지난 시간에는 키보드의 배열에 관련된 이야기를 해 보았습니다. 그런데 한 가지 소개하지 못한 부분이 있습니다. 바로 속기사들의 키보드입니다. 속기사들의 주 활동 무대는 대표적으로 국회 등이 떠오르는데요, 빠르게 진행되는 발언과 연설을 어떻게 놓치지 않고 기록하는 것일까요? 다음 영상을 한번 보시지요.


영상출처 : https://youtu.be/5yqozYNE2QU


화면에서 보시는 바와 같이 속기사들의 키보드는 특수한 형태와 배열로 제작되어 있습니다. 기본 원리는 지난 시간에 소개된 세벌식 키보드 배열을 바탕으로 하고 있습니다. 예를 들어, ‘앰코’ 두 글자를 치기 위해 두벌식에서는 ‘ㅇ-ㅐ-ㅁ-ㅋ-ㅗ’ 다섯 개의 키가 순차적으로 5회 눌려야 하지만, 속기사 키보드에서는 ‘ㅇ-ㅐ-ㅁ’ 3개의 키를 동시에 1회, ‘ㅋ-ㅗ’ 2개의 키를 동시에 1회, 도합 2회만 누르면 입력할 수 있게 되는 방식입니다. 이외에 상용구 등이 잘 적용되어 있어 어휘 일부만 입력해도 나머지는 알아서 입력되는 기능 등도 있습니다. (이러한 기능은 카카오톡 등에도 일부 적용되어 있습니다)


이번 시간에는 예고한 대로 키보드의 속살을 들여다보겠습니다.


키보드의 종류에는 여러 가지가 있습니다. 우선 키의 형태에 따라 멤브레인 키보드, 기계식 키보드로 나눕니다. 멤브레인 키보드는 키 밑에 멤브레인이라는 고무 같은 소재의 패드가 깔렸습니다. 이 패드의 각 키 하단은 돔 형태로 되어있습니다. 키를 누르면 접점이 붙어서 해당 키의 신호를 이어주게 되고, 놓으면 멤브레인의 탄성으로 다시 돌아오게 됩니다. 생산 공정을 단순화할 수 있어서 가격이 저렴하고, 소음이 비교적 적고 내구성이 좋습니다.


▲ 먼지 가득한 키보드 속 멤브레인




기계식 키보드는 각 키 하나마다 스프링이 달린 (‘축’이라고 부르는) 스위치가 들어 있습니다. 이 스위치는 금속의 접점을 갖고 있으며 스프링의 강도와 스위치 구조물의 모양 등을 어떻게 만드느냐에 따라 독특한 키 입력 감촉과 클릭 음을 갖게 됩니다. 이 스위치는 각각 다른 색상으로 분류되며 청축, 녹축, 갈축, 백축, 흑축, 적축 등 여러 종류가 있습니다.


▲ 기계식 키보드 속 다양한 스위치

사진출처 : https://namu.wiki/w/


한편 반이아빠에게 인상 깊었던 키보드는 공상과학영화에서 보았던 것들입니다. 1999년 작 <매트릭스>에서는 오퍼레이터 ‘탱크’가 한꺼번에 5~6대의 키보드를 사용하는 것이었고요, 2002년작 영화 <마이너리티 리포트>에서는 주인공 톰 크루즈가 사용했던 키보드는 일종의 가상현실 시스템에서 사용하는 키보드입니다. 손가락에 특수한 입력 장치를 끼고 오케스트라를 지휘하듯 허공에 손을 움직여 미래에 일어날 범죄에 대해 이것저것 조사하던 장면은 정말 신기했었습니다. (키보드로 국한하기보다는 종합 입력장치에 가깝다고 할 수 있었지요) 이 장면은 몇 년 후 영화 <아이언 맨>에서 로버트 다우니 주니어가 연기한 토니 스타크에 의해 훨씬 발전된 모습으로 재현되었습니다. 이 장면에서 토니 스타크는 아무런 장치 없이 허공에서 자비스 시스템을 제어하고 있습니다.


▲ 영화 마이너리티 리포트

사진출처 : 다음영화 http://movie.daum.net/


▲ 영화 아이언 맨

사진출처 : 다음영화 http://movie.daum.net/


상용화된 키보드 중에 몇 가지 독특한 키보드를 소개해 볼까요? 다음은 레이저 프로젝션 키보드입니다. 책상 등에 레이저로 투사된 키보드를 가지고 입력할 수 있습니다. 공간적 제약을 거의 받지 않겠네요.


영상출처 : https://youtu.be/eHmnb_8nJZs


그리고 다음은 반이아빠가 사용하는 폴더블 블루투스 키보드입니다. 접을 수 있고 블루투스 방식으로 스마트폰과 무선 연결하여 편리하게 사용할 수 있습니다. 이번 사보의 대부분은 이 키보드를 사용하여 작성되었습니다! (펼치면 이렇게 됩니다)




다음 시간에는 뽀로로 컴퓨터 3편, 마우스 1편으로 찾아뵙겠습니다!




WRITTEN BY 양원모

초등학교 때 꿈은 과학자가 아니면 야구선수였고 중학교 때 꿈은 작가였다. 고교에서는 전자과를, 대학에서는 문예창작학과를 졸업했다. 지금은 연구소 실험실에 근무하면서 주말에는 사회인야구를 하고 이제 사보에 기고하게 되었으니 어지간히 꿈을 이루고 사는 편이다.



 


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오랜만에 <반이아빠의 장난감 속 반도체>가 돌아왔습니다! 무려 10개월 만이네요. 정말 반갑습니다!


그동안 반이아빠는 무척 바빴답니다. 반이아빠의 회사가 이전했기 때문이지요. 새로운 조직도 구성되었고, 업무도 많이 늘었습니다. 아빠의 회사를 따라 반이네도 이사를 하였습니다. 집에서 회사에서 반이아빠는 눈코 뜰 새 없이 바쁜 나날의 연속이었습니다. 그래도 반이와 찬이 형제는 10개월 동안 큰 탈 없이 무럭무럭 자라주었습니다.


그러던 중 반이에게는 놀이방이 생겼습니다. 반이는 친가에서는 장손, 외가에서는 맏손자입니다. 그간 과분하게 많은 장난감 선물을 받아 왔는데요, 반이의 엄마아빠는 집이 좁아서 너무 어려서 가지고 놀기 어려운 장난감들을 상자에 차곡차곡 담아 보관해 왔습니다. 그리고 이번에 놀이방을 꾸며주면서 장난감들을 대폭 방출해주었네요.


그간 반이도 많이 커서, 한두 번 보고 어려워서 싫증 냈던 장난감들 중 흥미를 보이는 것들이 있습니다. 요즘은 그중 ‘뽀로로 컴퓨터’에 강한 관심을 갖네요. 뽀로로 컴퓨터는 한글, 영어, 숫자, 창의력 놀이 등으로 구성되어 있습니다. 아빠가 사용하는 노트북처럼 키보드와 앙증맞은 마우스 등, 있을 것은 다 있고요. 아빠의 바람은 아빠가 노트북을 사용할 때 반이와 찬이는 뽀로로 컴퓨터를 가지고 노는 것입니다. 하지만 아빠가 노트북을 펴는 순간 두 형제는 힘을 합쳐 아빠를 방해합니다. 자기들 장난감은 뒷전이고 아빠 노트북의 키보드를 두들기며 놉니다. 아빠는 하는 수 없이 노트북을 넘겨주고 뽀로로 컴퓨터를 관찰합니다.


뽀로로 컴퓨터건 아빠의 노트북이건 기본 구성은 같습니다. 크게 입력 장치, 연산 장치, 출력 장치, 이렇게 세 가지로 나눌 수 있습니다.




두 기기 모두 내부에 중앙처리장치인 CPU (Central Processing Unit)와 메모리의 일종인 RAM (Random Access Memory) 등의 연산 장치를 갖고 있습니다. 입력장치에는 공통적으로 키보드, 마우스가 있고, 출력장치에는 공통적으로 모니터와 스피커가 달려 있습니다. 뽀로로 컴퓨터에는 CDU 중앙 댄스장치가 하나 더 있네요. 엔터키를 누를 때마다 뽀로로가 춤을 추거든요. (^_^)


입력장치 중 특히 키보드는 아빠의 노트북이나 뽀로로 컴퓨터나 배열이나 기능이 거의 같습니다. 키보드는 마우스보다 오래전부터 컴퓨터의 입력장치로 사용해 왔습니다. 애초에 키보드가 쓰이기 이전에 존재했던 타자기의 자판 배열을 따 왔습니다. 이를 쿼티(Qwerty) 배열이라고 하는데요, 독자 여러분이 쓰시는 키보드의 배열도 아마 99% 이 배열일 것입니다.


▲ Qwerty 배열

사진출처 : 다음백과사전 http://100.daum.net/encyclopedia/view/55XXXXX17895


이 배열의 유래는 타자기 시대 때로 거슬러 올라갑니다. 타자기로 타자를 빨리 치는 경우 활자를 찍는 막대가 서로 엉키지 않게 하기 위해 자주 쓰이는 알파벳이 가급적 분산되도록 배치했다고 합니다. 그것을 사람들이 익숙하게 사용해 온 것이 이어져 지금은 굳이 바꿀 필요성을 느끼지 못하는 것이지요.


한편, 다른 배열로 드보락(Dvorak) 배열이 있습니다. 이 배열의 특징은 모음 a, e, i, o, u가 가운데 줄에 몰려 있고, 많이 쓰는 자음도 가운데 쪽으로 배치되어 있습니다. 타자 속도를 높이기 위해 고안된 것입니다. 개발자인 드보락의 이름을 따서 지어졌으며, 1936년 개발되어 1982년 미국 표준 협회(ANSI)에서 Qwerty 키보드의 대체 표준으로 채택하였으나 Qwerty처럼 많이 보급되어 있지 않습니다.


▲ Dvorak 배열

사진출처 : 다음백과사전 http://100.daum.net/encyclopedia/view/55XXXXXX9365


이번엔 한글 배열을 한번 살펴볼까요?


▲ 두벌식 자판

사진출처 : 위키백과 https://ko.wikipedia.org


영어의 Qwerty처럼 한글 자판 배열의 표준이며 가장 많은 사람이 쓰고 있는 두벌식 자판입니다. 자음을 좌측에 모음을 우측에 배열했다는 특징이 있습니다.


▲ 공병우 세벌식 자판

사진출처 : 위키백과 https://ko.wikipedia.org


세벌식 자판 가운데 가장 유명한 공병우 세벌식 자판입니다. 첫소리를 오른손 자리, 가운뎃 소리(홀소리)를 왼손 자리의 오른쪽, 끝소리(받침)를 맨 왼쪽 두는 배열 방식을 기본 특징으로 한다고 합니다. 세벌식은 익숙해지면 타자 속도가 두벌식보다 빠르고 피로감이 적다고 합니다만, 숫자배열까지 손가락을 이동하는 단점이 있습니다.


영어의 Qwerty 배열과 마찬가지로 한글 두벌식에 익숙해진 사람들은 세벌식의 장점에도 불구하고 공들여 바꾸려고 하지 않았습니다. 세 살 버릇이 여든까지 간다고 습관이 쉽게 바뀌긴 어렵겠지요. 그리고 혼자만 쓰는 상황에서라면 모를까 그렇지 않은 곳에서는 두벌식을 매번 세벌식으로 설정을 변경해야 하는 것도 불편할 것입니다. 그러고보니 반이와 찬이 형제들이 처음 접한 자판도 Qwerty에 두벌식이군요. 선택권이 없네요!


자, 다음 시간에는 키보드 아래에 감추어진 속살을 한번 들여다 볼까 합니다.




WRITTEN BY 양원모

초등학교 때 꿈은 과학자가 아니면 야구선수였고 중학교 때 꿈은 작가였다. 고교에서는 전자과를, 대학에서는 문예창작학과를 졸업했다. 지금은 연구소 실험실에 근무하면서 주말에는 사회인야구를 하고 이제 사보에 기고하게 되었으니 어지간히 꿈을 이루고 사는 편이다.



 


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2017년 새해가 밝았습니다. 반이는 다섯 살이 되었고, 재작년 12월에 태어났던 찬이는 얼마 전 돌잔치를 무사히 마쳤습니다. 그리고 반이네는 이번에 이사를 했습니다. 반이에게는 놀이방이 생겼고요, 찬이는 형아 뒤만 졸졸 따라 기어 다니면서 열심히 방해하고, 혼납니다. 그러면 반이아빠는 가만히 찬이를 안아서 냉장고 앞으로 갑니다. 냉장고 앞에는 찬이가 좋아하는 가족들의 사진이 자석으로 고정되어 잔뜩 붙어 있습니다. 반이아빠는 하나 짚어가며 열심히 찬이에게 말을 가르칩니다. “엄마, 아빠, 형아.” 반이는 아직 “웅.”, “어.” 소리만 낼 뿐 잘 따라 하지는 못합니다. 반이아빠는 그런 찬이가 무척 귀엽습니다.


한편 반이는 새로 갖게 된 놀이방에서 노느라 정신이 없습니다. 반이는 작년 후반부터 새로운 장난감에 관심을 두기 시작했습니다. 바로 몇 해 전부터 선풍적인 인기를 끌고 있는 터닝메카드입니다. 건전지가 들어가는 장난감들은 전류가 흐름으로써 동작합니다. 전류는 모터를 돌리고 스피커를 울려 소리를 나게 하고, LED를 빛나게 합니다. 이러한 출력소자들을 잘 조합하여 아이들을 즐겁게 만든 것이 건전지가 들어간 장난감의 정의라고 할 수 있습니다.


하지만 이러한 장난감들은 최대 단점이 바로 건전지를 충당해줘야 한다는 것입니다. 때로는 귀찮고, 한꺼번에 여러 장난감의 건전지를 교체할 때는 만만치 않은 비용을 들여야 합니다. 그러한 면에서 터닝메카드는 혁신적인 장난감입니다. 일단 건전지가 들어가지 않습니다. 당연히 반도체도 들어 있지 않습니다. 그래서 이번 호에서는 번외편으로 반도체가 들어 있지 않은 장난감과 주변 기술에 대하여 이야기를 해보겠습니다.


터닝메카드의 놀이방법은 이렇습니다. (애니메이션 설정상 미니카 생명체) ‘메카니멀’을 얇은 철판이 내포된 ‘메카드’를 지나가도록 굴려줍니다. 그러면 메카니멀에 내장된 자석이 철판과 붙으려고 하면서 자석과 연결된 고정장치를 풀리게 하고 (반이는 “또잉!”이라고 칭하는) 스프링의 탄성이 관절들을 밀어내며 동물의 속성을 가진 로봇으로 변신합니다. 반이는 터닝메카드 중 ‘피닉스’를 가장 좋아합니다.


▲ 터닝메카드 피닉스

사진출처 : https://goo.gl/UgI3fN


냉장고에 사진을 붙여주고 터닝메카드의 부품으로 쓰인 자석은 1820년대에 이르러 비로소 인공적으로 만들어지기 시작했다고 합니다. 그 전에는 그야말로 천연의 돌인 ‘자석’ 상태로 사용하였습니다. 자석은 영어로 마그넷(magnet)인데 터키의 서쪽 끝 마그네시아 지방에서 천연 자석을 발견하여 그 지명으로부터 마그넷이 유래되었다는 설이 가장 유력합니다.


자석은 다양한 성질을 갖고 있습니다. N극과 S극이 있으며, 같은 극끼리는 밀어내고 다른 극끼리는 잡아당깁니다. (여기까지는 반이도 알고 있습니다)


▲ 자석의 인력과 척력

사진출처 : https://goo.gl/7qav11


그리고 자석은 아무리 잘게 잘라도 각각의 N극과 S극이 다시 생깁니다. 이론상 자석의 두 극을 분리하는 것은 불가능합니다. 또한, 외부 자기장에 의한 자성에 따라 일시자석과 영구자석으로 나눌 수 있습니다. 일시자석은 전자석처럼 외부 자기장을 제거하면 자성이 없어집니다. 전류가 흐를 때만 자성을 띄게 할 수 있어서 스위치, 모터, 전화기 등등 생활 속에서 자주 활용되고 있지요. 영구자석은 일단 자성을 가지면 외부 자기장을 제거해도 장기간 자성을 보유합니다. 모양에 따라 막대자석, U자형의 말굽자석 등이 있습니다.


▲ 말굽자석

 사진출처 : https://goo.gl/gEqiv5


현존하는 가장 강력한 영구자석은 네오디뮴 자석입니다. 너무 강력해서 사용할 때 주의해야 하지요. 자기장이 가전제품을 손상할 수도 있으며, 서로 붙으려고 하다가 중간에 있는 물체를 파손시키기도 합니다. 손등을 사이에 두고 두 개를 붙일 수도 있으니, 자력이 어느 정도인지 상상이 되지요?


▲ 네오디뮴 자석

사진출처 : https://goo.gl/v4gMqL


▲ 네오디뮴 자석

사진출처 : https://goo.gl/gRuVZN


영상출처 : https://youtu.be/gO9ximFwYf0


행여라도 유아나 영아가 두 개 이상의 자석을 삼켰다면 바로 병원에 가야 합니다. 장 내부에서, 장벽을 사이에 두고 자석끼리 붙어버리면 가운데에 낀 장벽이 괴사하면서 장 출혈 등이 일어날 수 있기 때문입니다. 이런 장 협착은 매년 보고될 만큼 흔한 사례입니다. 따라서 터닝메카드처럼 자석이 포함된 장난감은 각별한 주의를 갖고 지켜봐야 하겠습니다.


한편, 그렇다고 해서 전자석이 영구자석보다 강한 자장을 못 만드는 것은 아닙니다. 전자석은 전력만 충분하다면 이론상으로는 한없이 강해집니다.


▲ 쇠붙이를 들어 올리는 전자석 크레인

 사진출처 : https://goo.gl/KQTmpO


자석이 갖는 자기장을 활용하여 구현한 최고급 기술로, 하드디스크 드라이브와 자기 부상 열차를 예로 들 수 있습니다. 하드디스크는 자성 물질이 있는 원판(Platter, 플래터)에 자기를 정렬하는 원리로 기록하고 지웁니다. 그러므로 하드디스크 주변에 강한 자석 등의 외부 자기장을 주면 데이터가 손상될 수도 있습니다.


▲ 하드디스크 플래터

사진출처 : https://goo.gl/oHG6aE


자기 부상 열차는 자기를 이용해 열차를 선로로부터 띄운 후 움직이게 하는 것으로, 띄우기 위한 힘과 움직이기 위한 힘 두 곳 모두에 자기장이 쓰입니다. 열차를 띄우는 데는 자석 양극의 척력을 이용하는 반발식과, 자석과 자성체의 인력을 이용하는 흡인식으로 나눌 수 있다고 합니다. 자기 부상 열차는 소음이나 진동 등이 적고 고속으로 운영할 수 있습니다. 현재 우리나라에서는 인천공항 주변 일부 구간에서 자기 부상 철도를 운영하고 있지요. (다음 호에서 계속 이어집니다)


▲ 자기 부상 열차

사진출처 : https://goo.gl/gVDz5i




WRITTEN BY 양원모

초등학교 때 꿈은 과학자가 아니면 야구선수였고 중학교 때 꿈은 작가였다. 고교에서는 전자과를, 대학에서는 문예창작학과를 졸업했다. 지금은 연구소 실험실에 근무하면서 주말에는 사회인야구를 하고 이제 사보에 기고하게 되었으니 어지간히 꿈을 이루고 사는 편이다.




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2016년 [반이아빠의 장난감 속 반도체]를 사랑해주신 앰코인스토리 독자 여러분께 감사하는 마음을 담아 새해 인사를 드립니다. “새해 복 많이 받으십시오!


2016년 12월 현재 네 살인 반이는 얼마 전 돌잔치를 치른 동생 찬이와 사이좋게 지내고 있답니다. (반이와 찬이 합쳐서 ‘반찬형제’입니다. ^^) 찬이는 아직 말문이 트이지 않았습니다. 그래서 반이형은 가끔 답답해합니다. 이제 막 찬이는 뽀로로 빠방이나 마이크를 가지고 놀기 시작했습니다. [반이아빠의 장난감 속 반도체] 초기에 소개했던, 반이 형이 가지고 놀던 그 장난감들입니다. 그러다가도 잘 알지도 못하는 반이 형의 장난감을 탐내다가 혼나기도 한답니다. 2016년도 [반이아빠의 장난감 속 반도체]는 반이가 가장 좋아하는 장난감 캐릭터인 ‘또봇’들과 함께한 해였습니다. 그래서 이번 호에는 한 해 동안 여러분께 소개해드린 내용들을 정리해 보았습니다.


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 1편 (바로가기) 

2016년 3월에 처음으로 또봇들을 소개하면서 또봇들의 에너지원인 태양전지에 대해 알아보았습니다. 반도체에 빛을 쏘이면 전기가 발생하는 ‘광기전력 효과’를 이용했지요.

 

▲ 태양전지의 원리

사진출처 : http://goo.gl/30KMUF


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 2편, 또봇C (바로가기

2016년 4월에는 또봇C의 초음파 공격인 하이퍼복스 에피소드를 통해 반도체 산업에서 사용되는 SAT, USG 등 초음파를 활용한 장비와 원리를 살펴보았습니다.

 

▲ 와이어본더의 트랜스듀서(변환기)와 캐필러리

사진출처 : 앰코코리아 와이어본딩 교육 자료 중


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 3편, 또봇D (바로가기)

2016년 5월에는 귀여운 또봇D의 홀로그램 기능을 이야기하다가 홀로그램의 광원으로 쓰이는 레이저의 원리와 레이저마킹, 레이저드릴 등의 반도체 공정을 소개하였습니다.


▲ LASER Marking

사진출처 : http://www.eotechnics.com / Amkor Laser marking 교육 자료


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 4편, 또봇D의 또키 (바로가기)

6월에는 또봇D 2탄으로, 반이네 차 열쇠에 감추어진 비밀에 대하여 알아보았는데요, 열쇠에 도난방지장치인 ‘이모빌라이저’가 담겨 있었고, 그 속에 트랜스폰더 칩이 핵심 부품으로 자리하고 있었습니다.


▲ 이모빌라이저 차 키

사진출처 : 필자가 직접 촬영


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 5편, 또봇D (바로가기)

7월에는 또봇D 3탄으로, 건드리면 소리가 나는 또봇D의 원리가 무엇인지 알아보았습니다. 바로 또봇D에 Touch sensor가 들어있던 것이었지요. 그리고 이러한 것이 심화하여 정밀화와 소형화가 필요하게 된다면 MEMS라는 개념의 시스템을 활용해야 한다는 것도 다루었습니다.


▲ 또봇D touch sensor


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 6편, 또봇W 놀이펜 이야기 (바로가기)

8월부터는 하늘을 나는 또봇W가 등장했습니다. 또봇W를 모델로 한 또봇놀이펜을 살펴보았는데요, 특정한 곳에 펜을 가져가면 저장된 MP3가 재생되는 방식이었습니다. 이에 MP3의 원리와 역사에 관해 이야기했었습니다.


▲ MP3의 원리

사진출처 : http://goo.gl/us3I2W


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 7편, 또봇W 세이펜 이야기 (바로가기)

9월에는 또봇W 2탄으로, 이전 달에 소개된 세이펜의 원리에 대해 알아보았습니다. 세이펜 앞부분에 IR sensor가 장착되어 있어, 교재 등에 인쇄된 특수한 패턴을 인식하여 그에 할당된 MP3를 재생하는 원리를 알 수 있었습니다.


▲ 또봇놀이펜 X-ray


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 8편, 또봇W 3부 (바로가기)

10월에는 또봇W 3부로, 반이아빠의 장난감 내부 탐험에 가장 큰 도움을 주고 있는 X-ray에 대해 알아보았습니다. X-ray로 촬영한 꽃들의 아름답고 신비로운 모습들도 덤으로 볼 수 있었습니다.


▲ 외국 작가 Steven N. Meyers의 X-ray로 촬영한 예술 작품들

사진출처 : https://goo.gl/6NFTOQ


[반이아빠의 장난감 속 반도체] 변신자동차 또봇 9편, 또봇Z (바로가기)

그리고 끝으로 지난 11월부터는 또봇Z가 등장했습니다. Z가 담긴 박스와 Z의 몸체에 인쇄된 바코드, QR코드 등을 소개하고 원리를 알아보았습니다.


▲ 네이버 앱의 QR코드 인식을 통한 복권 당첨 확인


지금까지 2016년 동안 [반이아빠의 장난감 속 반도체]에 소개되었던 내용을 정리해 보았습니다. 사실 [반이아빠의 장난감 속 반도체]가 처음 연재되기 전에, 반도체 도서와 그 책에 담긴 내용을 소개하는 칼럼이 있었는데요, 내용이 다소 딱딱하고 반도체 종사자가 아니면 이해하기 힘든 부분이 있었습니다. 그래서 애초에 장난감이라는 단순하고 친숙한 소재를 통해서 앰코인들이 다루는 복잡하고 정밀한 반도체와 연관을 지어 풀어나가는 코너를 고려하게 되었습니다. 다만, 자칫 잘못하면 전문적인 반도체 부분이 부각되고 다시 딱딱해지고 재미가 떨어질 것 같다는 생각이 들었지요. 이에 편집자님과 상의하여 사외독자, 구체적으로는 반이엄마의 상식선에서 이해할 수 있는 수준으로 설정이 되었습니다. 원고를 작성할 때 이 조절이 가장 힘들고 어려웠던 것 같습니다.


연재를 처음 시작하고부터 반도체가 본격적으로 소개된 적은 몇 차례 없어서 칼럼 제목과 동떨어지고 장난감 회사 홍보가 지나치게 되는 것은 아니냐 하는 우려도 받았는데요, 원고마다 초반에 반이와의 에피소드를 넣어 자연스럽게 이론이나 주제가 소개되고자 했는데, 다소 억지스럽게 끼워 맞춘 경우도 많았답니다. (^_^) 그래도 이따금 재미있게 잘 보고 있다는 말씀을 들을 때마다, 필자로서 보람도 있고 뿌듯하기도 합니다. 앞으로도 많은 응원 부탁드리겠습니다.


2017년도에는 좀 더 다양한 장난감과 우리 생활 속에 숨겨진 반도체 소자와 과학적인 현상들로 이야기를 꾸릴까 합니다. 다음 호에는 ‘반도체가 없는 장난감 특집’ 편으로 만나뵙겠습니다. 새해 복 많이 받으시고 건강하세요!




WRITTEN BY 양원모

초등학교 때 꿈은 과학자가 아니면 야구선수였고 중학교 때 꿈은 작가였다. 고교에서는 전자과를, 대학에서는 문예창작학과를 졸업했다. 지금은 연구소 실험실에 근무하면서 주말에는 사회인야구를 하고 이제 사보에 기고하게 되었으니 어지간히 꿈을 이루고 사는 편이다.





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반이는 오늘도 아빠가 퇴근하고 집에 돌아오기만 기다립니다. 반이의 또봇들은 자동차 모드로 나란히 주차해 있습니다. 반이아빠가 돌아와야 비로소 로봇으로 변신할 수 있기 때문입니다. 반이는커녕 반이엄마조차 또봇들을 변신시키지 못합니다. 예전에 반이아빠가 어렸을 때 가지고 놀던 로봇들(아래 사진에 보이는)은 두어 번 접고 결합해서 합체하면 되는 수준이었지만, 요즘 아이들이 가지고 노는 장난감들은 차원이 다릅니다. 완성된 형태의 자동차에서 온전한 로봇으로 변신한다는 것도 신기하지만, 그 변신 난이도는 반이아빠도 혀를 내두를 정도입니다. 정말 어느 분이 설계했는지 존경스럽습니다. (진짜 박사님인듯)


▲ 3단 합체 84태권브이와 또봇Z 변신 설명서

사진출처 : (좌)뽀빠이과학/(우)영실업


아래 사진에서 보이는 또봇 어드벤처Z(이하 또봇Z)는 자동차 모드일 때 국산 자동차인 소렌토R의 모습을 하고 있습니다. 아무래도 SUV 차량이다 보니 로봇 모드에서는 또봇X나 또봇Y보다 덩치도 크고 근육질처럼 보입니다.


▲ 또봇Z와 파일럿 권세모

사진출처 : 영실업


그리고 또봇들 중에서도 또봇C와 더불어 극악의 변신 난이도로 악명 높습니다. 또봇Z의 관절들은 인체와 비슷하게 구성된 것 같으면서도 변신의 용이성을 위해 다양하게 설계되어 있습니다. 일부 관절은 뽑을 수 있기도 하고, 다른 관절에 합치기도 합니다. 아귀가 조금이라도 맞지 않으면 다음 단계로의 변신이 되지 않습니다. 잠시 후, 반이아빠는 로봇으로 변신시킨 또봇Z를 반이에게 건네주며 반이엄마에게 말했습니다. “Z는 나도 변신시키기 힘들어. 여보는 이걸 보고 천천히 해 봐.”


반이아빠는 또봇Z의 운전석 쪽(아래 그림 참조)에 스마트폰을 가져다 대었습니다. 그러자 스마트폰에서는 또봇Z의 변신 방법을 설명하는 동영상이 자동으로 재생되기 시작했습니다. 반이엄마는 신기해하며 반이와 함께 동영상을 시청했습니다.


▲ 또봇Z 운전석 쪽에 인쇄된 QR코드

사진출처 : 영실업


또봇 어드벤처Z 변신 설명 영상

영상출처 : https://youtu.be/GVSKyWXcH_g


반이아빠가 스마트폰으로 비춘 Z의 운전석에는 QR (Quick Response) 코드가 인쇄되어 있습니다. 우리가 흔히 마트에서 물건을 살 때 계산대에서 스캐너로 찍는 바코드 (Bar code)보다 발전된 코드 체계입니다.

기존 바코드는 굵기가 다른 수직 막대들의 조합으로 이루어져 있습니다. 이 코드를 광학스캐너를 통해 인식하면, 시스템에 구성된 DB(데이터베이스)와 대조하여 상품명이나 가격 등의 정보를 제공합니다. 따라서 판매량과 재고 등의 정보까지도 편리하게 집계할 수 있습니다. 일전에 소개한 버스카드 등에 사용되는 RFID (http://www.amkorinstory.com/1469 참조)보다 거의 비용이 들지 않는 수준이기 때문에 아직은 RFID로 대체가 어렵습니다.


한편, 우리나라에서 사용하는 바코드 체계 KAN (Korean article number)에는 아래쪽에 13개의 숫자가 있는데, 앞쪽 3자리 숫자는 국가별 식별코드로 우리나라는 항상 880으로 시작합니다. 다음의 4자리 숫자는 업체별 고유코드, 그다음의 5자리 숫자는 제조업체 코드를 부여받은 업체가 자사 상품에 부여하는 코드입니다. 마지막 숫자는 바코드가 정확히 구성되어 있는가를 검사하기 위한 일종의 패리티 체크(Parity check) 코드로, 인식한 바코드의 신뢰도를 높여줍니다. 아래 그림에서 보이는 바코드는 또봇Z의 상자에 인쇄된 바코드입니다. 880으로 시작하는 대한민국 제품임을 볼 수 있습니다.


▲ 또봇Z 바코드


기존의 1차원적인 바코드에서 발전한 2차원 코드의 대표로 QR코드를 들 수 있습니다. QR코드는 ‘빠른 응답’을 뜻하는 Quick Response code의 약자이며, 정사각형에 흑백 격자무늬 패턴을 특징으로 하고 있습니다. 기존의 바코드는 20글자 내외의 정보를 담을 수 있었는데, QR코드는 한글 1,700자 또는 숫자 8,000개 분량의 정보가 들어 있습니다. 게다가 문자 외에 소리나 사진, 동영상까지 담을 수 있습니다. 통상 입력된 웹사이트로 연동되어 정보를 제공하는 것이 보편적인 사용법입니다. QR코드는 세 곳의 모서리에 돌아간 각도를 확인할 수 있는 심볼이 있어서 360도 어느 각도에서 스캔해도 정확한 정보를 얻을 수 있습니다. 또한, 오류 복원 기능이 있어서 코드 일부분이 손상되거나 오염되어도 최대 30%의 정보를 얻을 수 있습니다.


아래 보이는 것은 앰코인스토리의 QR코드입니다. 스마트폰에서 QR코드 전용 앱이나 다음, 네이버 등 포털사이트 앱을 실행하고 카메라를 통해 코드를 비추면 사용할 수 있습니다.


▲ 앰코인스토리 QR코드


한편으로, QR코드로 무분별한 스캔을 하면 사용자의 스마트폰, 태블릿 등이 악성코드에 노출되거나 유해 사이트로 이동할 수 있기에 세심한 주의가 필요합니다. 홍보나 광고 목적의 QR코드를 스캔하기 전에는, 믿을 수 있는 기업의 QR코드인지 확인합니다. 타인의 QR코드를 스캔할 때에도 주의해야 합니다. 이처럼 QR코드는 누구나 간단하게 만들 수 있고 프린트해 사용할 수 있는 큰 장점이 있고 다양한 생활밀착형 서비스를 제공할 수 있기에 QR코드의 생명력은 당분간 계속 유지될 것으로 예상합니다. 반이아빠는 가방 속에 뒹굴던 한참 지난 복권을 꺼내어, 네이버 포탈 앱에서 QR코드를 활용해 당첨되었는지 확인해 보았습니다. 7등에 당첨되었네요!


▲ 네이버 앱의 QR코드 인식을 통한 복권 당첨 확인




WRITTEN BY 양원모

초등학교 때 꿈은 과학자가 아니면 야구선수였고 중학교 때 꿈은 작가였다. 고교에서는 전자과를, 대학에서는 문예창작학과를 졸업했다. 지금은 연구소 실험실에 근무하면서 주말에는 사회인야구를 하고 이제 사보에 기고하게 되었으니 어지간히 꿈을 이루고 사는 편이다.





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(지난 호에서 이어집니다) 며칠 동안, 등에 스티커가 붙은 또봇들과 잘 놀던 반이가 아빠를 찾습니다. 세이펜을 가져다 대어도 소리가 안 난다고 합니다. 저녁 준비를 하던 반이엄마가 오전부터 소리가 안 났다며 배터리가 떨어진 것 같다고 일러주었습니다.


“아빠, ‘빠떼리’가 떨어진 거 같아요!”

“반아, ‘빠떼리’가 아니라 ‘배러리’라고 하는 거야.”

“아니에요. 엄마가 ‘빠떼리’라고 했어요!”


반이아빠는 반이엄마를 쳐다보았습니다. 반이엄마는 킥킥거리더니 ‘사랑의 빠떼리’라는 유행가를 흥얼거렸습니다. 반이아빠는 이 상황을 어떻게 넘겨야 할지 난감합니다. 반이는 아빠를 빤히 쳐다보고 있습니다. 반이아빠는 반이를 데리고 집 앞 마트로 향합니다.


반이와 반이아빠는 배터리를 사서 집으로 돌아왔습니다. 반이아빠는 세이펜과 또봇놀이펜의 뒤편 덮개를 열고 배터리를 교체해 주었습니다. 그러면서 반이에게 얼마 전에 찍은, 또봇놀이펜의 X-ray 사진을 보여주었습니다. 반이는 예전에 기침이 심해 병원에서 X-ray를 찍어본 적이 있습니다. 반이의 태블릿에 설치된 병원놀이 앱에서도 캐릭터의 X-ray를 찍는 놀이가 있습니다. 그래서인지 반이는 X-ray 사진에 관심이 많습니다. “뜯어봐 주세요, 아빠!”



▲ 또봇놀이펜 X-ray와 병원놀이앱의 X-ray 촬영


반이는 반이아빠가 보여주는 X-ray 사진을 볼 때면 종종 분해해서 속에도 똑같은지 확인하곤 합니다. 반이아빠는 반이가 내민 또봇놀이펜을 받아 들었습니다. 반이아빠는 오늘도 반이의 부탁을 들어주느라 쉴 틈이 없습니다. 반이 아빠는 절대로 동물의 X-ray는 보여주지 않아야겠다고 다짐했습니다.


독일의 과학자 뢴트겐(Wilhelm Conrad Röntgen)은 음극선을 연구하기 위해 음극선을 금속판에 쏘는 실험을 하다가, 음극선관에서 종이도 뚫고 지나가는 강한 빛이 방출되는 것을 우연히 발견했습니다. 이 광선은 음극선과 달리 전기장이나 자기장을 주어도 휘지 않고, 거울이나 렌즈에서도 쉽게 반사되거나 굴절되지 않았습니다. 뢴트겐은 이 광선의 정체를 알 수 없었기에 X-ray라는 이름을 붙였습니다. 뢴트겐은 이 X-ray의 발견으로 훗날 노벨물리학상을 받았습니다.


▲ X-ray의 발견자 빌헬름 뢴트겐과 그의 부인의 손 X-ray 사진

사진출처 : https://goo.gl/ZWCweU


X-ray는 파장이 짧은 전자기파이기 때문에 투과성이 강합니다. 이 덕분에 우리의 몸 속 구조나 물질의 내부 구조를 볼 수 있습니다. X-ray는 의료와 산업 분야에서 특히 발전하였습니다. 반도체 분야에서 X-ray는 SAT(http://amkorinstory.com/1368)와 더불어 대표적인 비파괴 검사 방법입니다. 반도체 공정에서는 통상 수차례의 접합 공정을 거칩니다. 이때 기준에 맞게 접합이 되었는지를 검사하기 위해 아래 사진에서처럼 X-ray는 유용하게 쓰입니다.

 

▲ 반도체 분야의 X-ray 검사 image

사진출처 : http://www.seceng.co.kr/application_xray


이 사진들을 보면 다이(Die)와 리드(Lead)를 이어주는 와이어본딩(Wire Bonding), 보드(Board)와 솔더볼(Solder ball)의 접합 상태, 커넥터(Connector) 내부의 결선 상태, 보드의 배선 상태(Trace) 등의 구조를 볼 수 있습니다.


한편, 우리가 일상생활을 하면서도 외계로부터 오는 광선들이나 자연에 존재하는 방사성 물질에 의해 방사선에 노출되게 되는데요, 이러한 양은 일반적으로 연간 약 2~5mSv 정도라고 합니다. 고산지대에서는 해수면 높이에 사는 사람보다 연간 약 1.5mSv 정도의 방사선에 더 노출되며, 비행기 여행을 하면 약 0.3mSv 정도의 방사선에 더 노출됩니다. 병원에서 가장 흔히 촬영하는 단순 흉부 방사선 촬영은, 촬영 시에 노출되는 방사선 조사량은 약 0.1mSv로 일상생활을 하면서 우리가 약 10일간 노출되는 정도의 미미한 양으로, X선을 이용한 검사를 받음으로 인한 방사선 노출의 위험과 검사를 시행함으로써 얻게 되는 이득을 따져 보았을 때 큰 해를 유발하지 않는 정도의 양입니다.


아래 사진을 한번 볼까요? X-ray로 촬영하여 색을 입힌 예술 작품들입니다. 늘 익숙하게 보아 오던 사물을 다른 관점에서 보니 색다릅니다.


▲ 외국 작가 Steven N. Meyers의 X-ray로 촬영한 예술 작품들

사진출처 : https://goo.gl/6NFTOQ




WRITTEN BY 양원모

초등학교 때 꿈은 과학자가 아니면 야구선수였고 중학교 때 꿈은 작가였다. 고교에서는 전자과를, 대학에서는 문예창작학과를 졸업했다. 지금은 연구소 실험실에 근무하면서 주말에는 사회인야구를 하고 이제 사보에 기고하게 되었으니 어지간히 꿈을 이루고 사는 편이다.





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“고! 고! 렛츠고 또봇! 고! 고! 렛츠고 또봇!”

요즘 반이가 가장 많이 부르는 노래는 바로 <또봇>의 초창기 주제가입니다. 또봇은 변신하는 자동차 로봇들로, 2010년에 1기로 시작하여 얼마 전 19.5기까지 방영된 3D 로봇 애니메이션의 주인공들이자 유명 완구회사에서 제작 판매하는 장난감입니다. 지난 1월호까지 소개했던 <로보카 폴리> 시리즈 변신 자동차들보다는 아래 장면에서와같이 좀 더 복잡하고 정교하며 세련된 모습을 하고 있습니다.


▲ 로봇 상태의 또봇, 좌측부터 Z, X, Y

사진출처 : 또봇 애니메이션 중


특히 또봇은 자동차 회사와의 라이센스를 통한 실제 차량을 모델로 합니다. 이를테면 아래 장면과 같이 또봇X는 쏘울, Y는 포르테쿱, Z는 스포티지R 등의 모습을 하고 있어서 현실감이 매우 높습니다. 이제 네 살이 된 반이는 거리에서 차의 뒷모습만으로 해당 차량의 모델명(물론 또봇의 모델명)을 맞히곤 합니다.


▲ 자동차 상태의 또봇, 좌측부터 X, Y, Z

사진출처 : 또봇 애니메이션 중


또봇은 작년에 돌풍을 일으킨 <터닝메카드>라는 장난감이 나오기 이전까지 남자아이들이 가장 선호하는 장난감 1순위였습니다. 7년여간 방영된 탓에 등장인물과 또봇의 종류만도 무척 많은데요, 오죽하면 엄마들의 입에서 “새로운 캐릭터의 변신자동차가 또 나와서 또 사줘야 하니까 또봇이다.” 라는 우스갯소리가 나올 정도였다고 합니다.


또봇에겐 중요한 특징이 몇 가지 있는데요, 그중 하나가 바로 태양 에너지(Solar energy)를 에너지원으로 사용한다는 점입니다. 애니메이션상에서 또봇은 ‘차도운’ 박사가 만든 것으로 되어 있는데, 차 박사가 또봇의 파일럿인 아이들의 미래를 생각하며 그린 에너지 시스템을 개발, 친환경 에너지인 태양 에너지를 사용하게 됩니다. 애니메이션 3기에서는 악당들이 거대한 구름으로 대도시(극 중 배경이 되는 실제 도시(city)의 이름이 대도市입니다. ^^) 전체를 가려버리자, 태양 에너지를 쓸 수 없게 된 X, Y가 합체한 또봇인 타이탄의 에너지가 바닥나 고전하는 내용을 담고 있습니다.


▲ 태양 에너지를 충전하는 또봇 타이탄의 모습

사진출처 : 또봇 애니메이션 중


태양 에너지는 크게 빛에너지와 열에너지로 나눌 수 있습니다. 그중 Solar cell이라고 불리는 태양전지는 태양이 방출하는 빛에너지를 이용하여 전기를 만들어 냅니다. 태양전지는 반도체에 빛을 쏘이면 전기가 발생하는 원리를 이용하는데, 이를 광기전력 효과라고 합니다. 이러한 반도체 재료로서는 실리콘, 갈륨비소, 황화카드뮴 혹은 이들을 복합물질 등이 이용됩니다. 태양전지의 작동원리는 전기에너지를 빛에너지로 변환시키는 LED의 반대라고 생각하면 됩니다. (LED 관련 지난 기사를 참조해보세요 http://amkorinstory.com/724)


태양전지는 아래 그림과 같이 보통 p형 반도체와 n형 반도체의 접합으로 되어 있습니다. 원자 속의 전자가 전도띠로 갈 수 있는 빛에너지를 흡수하면, p형 반도체와 n형 반도체 속에 정공(+)과 전자(-)가 생성됩니다. p-n 접합에서 만들어진 전기장에 의해 전자(-)는 n형 반도체 쪽으로 이동하고 정공(+)은 p형 반도체 쪽으로 이동합니다. 이때 p형 반도체와 n형 반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부 회로로 흐르게 하면 전기에너지를 얻을 수 있습니다.



▲ 태양전지의 원리

사진출처 : http://goo.gl/30KMUF


태양전지는 필요에 따라 직렬, 병렬로 연결하여 사용하는데, 기본 단위를 셀(Cell)이라고 하며 이 셀들을 연결하여 필요한 전력을 얻기 위한 모듈(Module)을 형성합니다. 이 모듈들을 연결하여 설치하면 태양발전 어레이(Array)가 됩니다. 태양전지로 전력을 확보하기 위해서는 큰 어레이와 넓은 설치 면적이 필요합니다. 소규모 태양발전 어레이의 경우에도 보통 건물의 옥상을 이용하며 창문이나 벽에 설치하는 방법도 등장하고 있습니다.


기존의 태양전지와 다른 종류로는 염료 감응형 태양전지 (dye-sensitized solar cell)라고 하여 식물의 광합성을 모사하여 염료의 화학적 반응을 이용한 태양전지와 기존의 실리콘 대신 유리와 같은 값싼 기판 위에 박막 형태의 태양전지를 증착함으로써 전기를 만드는 박막 태양전지 (Thin film solar cell) 등이 있고, 각각 효율과 가격 등에 따른 장단점을 갖고 있습니다. 태양광 발전이 종래의 화석이나 원자력 발전과 경쟁하기 위해서는 kWh당 발전비용을 현재의 4분의 1 수준으로 낮추어야 한다는군요. 그 방법은 효율을 높이거나 값이 싼 새로운 소재를 찾아내야 하는 것이겠지요.


이처럼 아직까지는 태양전지의 에너지 효율이 떨어지는 편인데, 이를 극대화하여 사용할 수 있는 곳이 있습니다. 바로 인공위성입니다. 개발 초기 태양전지의 효율은 4%에 불과했다고 하네요. 하지만 이것은 어디까지나 지구에서의 수치였고, 우주에서는 사정이 완전히 다릅니다. 대기에 의한 에너지 손실도 없을 뿐 아니라 지구 뒤편의 그늘로 들어가지 않는 이상, 태양전지판의 방향과 위치를 조절하는 것만으로 온종일 최대 효율로 전기를 생산할 수 있기 때문입니다.


▲ 통신위성 인털샛 5호의 태양전지

사진출처 : http://goo.gl/6Tew1b


한편 일상생활에서 태양전지는 바로 아래와 같이 탁상용 전자계산기나 손목시계 등에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 그리고 오른쪽 사진처럼 조금은 엉뚱한 것 같아도 알고 보면 정말 값어치 있게 쓰이는 곳도 있습니다.


▲ 탁상용 전자계산기와 낙타 등에 설치된 Solar cell 

사진출처 : https://goo.gl/dM4Y25


낙타 등위에 설치한 태양전지로 작동하는 친환경 냉장고입니다. 과연 어떤 상황에 사용하길래 태양전지까지 설치해 놓았을까요? 이 프로젝트는 오지에 사는 원주민들의 건강 증진을 위해 노력해 온 케냐의 한 단체에서 제안한 것으로, 태양광을 이용하는 소형 냉장고를 만들어 낙타 등에 싣고 다니면서 오지에 사는 원주민들에게 백신이나 의약품을 전달해 주려는 목적이라고 하네요. 태양광이 인류복지를 위해 쓰이는 예라고 할 수 있습니다.


많은 종류 중에서 과연 어느 또봇을 먼저 소개해야 할지 막막하지만, 다음 시간부터 하나씩 하나씩 차례대로 만나보면서 또봇들에게 숨겨져 있는 반도체들을 만나보도록 하겠습니다! 즐거운 하루 되세요.

감수 / 기술연구소 연구1팀 정지영 팀장



WRITTEN BY 양원모

초등학교 때 꿈은 과학자가 아니면 야구선수였고 중학교 때 꿈은 작가였다. 고교에서는 전자과를, 대학에서는 문예창작학과를 졸업했다. 지금은 연구소 실험실에 근무하면서 주말에는 사회인야구를 하고 이제 사보에 기고하게 되었으니 어지간히 꿈을 이루고 사는 편이다.





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  1. 유현 2016.04.09 18:08 Address Modify/Delete Reply

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