫으면 (여전히 전원에는 R3가 연결되어 있지만) S1을 통해 GND(0V)로 곧바로 연결되므로 ‘L’상태로 바뀝니다. (저항을 통하지 않는 쪽이 영향을 크게 미칩니다. 이렇게 저항과 스위치로 ‘H’와 ‘L’을 변경하는 회로는 아주 많이 사용됩니다. )

※ 만일 회로에서 R3를 없애서 2 번핀이 바로 전원에 연결되어 있다면?
→ 스위치(S1)을 닫는순간 전원과 GND(0V)가 단락(short) 상태로 됩니다. 이런 경우는 전원인 전지가 커다란 전류때문에 뜨거워지고 내부가 파손(소손)됩니다. (회로가 단락(short)되는 것은 최악의 상황으로 무조건 피해야 합니다.)

555 IC의 사양에 의하면 2 번핀은 트리거(Trigger) 핀이며 ‘H’→ ‘L’로 상태가 바뀌는 순간 동작합니다. 우리 555 IC 회로의 구성은 “단안정 멀티바이브레이터” 이며, 2 번핀이 트리거될 때 주기(T)의 구형펄스가 딱 하나 발생합니다. 발생한 펄스는 3 번핀에 연결된 R2와 LED1에 의해 확인할 수 있습니다.
※ T (주기) = 1.1 × R1 × C1 (초)

▶ 추가실험
R1과 C1의 값을 변경하고, 변화된 LED1의 주기를 계산값과 비교해 봅니다.
원하는 시간에, 원하는 길이의 펄스를 딱 하나 발생시킬 수 있는 능력은 얼핏 생각하기 보다 훨씬 중요한 뜻을 가지고 있습니다. 하나가 맘대로 된다는 말은, 하나를 두번 되풀이 하여 (원하는) 둘을 만들 수 있다는 뜻입니다. 따라서 같은 논리를 여러번 되풀이 하면 결과적으로 내가 원하는 어떤 형태의 펄스열이라도 만들 수 있게 됩니다. 우리 인류는 이렇게 발생시킨 펄스열을 사용하는 능력을 개발하여 최근의 디지탈 통신(communication)과 같은 수 많은 일을 할 수 있게 되었습니다.

※ 원하는 시간에 임의 형태의 펄스열을 주고받는 그 자체가 바로 통신(communication) 입니다.

어느덧 우리 강의도 마지막 회에 도달하였습니다. 강의 시작에서 말씀드렸듯이 본 강의의 목적은 전자회로의 초보자로 하여금 회로도를 이해하고 실제부품을 사용하여 전자회로를 제작할 수 있도록 안내하는 것입니다. 회로도는 일종의 언어라고 말씀드렸습니다. 언어를 이해하려면 단어와 문법을 알아야 합니다. 회로도에서 부품의 심볼과 사용하는 용어는 단어에 해당하며 여러가지 약속과 규칙은 문법에 해당합니다.

그런 이유로 강의에서 10 가지 기본부품과 관련된 심볼, 용어를 설명하였고 회로도에 관련된 약속을 설명하였으며 몇 가지의 실제회로를 제작하면서 동작을 실험해 보았습니다. 그렇다면 회로도의 약속을 제작자가 100% 준수하였다는 것을 어떻게 알 수 있겠습니까? 그 답은 제작된 회로를 동작시켜 확인해 보는 것입니다. 회로가 잘 동작한다는 것은 회로도가 충실히 재현되었다는 것을 의미하게 때문입니다.

우리 강의는 대학의 정규 커리큘럼이 아니므로 수강비도 없지만 기말시험도 없습니다. (시험이 꼭 나쁘지 만은 않습니다. 대학에서 시험이 없다면 우리가 강의에서 획득하는 지식의 양은 지금의 반의 반도 안될 것입니다) 그러나 부품을 구입하여 회로를 제작하고 동작시켜 보았으면 여러분은 이 강좌를 수료할 수 있는 자격을 스스로 획득한 것입니다.

강좌를 수료하고 나니 느낌이 어떻습니까? 그동안 고생은 하였지만 분명히 뿌듯한 기분을 가질 수 있을 것입니다. 그렇습니다! 이제 우리는 전자회로를 만들 수 있습니다. 회로도를 보아도 예전처럼 기하적인 그림으로 보이지는 않을 것입니다. 여러분은 회로도를 특수한 의미를 가지고 있는 설계도이며 부품을 구해서 만들어 볼 수 있는 구체적인 안내서로 바라볼 수 있을 것입니다.

이제는 다음 단계를 이야기 하겠습시다. 필자가 여러분에게 이런저런 좋은 말로 전자회로를 공부해 보시라는 이유는 센서와 인터페이스, 마이컴, 컴퓨터 기술을 적절하게 구사할 수 있으면 로봇(robot)과 같이 과학기술을 응용하는 전문분야의 연구에 입문(入門)할 수 있기 때문입니다.
센서(sensor)의 원리를 이해하는 문제는 센서의 종류마다 다르지만 사용방법은 결국 전자회로로 귀착됩니다. 인터페이스는 아날로그부(센서, 파워부)와 디지탈부(컴퓨터부)를 연결해주는 부분으로 전자회로로 이루어 집니다. 마이컴도 동작은 (마이컴)프로그램에 달려 있지만 동작시키는 모든 준비는 전자회로의 영역을 벗어나지 못합니다. (마이컴도 결국은 하나의 IC에 불과하니까요.) 컴퓨터도 프로그램을 빼고 생각하면 그 자체로 커다란 전자회로 뭉치일 뿐입니다. 인터넷을 위시한 통신도 결국은 마찬가지 입니다.

자 이제 전자회로를 어느정도 이해할 수 있으니 우리의 목표인 로봇(robot)이나 코일 건(coil gun), 과학실험장치와 같은 응용기기의 개발과 제작에 성큼 한발 다가섰습니다. 다음 목표는 현대 전자부품의 꽃인 마이컴(micro computer)을 이해하고 사용하는 것입니다.
지금의 우리시대는 온통 마이컴과 컴퓨터로 대표되는 디지탈(digital) 왕국으로 변해버렸습니다. 심지어 전자회로도 과거의 영화를 멀리하고 마이컴의 주변으로 활동범위를 축소, 제한하고 있습니다. 그러므로 지금 단계에서 전자회로의 공부에 깊이 빠져들 필요는 없습니다. “모든 길은 로마로 통한다”라는 말은 현대에서 “모든 회로는 마이컴으로 통한다”로 바꾸어야 할 정도가 되었습니다.

지금에 보면 전기/전자/컴퓨터 기술자와 연구자는 마이컴 이해여부에 따라서 두 집단으로 나뉘어진다고 말해도 과언이 아닙니다. 그러나 마이컴은 책 한두권 또는 강좌 한 두개를 섭렵한다고 해서 쉽게 이해되는 대상은 아닙니다. 마이컴 기술은 전자회로의 지식과 프로그래밍의 이해를 배경으로 하여 설명됩니다. 우리의 주변상황은 프로그램을 배우기는 상대적으로 용이하나 전자회로는 배울 곳이 거의 없습니다. (그 이유는 전자회로가 배울만한 가치가 없어서가 아니라 전자회로를 알고 활용하는 사람이 적어 가르치는 곳이 드물기 때문입니다)

그러나 마이컴을 내장된 프로그램에 따라 동작이 정해지는 IC로 생각한다면 사용하는 방법은 어렵지 않습니다. 그냥 일반 로직 IC와 같이 사용하면 되니까요… 마이컴이 배우기 어렵다는 말의 의미는 수 많은 종류의 마이컴마다 서로다른 프로그램 작성법 때문입니다. (마이컴은 종류마다 하드웨어(hardware)가 다르게 설계되므로, 하드웨어와 밀접한 관계를 맺고있는 기계어 명령도 종류마다 다릅니다) 또 마이컴에 사용되는 프로그램은 일반 개인용 PC에서 작성되고 기계어 코드(machine code)가 생성되지만, 개발된 프로그램의 동작을 확인해 보려면 마이컴에 옮겨담는 과정을 거쳐, 마이컴이 동작할 수 있는 회로안에서 작동시키고 시험하는 과정을 반복해야 합니다. 어떤 프로그램도 완전하게 작동하려면 많은 버그(bug)를 잡아내는 수정과정이 필요하므로 설명한 프로그램 개발과정이 (시간이나 비용면에서) 만만치 않으리라는 예상을 쉽게 할 수 있습니다. (시뮬레이션 프로그램을 사용하거나 전문적인 ICE 장비를 사용하는 방법도 있습니다. 그러나 시뮬레이션방법은 제약이 많으며 전문 ICE 장비는 고가(高價)이며 학습기간도 많이 필요합니다.)

이와같이 마이컴의 프로그램을 작성하고 시험하는 방법을 배우는 것은 큰 도전입니다. 학습에 필요한 노력과 시간, 자금도 많이 필요합니다. (대학생인 경우 1 종류 마이컴 습득에 6 개월정도) 그러나 일단 배워서 사용할 수 있게되면 자부심으로 목에 힘 주고 활보할 수 있습니다. 우리의 응용 프로젝트 개발에서도 마이컴은 당연히 많이 사용될 것입니다. (마이컴을 사용하면 사용하지 않을 때보다 훨씬 간단하고 신뢰할 수 있는 회로를 만들 수 있습니다) 그러나 마이컴의 사용방법도 지금까지 우리가 공부해온 “회로도 보고 제작하기”의 범위를 벗어나지 않습니다.

※ 오픈 프로젝트나 다른 공동작업을 할 때는, 이미 마이컴에 기록되어 있는 프로그램을 수정할 필요가 생깁니다. (기능이 추가되거나 변경, 개선될 때) 이런 경우를 대비하여 마이컴의 롬(ROM)안에 미리 부트로더(bootloder) 프로그램을 기입해 놓으면 새로운 프로그램을 PC의 COM 포트(RS232C)에 연결하여 (마이컴으로) 다운로드할 수 있습니다.
※ 부트로더(bootloder) 프로그램의 사용은 원칩 마이컴 롬(ROM)에 플레시롬을 사용한 경우에 한정됩니다. 우리의 응용 프로젝트에는 마이크로칩사의 원칩 마이컴 16F87x 시리즈를 사용하므로 부트로더를 사용할 수 있는 환경입니다.

▶ 왕초보 전자회로 강의를 종료합니다. 수고하셨습니다.
다음 강의에 만나 뵙겠습니다.

글 |스네일앤 스네이크

※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를
통하여 사용을 득한 내용입니다.

네번째 회로 만들기 / 트랜지스터

이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 네번째로 트랜지스터의 특성을 이해할 수 있는 회로입니다.
회로의 부품에 트랜지스터(Tr)가 추가 되었으므로 이 부품도 함께 설명합니다.

(공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
그림_“회로도 이해하기 (6)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.

※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
스위치(S1)을 닫으면 R1을 통해 C1으로 전하가 천천히 모입니다. 그 결과 C1의 전압이 서서히 상승합니다. 상승되가는 C1의 전압은 R2를 거쳐 Tr1의 베이스 전류(Ib)를 0 으로부터 천천히 증가시켜 갑니다. 트랜지스터(Tr)의 특성에 의해 콜렉터 전류(Ic)는 베이스 전류에 비례하여 증가하므로 LED1이 서서히 밝아집니다. ( Ic = hfe (증폭률) × Ib )
반대로 스위치(S1)을 열면 C1에 모여있는 전하가 (베이스 전류(Ib)를 통해서 완전히 방전될 때 까지) 서서히 감소하므로, 콜렉터 전류(Ic)도 따라서 감소하게 되고 그 결과 LED1이 서서히 어두워지면서 마침내는 완전히 꺼져버립니다. R3의 역할은 C1에 모여있는 전하를 완전히 방전시켜서, 다시 스위치(S1)을 닫을 때 전원을 투입한 처음상황과 똑같은 회로동작을 재현하도록 만드는 것입니다.

※ 베이스 전류 (Ib) = 베이스(B)에서 에미터(E)로 흐르는 전류
※ 콜렉터 전류 (Ic) = 콜렉터(C)에서 에미터(E)로 흐르는 전류
※ hfe(증폭률)은 트랜지스터 마다 다릅니다. (대개 50 – 200 정도입니다)
※ 제작할 때 사용한 트랜지스터(2SC1815)의 B, C, E 배열의 순서에 주의합시다.

▶ 추가실험
이 회로는 트랜지스터(TR)의 정상동작 여부을 시험해보는 회로로 사용하면 편리합니다. (대부분의 트랜지스터에서 잘 동작합니다.) 만약 다른 형번의 트랜지스터를 가지고 있으면 B, C, E를 잘 맞춰서 동작시켜 봅시다. 다른 응용은 (트랜지스터의 B, C, E 순서가 아리송할 때) 확실한 B, C, E 순서를 확인해 보는 회로로 사용할 수 있습니다. (트랜지스터의 B, C, E 배선이 하나라도 틀리면 회로는 전혀 동작하지 않습니다.)
지금까지의 회로에는 리드(lead)가 2 개 있는 부품만 사용되었습니다. (전지, 저항, LED, 스위치, 다이오드, 콘덴서) 이번 시간에는 세간에 “세발의 마술사”로 불리우면서 한 시대를 풍미한 트랜지스터(TR)를 소개하게 되었습니다. 지금은 이미 트랜지스터를 집적한 IC, LSI가 널리 사용되는 시대가 되었으므로, 트랜지스터가 단독으로 활약한는 부분으로는 인터페이스 부, 대(大)전류 제어부, 고주파 증폭부 등등으로 사용범위가 축소되었습니다. 그러나 IC, LSI를 비롯한 현대의 모든 전자소자가 궁극으로는 트랜지스터를 기본으로 설계/제조/집적되었으므로, 트랜지스터를 이해해야 하는 필요성은 예나 지금이나 마찬가지 입니다. (트랜지스터의 친척인 FET는 트랜지스터를 배우고 나면 이해가 간단합니다)’

트랜지스터 동작의 핵심(key point)
① 트랜지스터는 (전압이 아닌) 전류로 동작한다. ② 작은 (베이스) 전류로 큰 (콜렉터) 전류를 조절(control)할 수 있다. (이 기능으로 트랜지스터는 회로안에서 전류증폭기로 동작하며, 전압/전류 앰프(amplifier)가 됩니다)

※ 트랜지스터가 증폭한다는 말은 오해의 소지가 있습니다. 세상의 어떤물질이나 장치도 흡수한 에너지를 키워서 방출할 수는 없습니다. (물리적 기본법칙에 위배) 트랜지스터가 증폭한다는 말은 적은 에너지인 베이스 전류로 큰 에너지인 전원을 조절하고 변화시킬 수 있다는 뜻입니다. (이 때문에 증폭기능이 있는 모든 전자회로에는 반드시 전원(電源)이 필요한 것입니다)
※ 트랜지스터가 증폭하는 전류크기의 비는 hfe 값으로 나타내며 hfe = Ic / Ib 입니다.
※ Ic : 콜렉터 전류, Ib : 베이스 전류, hfe : 증폭률

트랜지스터 사용의 핵심(key point)
① 선형적(직선적) 전류 증폭기 모드 ② ON-OFF 영역에서만 동작하는 스위치 모드의 2 가지 모드로 동작시킬 수 있다.
첫번째 증폭기 모드가 트랜지스터를 아날로그 영역에서 사용하는 것이며, 두번째의 스위치 모드가 트랜지스터를 디지탈 영역에서 사용하는 것입니다. 디지탈 IC나 컴퓨터 칩에서는 트랜지스터를 스위치 모드에서 동작시킵니다.
반면에 라디오 IC나 오디오 IC, OP-AMP IC에서는 트랜지스터를 증폭기 모드로 동작시킵니다. 트랜지스터의 두 모드를 섞어서 사용할 수는 없습니다. 주변회로의 구성이 완전히 다르기 때문입니다. (우리의 네번째 회로에서는 트랜지스터의 증폭기 모드로 회로를 구성하여 실험하고 있습니다)

※ 초보자는 제작시에 트랜지스터의 두 모드를 구분하지 않아도 됩니다. 하지만 알고는 있어야 합니다. 대화하거나 질문할 때 요긴하게 쓰일 수도 있으니까요.

▶ 부품설명 : 트랜지스터 (Transister)
트랜지스터(TR)를 사용한 회로도를 해석하거나 제작시에 부품으로 사용하는 경우에는, 트랜지스터 종류에는 PNP과 NPN의 2 가지가 있다는 점에 유의해야 합니다.
트랜지스터는 외관과 모양이 여러가지이며 제조회사마다 B, C, E 리드(lead)의 배열을 배치하는 순서도 다르므로 부품 설명서에서 외양과 리드(lead) 배열을 반드시 확인하고 사용하는 습관을 들여야 합니다. (트랜지스터 pdf 파일형태의 부품 설명서는 온라인에서 쉽게 구할 수 있습니다)

네번째 회로 만들기 / 트랜지스터

이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 다섯번째로 2개의 트랜지스터를 사용한
“비안정 멀티바이브레이터”회로를 설명합니다.새롭게 추가되는 부품은 없습니다.함께 설명합니다.

(공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)

아래의 “회로도 이해하기 (7)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.

※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
실험에 사용한 “비안정 멀티바이브레이터” 회로는 일정한 주기를 갖고 무한히 진동하는 회로 입니다. 이렇게 무한진동이 발생하는 회로를 발진회로라고 부르며, 이 회로는 2 가지 전압상태만을 무한히 되풀이 함으로 펄스발진회로라고 불려집니다. (펄스발진회로는 디지탈 회로의 범주에 속한다)

※ 상승구간 (T1) = 0.69 × R1 × C1 (초)
※ 하강구간 (T2) = 0.69 × R2 × C2 (초)※ T (전체주기) = T1 (상승구간) + T2 (하강구간) = 1.38 × R1 × C1

(초)회로동작의 자세한 풀이는 상당히 복잡하여 우리의 학습범위를 벗어나므로 여기서 자세히 설명하지 않습니다. 회로를 제작하는 것도 생각하는 것 보다는 까다로우므로 서두르지 말고 차분히 제작에 임하시기를 권합니다. (이 정도의 회로만 제작할 수 있으면 앞으로 그다지 어려운 회로는 없다.) 회로가 성공적으로 동작하면 번갈아 가며 아름답게 반짝이는 한 쌍의 불빛과 만날 수 있습니다.

▶ 추가실험
R1, C1과 R2, C2의 값을 변경시켜 보면 T1과 T2가 변화되는 것을 LED1과 LED2의 점등시간의 변화로 확인할 수 있습니다.
단지 트랜지스터가 2 개 얽혀진 회로도 상당히 복잡하다는 것을 느낄 수 있습니다. 실험에 사용한 “비안정 멀티바이브레이터”의 회로동작을 전기적으로 해석하려고 하면 몇 개의 수식과 함께 수 페이지의 공간이 필요하게 됩니다. 회로해석이 이와같이 금방 복잡해지기 때문에, 원칙적으로는 트랜지스터만으로 모든 회로를 설계할 수 있지만, 빠르고 정확하게 설계하기 위해서는 전용의 로직 IC를 사용하게 됩니다. (디지탈 회로는 TTL이나 CMOS 종류의 로직 IC로, 아날로그 회로는 OP-AMP IC를 주로 사용한다) 더욱 복잡한 디지탈 회로가 필요하게 되거나 제작후에 동작기능이 변경될 가능성이 있는 경우가 되면 프로그램이 가능한 로직 IC 즉 마이컴의 사용을 강력히 고려하는 단계로 발전하게 됩니다.
이 이야기는 2 개의 트랜지스터를 사용한 복잡도를 가진 회로를 해석하고 제작할 수 있으면 개별부품만을 사용한 제작은 거의 마스터했다고 해도 과언이 아니라는 뜻입니다. 10 여년 전만해도 트랜지스터를 여러개 사용된 복잡한 회로도 많이 설계되었으나, 현재에는 IC를 사용해 회로를 (의미별로) 단위 블럭화한 후 단위블럭을 모아서 커다란 전체회로를 만드는 기법이 주로 사용되고 있습니다.
언뜻 보기에 매우 복잡해 보이는 회로도 실제로는 간단한 단위블럭으로 해체하여 해석하고 시험해 볼 수 있는 경우가 대부분 입니다. 이런 이유로 막막해 보이는 회로공부도 차분히 노력하다 보면 어느새 실력이 부쩍 늘어있는 경우를 왕왕 발견하는 것입니다.

여섯번째 회로 만들기 / 555

이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 여섯번째로 555 (Timer IC)를 이용한 펄스열 발생 회로입니다.
회로의 부품중에 555 Timer IC가 추가 되었으므로 이 부품도 함께 설명합니다.

공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
아래의 “회로도 이해하기 (8)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.

※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다.
다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
실험에 사용한 회로는 555 Timer IC를 사용한 펄스발진 회로로 연속된 펄스열을 발생시킵니다.
회로에 사용한 R1, C1의 값으로 555 IC의 3 번 출력핀에연결된 LED에 표시되는 펄스의 전체주기(T)는 약 1.4초가 됩니다. (555 IC 사양참조) 555 응용회로는 여러가지가 있으나, 실험에서 사용한 회로는 상승구간(T1)과 하강구간(T2)의 길이가 같으며 각각 1.4 /2 = 0.7초 입니다. 그 결과 555 IC의 3 번 출력핀에 연결된 LED1은 점등/소등 현상을 반복하게 됩니다. (출력핀의 상태가 상승구간일 때 LED1 점등, 하강구간일 때 LED1 소등)

※ T (전체주기) = T1 (상승구간) + T2 (하강구간) = R1 × C1 / 0.72 (초)
※ T1 (상승구간) = 0.69 × R1 × C1 (초)
※ T2 (하강구간) = 0.69 × R1 × C1 (초)
※ 펄스 (pulse) : 펄스의 의미는 (손목에 손가락을 대서 맥박을 느낄 때 처럼) 순간적으로 나타났다 바로 사라지는 현상을 표현하는 말입니다. 디지탈 세계에는 (한 자리에서) 단지 두 가지 상태만이 존재하므로, 관측하는 모든 현상은 펄스나 펄스의 열로 보여지게 됩니다. (펄스에도 여러종류가 있으나 우리 강좌에서는 펄스의 종류를 따로 구분하지 않습니다)

▶ 추가실험
R1과 C1의 값을 변경하고, 변화된 LED1의 주기를 계산값과 비교해 봅니다.

▶ 부품설명 : 555 (Timer IC)

555 Timer IC는 재주가 많은 특이한 IC 입니다. (실제로 필자가 전자회로의 세계에 입문한 동기도 555 IC를 만났기 때문입니다) 555 IC는 IC 외부에 연결하는 저항과 콘덴서를 사용하여 일정한 주기의 펄스열 또는 (하나의) 펄스를 발생시키는 기능을 가지고 있습니다. 555는 몇 개의 저항과 콘덴서만으로 작동하므로 사용하기가 쉽우며, 펄스의 주기나 주파수의 계산도 간단합니다.
555가 사용하는 전원범위는 4.5V 에서 16V 까지이며, 발생시킬 수 있는 펄스간격도 최저 약 1 시간에서 최고 0.00005초 까지로 범위가 매우 넓습니다. 이러한 기능을 이용하여 정확한 타이머를 만들 수도 있고 재미있는 소리와 반짝이는 불빛을 발생시키기도 합니다.
IC 외부에 연결된 저항과 콘덴서의 값으로 주기가 정해지는 출력펄스를 발생하므로, 거꾸로 출력된 펄스의 시간을 측정함으로써 연결된 콘덴서의 용량값을 측정할 수도 있습니다. (저항값의 측정도 마찬가지 입니다. 물리적 세계를 측정하는 센서(sensor) 에는 물리량의 변화를 저항값의 변화로 변환시켜 출력하는 타입의 센서가 많으므로 555를 사용하면 쉽게 측정회로를 설계할 수 있습니다)
이와같이 555 IC의 응용을 주제로 하면 책 한권 만드는 분량이 될 정도로 쓰임새가 다양한 IC 입니다.

다음편에서 계속 됩니다.

글 |스네일앤 스네이크

※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를
통하여 사용을 득한 내용입니다.

두번째 회로 만들기 / 스위치, 다이오드

이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 두번째로 다이오드의 특성을 이해할 수 있는 회로입니다.
회로의 부품중에 스위치와 다이오드가 추가로 사용되어 이 부품들도 함께 설명합니다.

(공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
그림“회로도 이해하기 (4)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서도 마찬가지입니다.
※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
회로의 스위치(S1)가 닫히면 (눌리면) LED1은 켜지고 LED2는 꺼진 채로 남아 있습니다. 그 이유는 다이오드의 전류특성 때문입니다. (R1, R2는 전류제한용 저항) 이러한 다이오드의 선택적 특성은 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하는 많은 회로에 응용되고 있습니다.

※ D1, D2 실리콘 (Si) 다이오드에는 애노드의 전압이 캐소드의 전압보다 (0.6V 이상) 높은 경우에 다이오드를 통해 전류가 흐른다. 반대로 캐소드의 전압이 애노드의 전압보다 높으면 전류는 흐르지 않는다. (다이오드 설명참조)
※ 회로에서 사용한 스위치는 “택 스위치”로 접점이 2 개인 2 극 스위치이다. (스위치 설명참조)

▶ 추가실험
이 회로의 속에는 첫번째 회로가 사용되고 있는 것은 볼 수 있습니다. 이와같이 모든 회로는 보다 큰 회로의 부분집합으로 사용될 수 있습니다. D2 다이오드를 뒤집어 연결하고 스위치(S1)을 닫으면 LED2도 점등될 것입니다.

▶ 부품설명 : 스위치 (Switch)

스위치는 일견(一見) 간단해 보입니다. 그러나 세상만사가 겉보기와는 다른 경우도 비일비재 합니다. 스위치가 바로 이런 경우에 해당합니다. 반도체(Tr, FET)를 스위치로 동작시켜 (1과 0의 상태만으로 사용) 논리회로에 적용하면 디지탈 회로가 됩니다. 우리는 컴퓨터가 디지탈 회로를 발전시켜나간 결과임을 알고 있습니다. 그렇다면 논리적으로 추론하여 컴퓨터도 스위치를 응용한 것이라는 말이 됩니다. 재미있는 사실은 실제로 컴퓨터는 방대한 스위치의 집합이라는 것입니다. 지금 우리가 전자회로를 공부하는 것도 디지탈 회로의 꽃인 마이컴의 세계로 여행하는데 필요한 과정이기 때문입니다.
디지탈의 세계는 본질적으로는 스위치로 이루어져 있기 때문에 스위치의 “열림”과 “닫힘”이라는 두 가지 상태만이 존재합니다. 이러한 논리적으로 두가지 상태를 디지탈 회로에 대응시키면, 열림과 닫힘은 물리적으로 각각 전압의 최저값과 최고값에 해당하게 됩니다. 전압의 최저값은 항상 0V 이며, 최고값은 공급되는 전원전압의 크기와 같게 됩니다. (디지탈 회로가 5V 전압을 사용하는 경우에 최고값은 5V, 최저값은 0V 이다)
간단히 사용하기 위해 최고값은 1 혹은 H, 최저값은 0 혹은 L 로 사용하기로 약속하고 있습니다. 디지탈의 세계가 1과 0의 세계 혹은 H 와 L의 세계라고 불리우는 것은 이런 이유가 있기 때문입니다.

▶ 부품설명 : 다이오드 (Diode)

다이오드는 회살표 모양의 심볼로 표시됩니다. 심볼에는 화살표의 끝 부분에 세로 띠가 있는데 실제 부품에도 한 쪽 끝에 “띠”표시가 있습니다. 그러므로 쉽게 방향을 구분할 수 있지요. 다이오드는 역방향 전압의 크기와 통과시켜 흘릴 수 있는 순방향 전류의 크기로 정격이 정해 진답니다. (작은 다이오드라도 100V 내압에 1A 전류는 거뜬히 흘릴 수 있습니다. 이 말은 다이오드에 거꾸로 걸리는 전압이 100V 까지 O.K 라는 뜻입니다. 우리 실험회로에서 다이오드 D2에 걸리는 역방향 전압은 당근 6V가 되겠습니다)

※ 순방향 전압 : 애노드가 +, 캐소드가 _전압인 경우 (순방향 전류가 흐른다)
※ 역방향 전압 : 애노드가_, 캐소드가 + 전압인 경우 (역방향으로 전류가 흐르지 않는다)

세번째 회로 만들기 / 콘덴서

이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 세번째로 콘덴서의 특성을 이해할 수 있는 회로입니다.
회로의 부품중에 콘덴서가 추가 되었으므로 이 부품도 함께 설명합니다

(공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다) 그림_“회로도 이해하기 (5)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다.
이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.
※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
약간 복잡해 보이는 회로입니다. 제작할 때는 주의하여야 합니다. 그러나 가만히 살펴보면 3개의 독립된 회로가 한꺼번에 그려져 있어 복잡하게 보일 뿐이라는 사실을 알아낼 수 있습니다. (S4는 공통이며, D1, C1, S1, R1, LED1이 하나, D2, C2, S2, R2, LED2가 또 다른 하나, D3, C3, S3, R3, LED3가 하나의 독립된 회로입니다) 회로의 목적은 전기를 충전하는 콘덴서의 특성을 실험해 보는 것입니다.
S4를 눌러서 C1, C2, C3에 6V (전원)전압을 한꺼번에 충전해 둡니다. (금방 충전되므로 잠깐만 눌러도 O.K) 준비가 끝나면 S1, S2, S3를 하나씩 각각의 LED가 완전히 꺼질때 까지 누릅니다. LED는 S4 때문에 회로가 전원으로부터 끊어져 있으므로, 콘덴서(C)로부터만 전기 에너지를 공급받습니다. 사용하는 전해 콘덴서는 큰 용량을 갖고 있지만, 이 정도의 용량으로는 금방 에너지가 바닥 나 버립니다. (그 결과 LED는 점차 희미해지고 마침내 꺼지고 맙니다) 사용한 콘덴서의 크기에 따라 LED가 켜져있는 시간이 달라지는 것을 확인하시기 바랍니다.

▶ 추가실험
전원용 전지는 (화학적으로 전기 에너지를 공급하는) 아주아주 커다란 용량의 충전된 콘덴서와 같습니다. 회로에 사용된 다이오드는 왜 필요할까요? (다이오드가 없으면 C1, C2, C3에 충전된 전하가 섞여 버립니다. 다이오드는 전원에서 콘덴서로 전류가 흘러 들어가는 것은 허용하지만, 반대 방향으로 콘덴서에서 전류가 역류하는 것은 막아 버립니다)

▶ 부품설명 : 콘덴서 (Capacitor, 정격 단위는 패럿 [F로 표기] ) – 1 편
콘덴서는 사용할 수 있는 주파수 영역에 따라 여러가지 종류가 사용되고 있읍니다. 전자부품 중에서 형태가 가장 다양하고 색상도 다채로운 부품입니다. (우리 실험회로에서는 저주파 대용량인 전해콘덴서를 사용) 콘덴서에는 +, _극성이 구분되는 종류와 극성이 없는 2 가지 종류가 있습니다. (대용량 콘덴서는 큰 용량을 만들기 위해 내부에 전해물질을 사용하므로 반드시 +극의 전압이 _극 보다 높은 상태로 사용해야 합니다. 극성이 틀리면 정격내압보다 낮은 전압에서 연기를 내면서 파손되기도 합니다)

※ 극성이 없는 종류 : 세라믹 콘덴서, 마일러 콘덴서, 스티콘 콘덴서, 마이카 콘덴서, 페이퍼 콘덴서 등등
※ 극성이 있는 종류 : 전해 콘덴서, 탄탈 콘덴서 등등

▶ 부품설명 : 콘덴서 (Capacitor, 정격 단위는 패럿 [F로 표기] ) – 2 편
콘덴서의 용량값을 표시하는 방법은 ① 직접표기법 ② 10의 다음에 이어지는 0의 갯수로 표기하는 법의 두가지가 있습니다. 보통 0.1㎌ 보다 큰 용량은 직접표기를 선택하며, 반대로 0.1㎌ 보다 적은 용량의 콘덴서는 ②의 표기법을 사용합니다. (극성이 표시된 콘덴서는 직접표기법을 이용)

용량표시에서 사용 단위인 패럿(F)은 사용하기에 너무 크므로, ㎌(10＾_6, 0.000001F)이나 ㎊(10＾_12, 0.000000000001F)을 실용적인 단위로 사용합니다. 일반적으로 사용되는 콘덴서의 허용오차는 ±10%로 저항의 ±5% 보다는 큽니다. 중요한 것은 저항은 ±1%의 정밀급도 많이 사용되고 있으나, 콘덴서는 ±10%보다 정도가 높은 제품은 구입하기 어렵다는 점입니다. 콘덴서 용량값은 측정할 수 있는 계측기가 흔하지 않습니다. (저항값은 테스터로 측정 가능합니다) 그 결과 콘덴서는 적혀있는 용량값을 측정으로 확인할 수가 없어서 답답할 때가 많습니다. 이런 이유로 시중에는 콘덴서 용량측정기 킷트가 시판되고 있습니다.

다음편에서 계속 됩니다.

글 |스네일앤 스네이크

※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를
통하여 사용을 득한 내용입니다.

첫번째 회로만들기 / LED,저항

이번 시간에는 준비한 8 가지 기초회로 중의 첫번째로 LED를 켜는 가장 간단한 회로입니다.
회로의 부품으로 LED와 저항이 사용되었으므로 이 부품들도 함께 설명합니다.

(공통부품인 브레드보드와 전원, 부품배치와 회로도 보는 법에 대해서는 앞에서 미리 설명을 드렸습니다)
그림_“회로도 이해하기 (3)”에 회로도, 실체도, 부품리스트, 동작테스트 방법 및 주의사항이 나옵니다. 이 구성은 모든 회로예제에서 마찬가지입니다.
※ 처음 회로를 제작하시는 분은 “실체도”를 똑같이 제작하시기 바랍니다. 다음에 회로동작을 확인한 후 자신의 생각대로 부품배치를 바꿔서 동작시켜 보십시요.

▶ 회로설명
전원의 6V 전압 때문에 R1과 LED를 통해서 전류가 흐릅니다. (약 1mA 정도) 그 결과 LED가 점등합니다. (켜집니다)

▶ 추가실험
LED가 극성이 있다고 하니 리드(lead)를 바꾸어 꼽아봅니다. LED가 켜지지 않는 것을 확인합니다. 저항의 리드(lead)도 바꾸어 보십시요. 그냥 LED 상태에 변화가 없지요? 그것은 저항은 극성이 없기 때문입니다. (아하! 극성이 없다는 말은, 뒤집어 생각하면 부품의 방향, 앞뒤, 전후가 없다는 말이로구나… 느낌이 팍 오지 않나요?)
첫번째 회로는 무척이나 간단해 보입니다. 그렇다면 우리는 무엇 때문에, 지금, 여기서, 이 회로를 바라보고 있을까요? 간단하고 많이 쓰이니까요? 그런점도 있지만 단지 그런 이유만은 아니랍니다. 여기 쯤에서 우리가 전자회로를 공부하는 동기와 비젼 그리고 마음자세에 대해 생각해 봅시다.

대다수의 사람들은 새로운 것을 받아드리고 배우기를 무척이나 꺼립니다. 웬만하면 그전에 알고 있었던 지식을 이용하여 적당히 이해하고 떼우려고 합니다. 오락실이나 컴퓨터의 게임에서도 마찬가지입니다.
가만히 살펴보면 여러가지 게임의 진행방법과 목표가 매우 비슷비슷하여 판에 박은 듯 합니다. 또 기본적인 규칙도 단순하다고 느껴지는 것이 많고, 결코 어렵지는 않습니다.
우리가 새로운 지식을 습득하기 어렵다는 하나의 예로, 미흡하지만 필자가 지식 ⓐ를 받아들이는 과정을 묘사해 보겠습니다.

① 대부분의 경우 어디서 지식 ⓐ가 필요(중요)하다는 소리(정보)를 듣습니다.
② 긴가민가 하면서 미적미적 여기저기 정보의 진위를 알아봅니다. (마음속으로는 사실이 아니기를 기대하면서…)
③ 알고보니 불행히도 지식 ⓐ는 무척이나 중요할 것 같다는 생각이 듭니다. (세상에는 필요한 지식이 많지요)
④ 그래도 올인하기는 커녕, 겨우 책이나 한권 사두고 한숨을 돌립니다.
⑤ 멀찌감치서 이리 재고 저리 재보며 지식 ⓐ의 근처에서 빙빙 돌면서 세월을 보냅니다. (사실은 팍 덤벼들면 한 입 감인 경우도 많은데…)
⑥ 이 핑계 저 핑계를 대면서 슬슬 공부합니다.
⑦ 많은 시간이 흐릅니다.
⑧ 어찌어찌하여 남보다 많이 알게되면 은근히 뻐기고… 난리도 아닙니다.

재미 있으셨나요? 뭐 인간의 본성이 그렇습니다.
너무 자책하지 말기로 하지요… 하지만 필자가 왜 이런 이야기를 하는 것일까요?

그 이유는 원래 새로운 배움이 힘들기는 하지만, 그렇다고 소 닭보듯 경원하거나 한 발만 슬쩍 걸쳐놓고 “뭐 재미있는 것이 없나”하는 태도는 무척이나 위험하다는 말을 하고 싶어서입니다.

전자회로의 공부에 대해 약간 소개를 드리겠습니다.

만일 대학에서 전공이나 그 비슷한 정도로 공부하시고 싶은 분은 전자공학이 기계공학과 더불어 현대 지식공학의 핵을 이루고 있다는 것만으로도 충분한 매력을 느낄 것입니다.(전자회로는 전자공학의 중요한 부분입니다)
일반 아마추어에게는 전자회로 → 마이컴 (회로/프로그램) → 로봇 (마이컴 + 회로 + 통신 + 모터제어 + 기구) 으로 발전해 나간다는 것에 주목할 필요가 있습니다. 이 예를 보면 왜 로봇기술이 매력적인지 알 수 있습니다. (여러 기술이 종합되는 응용분야이기 때문) 전자회로와 마이컴을 알면 전기/전자분야의 기본이 갖추어진 것이므로, 앞으로 노력 여하에 따라 여러가지 응용기술로 뻗어 나아갈 수 있습니다. (로봇도 그 중의 하나입니다) 대학에서도 실무적으로 전자회로와 마이컴까지만 가르치는 것도 이런 이유가 있기 때문입니다.
그렇다면 가장 중요한 질문 하나!

전자회로와 마이컴을 이해하는데 얼마나 시간과 노력을 투자해야 할까요??? → Nobody know right now. (지금으로서는 아무도 모릅니다)

이런… 무슨 말인지 모르겠다구요?
많은 회사에서 프로젝트를 수행할 수 있는 연구원이 모자라서 발을 구르고 있습니다. 심지어는 대학을 졸업해도 능력이 부족해서 회사에서 다시 교육이 필요하다고 야단이지요. 이러한 현상은 우리나라만의 예는 아닐 것입니다. 세계 어디서나 우수한 인력은 모자랍니다. 그렇다면 우수한 능력을 갖고 있다는게 무슨 뜻인가요? 회사에서 우수한 능력은 새로운 제품을 개발해 내는 능력이고, 연구소에서 우수한 인력이란 새로운 연구를 진행하는 방법과 수단을 갖춘 사람을 의미합니다.
결국 한 마디로 요약하면, 우수한 연구자란 탄탄한 기초위에 응용력을 겸비한 성실하고 겸손한 사람입니다. (겸손해야 새로운 지식(기술)에 마음을 열어 받아들일 수 있고, 성실해야 새로운 지식(기술)을 자기것으로 습득할 수 있습니다)

이런 이유로 기업에서는 대학에서 마이크로 로봇 제작경험이나 기업과 공동프로젝트를 수행해 본 경험을 높이 평가해줍니다. 기초와 응용을 어느정도 겸비했다고 보여지니까요. (대학시절에 까다로운 연구 프로젝트를 찾아서 문제해결에 노력하고, 그 연구결과를 정리하여 레포트를 만들어서 연구직 입사원서와 함께 제출하면 면접까지는 문제없습니다. 누구라도 이런 사람을 한 번 만나보고 싶어하지요. 이런사람이 바로 능동적이고 톡톡튀는 인재랍니다)

전자회로와 마이컴은 위에서 설명한 탄탄한 기초에 해당합니다. 그러므로 “얼마나 시간과 노력을 투자해야 할까?” 라는 질문에 한마디로 답하기는 어렵습니다. 사람마다 자질과 지식을 습득하는 방법이 천차만별로 다르기 때문입니다. 사람이 흉중에 포부가 있어야 한다고 말합니다. 또 미래에 대한 비젼이 있어야 한다고도 합니다. 그러나 무엇을, 어떻게, 얼마나 해야할지를 가늠할 수 없다면 현실적인 포부나 비젼이 자리잡기 어렵습니다.
그렇다면 질문 방향을 바꾸어서, 전자회로와 마이컴 이해에 필요한 시간과 노력에 대한 판단은 각자에게 맡기기로 하고, 방법과 습득해야할 지식의 양을 알아보는 것이 현실적이겠습니다.

전자회로의 특별한 점은 몇가지 종류의 부품조합으로 회로가 구성된다는 것입니다. (수동부품 : R, L, C 능동부품 : D, Tr, FET, IC) 여기에 더해서 직류(DC), 교류(AC+pulse), 전압(V), 전류(A)의 개념 정도를 이해할 필요가 있습니다. 물론 전자회로 실험이 반드시 병행되어야 합니다. 마이컴쪽은 마이컴 회로와 인터페이스 회로 그리고 마이컴 프로그램의 이해의 3 가지로 나뉘어집니다. 그러나 이미 전자회로를 습득해 두었으므로 마이컴 회로, 인터페이스 회로의 이해와 실험은 간단합니다. (이런 이유때문에 우리가 지금, 여기서 고생하는 거지요 )

하나남은 상대는 “마이컴 프로그램” 이지만, 일단 마이컴 회로가 동작하면 작성한 프로그램을 한단계 한단계 동작을 확인할 수 있으므로 쉽고 재미있고 빠르게 실력이 붙습니다. (대개 30-50가지의 작은 프로그램을 작성해서 시험해보면 혼자서 응용가능한 수준이 됩니다. 프로그램 작성은 의외로 재미있어서 시간가는 줄 모릅니다) 마이컴은 책만 붙들고 백날 공부해 봐도 거의 진전이 없습니다. 반드시 실험이 따라주어야 합니다. (마이컴은 IC이기 때문에 마이컴 실험은 전자회로 제작의 경험이 필요합니다)

▶ 부품설명 : LED (Light Emitting Diode)
LED는 일종의 다이오드입니다. 빛을 내는 다이오드죠… 그래서 “발광 다이오드” 라고 부릅니다. 다이오드이므로 +, _극이 정해져 있습니다. (다리가 긴 쪽이 Anode로 +극입니다) LED는 반도체로 전류를 빛으로 전환하는 효율이 높아 적은 전류를 소비하며 수명도 깁니다.

적색, 녹색, 노란색의 빛을 내는 3가지 종류의 제품이 판매됩니다. 일반적으로 디지탈 회로에서 회로상태를 모니터하기 위해 많이 사용됩니다.

▶ 부품설명 : 저항 ( Registor, 정격 단위는 오옴 [Ω로 표기] )

저항은 그림_“부품 이해하기 (저항)-1”에서 처럼 여러가지 종류가 있으며 사용용도가 조금씩 다릅니다. 일반적으로 널리 사용되는 종류는 1/4W, 5% 오차의 저항입니다. 지금 단계에서 우리에게 필요한 것은 색깔띠로 표기된 저항값의 크기를 읽는 방법을 습득하는 것입니다.
색띠의 갯수는 보통 4 개이며 맨 마지막의 색은 대부분 금색으로 5%의 오차를 나타냅니다. 앞에서 3개의 띠로 저항값을 나타내며, 그림에서 보면 갈색(1), 검정색(0), 노란색(10㏀:10000Ω) 입니다. 첫번째, 두번째의 숫자를 순서대로 늘어놓고, 세번째의 숫자를 곱합니다. 즉 1 0×10000Ω = 100000Ω (= 100㏀) 이 됩니다. 몇 번 연습하면 어렵지 않습니다. (디지탈 테스터의 저항측정 모드를 사용하면 쉽게 측정할 수 있습니다. )
저항은 전류를 제한하는 역활을 하며, 그 결과 전압을 낮추는 효과를 가져옵니다. 저항과 전압과 전류의 관계는 오옴의 법칙 I=V/R 으로 표현됩니다. (우리 강의에서는 설명하지 않습니다) 저항은 자신을 통해 흐르는 전류의 제곱에 비례하는 열을 발생시킵니다.
그러므로 전류를 많이 흘리는 회로에서는 열을 발산하기 위해 저항의 표면적을 키우므로 덩치가 커집니다. (1/4W는 0.25W 까지 열을 발생해도 좋다는 뜻입니다. 대부분의 회로에서는 이 정격으로 O.K) 저항이 파손되는 경우는 과도한 열이 발생하여 타버리는 것으로, 연기가 솔솔 발생하며 타는 냄새가 나는 경우가 대부분입니다.

다음편에서 계속 됩니다.