반이아빠의 장난감 속 반도체 - 로보카 폴리 3편 - 따라와! 폴리

지난 호 무선조종 엠버에 이어 이번 호에 소개할 반이의 장난감은 따라와! 폴리입니다. 브룸스타운 구조대의 리더 폴리는 언제나 용감하고 빠르기 때문에, 반이가 가장 좋아하는 캐릭터랍니다. 시리즈 주인공인 만큼 장난감으로도 가장 많은 종류가 판매되고 있습니다.

▲ 따라와! 폴리

사진출처 : http://goo.gl/mPnVst

따라와! 폴리는 로보카 폴리 본체와 경광봉으로 구성되어 있습니다. 폴리 머리 쪽에는 버튼이 있어서 이것을 누르면 로보카 폴리 주제가가 흘러나오면서 아래 영상처럼 폴리가 전후좌우로 신나게 춤을 춥니다. 경광봉으로는 두 가지 동작을 명령할 수 있는데요, 경광봉을 흔들면 폴리가 ‘삐요삐요~!’ 사이렌을 울리면서 악당을 추격하는 것처럼 앞으로 전속력으로 달립니다. 그리고 경광봉 중앙의 노란색 버튼을 누르고 있으면 일명 ‘따라와’ 기능이 발동하는데요, 폴리가 제자리에서 몇 차례 이쪽저쪽으로 회전하다가 곧 경광봉 쪽으로 따라오기 시작합니다.

▲ 따라와! 폴리 동작

사진출처 : http://goo.gl/CeAIiL

따라와! 폴리 언박싱 및 작동 모습

영상출처 : https://youtu.be/usAoBn1U7BY

그렇다면 폴리는 어떤 원리로 경광봉을 따라오는 것일까요? 아래 사진은 경광봉 내부기판 모습입니다. 오른쪽에는 건전지를 꽂는 부분이 있고, 중간 부분에는 희끄무레한 LED 3개가 보입니다. 노란색 스위치를 누르면 그 LED들에서 빨간빛이 나옵니다. 그런데 가만히 보니 왼쪽 끝 부분에 LED가 하나 더 보입니다. 하지만 노란색 스위치를 눌러도 이 LED에서는 빛이 나지 않습니다. 어떻게 된 것일까요?

▲ 따라와! 폴리 경광봉

이 LED에서는 우리가 볼 수 있다는 뜻을 가진 가시광선(Visibile light)이 아닌 적외선(IR : Infrared)이 나오므로 IRED(Infrared emitting diode)라고 합니다. 적외선은 우리 눈에 보이지 않습니다. 가시광선이 프리즘에 통과된 햇빛의 색깔, 즉 우리가 흔히 말하는 빨주노초파남보의 무지개색이라고 한다면, 적외선은 빨간색 아래 범위의 파장을 가진 광선입니다. 그래서 붉을 적(赤), 바깥 외(外), 줄 선(線)을 써서 적외선이라고 합니다. 비록 우리 눈에는 보이지 않지만 아래 영상과 같이 스마트폰 등의 카메라를 사용하면 적외선이 발광하는 것을 확인할 수 있습니다. 영상 속에서 일반 LED는 강한 붉은빛을 내뿜지만, IRED에서 작은 불빛이 반짝이는 것이 보입니다.

IRED 발광

영상출처 : https://youtu.be/Guu4GkRSwBk

한편, 이렇게 발광한 적외선은 어떻게 될까요? 아래 사진은 따라와! 폴리 본체 내부 모습입니다. 폴리의 앞부분을 자세히 살펴보니 이곳에도 LED처럼 보이는 것이 있네요. 경광봉에 있던 IRED가 적외선을 방출하는 ‘발광 다이오드’라면, 이것은 방출된 적외선을 받아들이는 ‘수광 다이오드’입니다.

▲ 따라와! 폴리 본체 내부

경광봉 버튼을 누르는 동안 발광 다이오드에서는, 경광봉을 따라오라는 명령이 포함된 고유한 주파수의 (약 37[㎑] : 이 주파수가 외부의 적외선이나 조명의 영향을 거의 받지 않고 해당 명령을 전송할 수 있다고 합니다) 적외선이 나오고, 수광 다이오드는 이를 받아들여서 폴리 본체 내부의 기판 회로로 전달합니다. 회로에서는 받아들인 신호에서 ‘따라오라는 명령’이 들어 있는 것을 읽어내고, 경광봉 쪽으로 폴리가 움직이도록 모터를 돌려주는 명령을 내려주게 되는 것이지요. 경광봉의 위치는 두 개의 수광 다이오드가 각각 받은 신호에서 멀고 가까운 것을 인식하고 보정해서 알려주게 되어 있습니다.

그러고 보니 이러한 동작은 우리가 생활하면서 많이 접해 본 것 같네요. 바로 TV, 에어컨 등의 리모컨을 작동할 때로군요! 대부분 리모컨도 따라와! 폴리와 같이 IRED 방식으로 작동합니다. 또한, 지금처럼 스마트폰이 보급되기 이전의 휴대전화에서는 적외선 통신 포트가 있었는데요, 두 대의 휴대전화를 나란히 놓아 포트를 마주 보게 하고 파일을 주고받았던 적도 있었지요.

한편, 최근의 스마트폰에서는 아래 사진처럼 리모컨 앱을 설치하고 별도의 리모컨 동글을 부착하면 스마트폰을 리모컨으로 사용할 수 있습니다. 이 리모컨 동글에도 IRED가 들어 있어 적외선을 쏠 수 있기에 가능한 기능입니다.

▲ 스마트폰 리모컨 동글

사진출처 : http://goo.gl/kXLukW

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연재를 처음 시작할 때 “엄마! 아빠!”를 부르는 것이 고작이었던 반이가 열 달이 지난 지금은 노래도 하고 피아노도 치고 레슬링으로 아빠를 넘어뜨린 후 “빅토리!”를 외칠 정도로 훌쩍 자랐습니다. 엊그제에는 예쁜 동생도 생겼답니다. 올 한 해 각 가정의 반이들을 키우느라 고생 많으신 반이아빠, 반이엄마, 그리고 졸필이나마 [반이아빠의 장난감 속 반도체]를 읽어주신 독자 여러분 가정에 2016년 행복과 사랑이 넘치길 기원합니다.

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감수 / 기술연구소 연구1팀 정지영 팀장