[1호]왕초보 전자회로 강좌특집 1부 – 2

왕초보 전자회로 강좌특집 1부 – 2 글 |스네일앤 스네이크 ※ 상기 내용은 디바이스마트와 스네일앤 스네이크의 협의를 통하여 사용을 득한 내용입니다.

연결이란 무엇인가?(일반적 정의)

이번에는 먼저 시간에 이어서 “회로제작에서 사용되는 연결의 의미” 에 대해 생각해 보겠습니다.

두번째 시간에서 설명한 바와같이, 회로제작은 부품들을 회로도에 그려진 대로 연결하는 것입니다.
부품을 연결하는 이유는 하나의 특정한 회로를 구성하기(만들기) 위해서 입니다. 그 결과 만들어진(제작된) 회로는 설계자가 의도한 어떤 일을 할 능력을 갖게 됩니다.
어쩐지 약간 신기한 느낌이 들지 않나요? → 일반적 부품이 모여서 특별한 것이 되는 거지요. 그러면 연결한다는 뜻을 좀 더 깊게 생각해 봅시다.
회로에서 연결은 왜 필요할까요? → 목적은 전기가 흐를 수 있게 만드는 것입니다. 먼저시간에 설명했듯이 (선에 저항이 없다고 가정하면) 선이 이어지는 모양, 각도, 길이, 크기 등등은 전기가 흐르는 것을 방해하지 않습니다. 이러한 설명을 아래 그림에 정리하였습니다.
그림에서 부품 1과 부품 2의 선을 연결하는데 ①, ②, ③ 어느 경우나 O.K 입니다. 주의할 점이 있다면 (파란색 피복의 다른 선을 사용하고 있는데) 피복을 벗기고 심선만을 연결에 사용해야 합니다. (피복은 절연물이라 전기가 흐르지 않습니다.)
어떻습니까? 이해하기에 어렵지는 않지요?

본 강의의 설명이 조금 까다롭더라도 어려운 부분이 그렇게 길지는 않습니다. (수 회 정도) 기초를 명확히 해두면 응용하는 단계에서는 펄펄 날아다닐 수 있으니 조금만 참읍시다요.
이야기가 나온 김에 하나 더 말씀드리면, 이 강좌는 왕초보를 위한 내용으로 꾸며져 있습니다. 그러나 필자생각에 강의를 들으시는 분들이 전자회로에 초보라고 해서 일반지식도 그렇다고는 감히 생각하지 않습니다. 비록 이 강의가 전자회로와 컴퓨터에 흥미를 가진 아마추어를 대상으로 하지만, 오히려 같은 이유때문에 깔끔하고 엄정한 내용을 가질 필요가 있다고 생각합니다. 왜냐하면 전혀 사전지식이 없는 분도 이해하실 수 있어야 하니까요. 강의에서 왕초보의 의미는 “사전지식이 없다”라고 생각한다는 점을 이해하시면 자존심이 손상받는 일도 없을 것입니다. 저도 왕초보의 심정으로 그림도 그리고 글도 쓰고 있습니다. 다시 정리하면 그림에서 나타낸대로 부품 1과 부품 2를 연결하는 방법은 “내게 편리한 대로…” 입니다.

두 선을 연결하는 두가지 물리적 방법

이번 시간에는 “물리적 선의 연결”이라는 주제로 함께 생각해 보겠습니다.

제목에서 암시한 것처럼 두 선을 연결하는 방법은 두가지 밖에 없습니다. 그림에 선을 연결하는 2 가지 물리적 방법을 보였습니다. 즉 납땜과 끼움입니다.

첫번째 방법은 영구적인 연결(이음) 방법으로 납땜을 하는 것입니다.
납땜은 고온에서 녹은 납(Pb)을 구리나 주석도금이 된 선의 표면에 융합시켜 붙여버리는 방법입니다. 무식하지만 값싸고 튼튼합니다. 가장 보편적으로 사용되는 방법입니다. 단점은 연결이 튼튼한 만큼 떼었다 붙였다 하기가 어렵습니다. (물론 납땜인두라는 도구사용)
두번째 방법은 금속재료의 탄성을 이용하여 선을 끼웠다 뺐다 하는 방법입니다.이 방법은 코넥터 구조를 사용한 것으로 회로를 쉽게 조립하고 분해할 수 있습니다.
코넥터 구조에서 선이 끼워지는 순서를 그림에 청색번호로 나타내었습니다. 여기서 코넥터의 재질은 탄성을 가진 금속도체이므로, 스프링 효과로 선을 단단히 물게 됩니다. 재미있는 점은 선을 깊숙히 끼우나, 얕게 살짝 끼우나, 관계없이 일단 물리기만 하면 O.K 입니다.
(그 이유는 선은 도체라서 코넥터도 도체이므로 저항이 없으므로 그래서 그렇게 됩니다.)
솔직히 말씀드리면, 회로를 처음 만들때면 걱정이 많습니다. → “선을 끼우라는데 어떻게 끼우나? 살짝 끼우나?
콱 끼우나? 한 두개도 아닌데…
만약 어찌어찌 하다가 우연히 동작이 되었다면 마음 어딘가에 찝찝한 구석이 남습니다. 이때가 이론이 필요한 경우입니다. 원리를 생각해 보고 고민을 해 봅니다. → “아하” 그래서 그런거로군.
애매했던 부분이 명확해 집니다. 이렇게 감이 오면 슬슬 재미가 붙게 마련입니다. 이러한 코넥터 구조를 활용하여 납땜없이 전자회로를 실험할 수 있게 만들어진 제품이 브레드보드 (bread board) 입니다.
회사 연구실이나 학교의 실험실에서 많이 사용되는 브레드보드는 회로를 설계하는 과정에 획기적인 전기를 가져왔습니다. 브레드보드를 사용하면 자신이 원하는 회로를 손쉽게 시험해 보고 수정할 수 있습니다.
즉 생산성이 올라갑니다. 단지 납땜을 하지않는 것만으로도 얼마나 회로작업이 쉬워졌는지 겪어보지 않은 사람은 모릅니다.
물론 우리도 브레드보드를 사용할 겁니다. (브레드보드의 자세한 설명은 차차 나옵니다.)

부품을 준비합니다.

이제 괴롭고 힘든 시간은 거의 지나갔습니다.
여담입니다만, 과학이나 공학등 전문분야의 책을 공부하다 보면 1 장은 개요라서 쉽게 넘어가지만, 2장이 엄청 어렵습니다. 보통 2 장에서는 그 책에서 필요 기본개념을 정의하고 필요한 수식들을 정리해 놓습니다. 한 번 공부 좀 해~보려고 기세좋게 덤벼 들었다가 한 대 ‘퍽’ 맞는 거지요. (도무지 이해가 안되니까요)
왜 모처럼 “공부 좀 해~보려고” 할까요? → 한마디로 뭐 좀 얻어가려는 거지요. 그치요.
그런데 무자비하게 2 장에서 박살을 내다니요? (그냥 좀 쉽게주면 어때서… 궁시렁 궁시렁) 속사정을 가만히 들여다 보면 다 이유가 있습니다. 어느 저자가 자기 책을 보겠다고 오는 제자를 내친답니까? 아마 귀여워서 ‘쪽’ 뽀뽀라도 해주고 싶을 심정일 텐데요. 사실은 책의 처음 부분에서 (논리적, 수학적) 전체윤곽을 정해두자는 겁니다. 그래서 처음에 전부 이해가 안 되더라도 2 장은 과감히 넘어가는게 좋습니다. 오히려 뒤 장부터는 내용이 쉽습니다. 그러다가 필요하면 2 장으로 되돌아오면 됩니다.
이 강의에서도 비슷한 순서를 따르고 있습니다.
앞쪽에서 설명하기 까다로운 논제를 먼저 다룹니다. 그러나 필요한 개념입니다. 이론이 필요한 이유가 여럿 있겠지만, 가장 중요한 역할은 복잡하고 다채로운 현실세계를 꿰뚫어 볼 수 있는 강력한 기준(잣대)을 제공하는 것입니다. 회로제작은 부품과 연결이라는 2 대 명제을 이해하면 끝입니다. 전자부품은 종류도 많고 다양하지만, 어쨌던 이놈들을 회로도대로 연결만 하면 O.K 라는 거지요.

자 이제 실제세계로 이동해 볼까요. 부품리스트를 보고 필요한 부품을 준비합니다. 여기서는 트랜지스터, 택 스위치, LED, 콘덴서, 저항의 5 종류가 필요하군요. (이름과 모양이 생소해도 괘념치 말고 따라오시기 바랍니다.)
(저항의 다리는 구부려서 브레드보드에 꼽습니다. 필요하면 적당한 길이로 자릅니다.) 중요한 부품이 하나 빠졌습니다. → ‘선’ 입니다. 선은 그냥 사용할 수 없습니다. (준비작업이 필요합니다)

<선의 준비작업>
1. 선을 적당한 길이로 자르면 ①번처럼 됩니다.
2. ②번과 같이 양 끝단의 피복을 벗기고 내부의 심선을 노출시킵니다. (길이는 1cm 이내)
3. 준비가 끝나면 ③번의 모양으로 됩니다.

아시다시피 여러가지 색깔의 선이 섞여서 하나의 묶음으로 판매됩니다. 선 피복의 색깔이 다양한 이유는 배선결과를 쉽게 알아보려는 것입니다.
예를들면 전원의 +는 적색피복의 선을 사용하고, _는 흑색피복의 선을 사용합니다. (어스는 녹색) 이렇게 정해두면 +와 _가 섞일 위험이 훨씬 줄어듭니다. (전원의 +와 _가 거꾸로 배선되면 부품이 IC인 경우에는 부서질 수도 있습니다)
아마추어 제작인 경우, 전원 +와 _만 적색과 흑색을 사용하고 나머지 신호선의 경우는 자기가 편하도록 마음대로 색깔을 배정해도 O.K 입니다.

다음편에서 계속 됩니다.