Make: Electronicsby Charles Platt

ⓒ Insight Press 2012

Authorized translation from the English edition of Make: Electronics ISBN 9788966260164

ⓒ 2009, Helpful Corporation

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뜯고 태우고 맛보고, 몸으로 배우는 짜릿짜릿 전자회로 DIY

초판 1쇄 발행 2012년 3월 16일 지은이 찰스 플랫 옮긴이 김현규 펴낸이 한기성 펴낸곳 인사이트 편집 김민희 이은순

본문 디자인 윤영준 종이 세종페이퍼 표지 출력 경운 프린테크 본문 출력·인쇄 현문인쇄 제본 자현제책 등록번호 제10-

2313호 등록일자 2002년 2월 19일 주소 서울시 마포구 서교동 469-9 석우빌딩 3층 전화 02-322-5143 팩스 02-3143-

5579 블로그 http://blog.insightbook.co.kr 이메일 insight@insightbook.co.kr ISBN 978-89-6626-016-4 책값은 뒤표지

에 있습니다. 잘못 만든 책은 바꾸어 드립니다. 이 책의 정오표는 http://insightbook.springnote.com/pages/10584450

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서 이용할 수 있습니다. (CIP 제어번호: CIP2012000933)

iv

추천사

이 책은 초보자가 알고 싶은 전기/전자회로의 기본 원리를 자세하게 설명하며,

확실한 이해를 돕기 위해 자세하고 효과적인 실험 방법을 알려준다. 중학생 때

『라디오 제작 입문』이란 책을 사서 책 속에 있는 저항 컬러 코드표를 보고 저항값

읽는 법을 이해했을 때의 기쁨이 아직도 생생하다. 이 책은 전자 공작에 관심 있

는 독자에게 전자회로를 이해하는 기쁨을 가져다 주리라고 확신한다. 우리는 스

마트폰이 모든 정보기기를 흡수해버린 소프트웨어 시대에 살고 있다. 새로운 소

프트웨어를 만들려면 하드웨어를 이해하는 것이 매우 중요하다. 이 책은 소프트

웨어 엔지니어에게도 좋은 참고서가 될 것이다.

- 김정훈, 전자공작(http://cafe.naver.com/circuitsmanual) 매니저

이 책을 처음 보자마자 ‘아… 이 책이 내가 처음 전자회로를 공부할 때 있었다면

좋았을 텐데.’라는 생각이 들었다. 전자회로를 처음 접했을 때 겪었던 수많은 시

행착오, 이해하기 어려워 몇 번씩 같은 내용을 곱씹어봤던 시간들이 왠지 억울하

게 느껴졌다. 이미 대부분의 내용을 알고 있음에도 쉽고 자세한 설명, 많은 그림

과 다양한 사진은 흥미를 끌어내기에 충분했다. DIY를 즐기며 전자회로를 다루

고 싶은 사람들뿐 아니라 학생들의 흥미를 유발시키기 위해 전자공학을 가르치

는 분들께도 권하고 싶은 책이다.

- 김병월, 아두이노 스토리(http://cafe.naver.com/arduinostory) 부매니저

전자회로에 관심이 많은 사람이나 처음 DIY를 접하는 사람들에게 아주 좋은 길

잡이가 될 만한 책이라고 생각한다. 기본적인 공구 선정 및 부품 소개, 부품 테스

트 사용법 등이 알기 쉽게 잘 설명되어 있다. 내가 공부할 때도 이런 책이 있었다

면 더 쉽게 공부할 수 있었을 것이다. 관리하고 있는 커뮤니티의 특성상 무얼 만

들어봐야 할지 묻는 글이 많이 올라오는데, 전기/전자의 기본을 잘 모르는 학생

들이 참 많다. 그런 학생들에게 이 책을 먼저 권하고 싶다. 앞으로 전기/전자에 입

문하는 사람들에게 필독서가 될 듯하다.

- 김병목, 자작매니아(http://cafe.naver.com/mademania) 부매니저

추천사

v

옮긴이의 글

제가 처음으로 가졌던 라디오는 초등학교 때 숙제로 만들었던 AM 라디오였습니

다. 기억이 흐릿하지만, 지금 돌이켜보니 배리캡varicap을 이용한 광석 라디오였던

것 같습니다. 음량을 증폭시키기 위해서 트랜지스터 몇 개, 그리고 음량 조절을

위해서 가변저항이 붙어 있었던 것으로 기억합니다. 모든 부품이 잘 구비되어 있

는 라디오 키트를 납땜만 하면 되는 것이었지만, 이것저것 붙이고 전원을 연결했

을 때 지직거리면서 나오던 라디오의 음악을 잊지 못합니다.

의도했던 대로 회로가 동작할 때의 즐거움, 이것을 위해서 집에 있던 많은 전자

제품들이 희생당했던 걸로 기억합니다. 다행히도 비교적 빠른 시간 내에 더 이상

전자제품을 망가트리지 않고 고칠 수 있게 되면서 만능기판으로 출발해서 에칭

까지 손대는 지경에 이르렀습니다. 입시 공부에 치이고, 회로가 복잡해지면서 직

접 뭔가를 만드는 일은 어느 순간부터 점차 줄어들었지만, 뭔가 도움이 되는 것을

만들고 싶다는 생각과 예전에 맛보았던 만들기의 즐거움이 저의 길을 하드웨어

설계로 이끌었는지도 모르겠습니다.

사실 오라일리O’Reilly 출판사에서 나온 『MAKE』 잡지와 MAKE 시리즈 책들은

이전에 제가 번역한 『CODE』의 최종본을 확인하러 인사이트 출판사에 방문했을

때 처음 봤습니다. 당시 한기성 사장님께서 건네주신 여러 권의 책 중 한 권이 바

로 이 책의 원서인 『MAKE: Electronics』였습니다. 처음에는 그냥 한번 읽어보고

결정하겠다고 말씀드리고 책을 들고 나왔습니다. 하지만 책을 훑어본 후에는 번

역해볼 만한 가치가 있겠다고 생각하게 되었습니다.

일단 책에서 일관되게 설명하는 ‘발견을 통해서 배워나가는’ 개념에 크게 공감

했기 때문입니다. 이 책은 약간 복잡할 수 있는 것이라도 일단 한번 해보고 왜 그

런지 고민하자는 주의라서 먼저 재미를 느낄 수 있습니다. 제대로 알려면 ‘뭔가

좀 망가트려봐야 한다’는 부분에서는 예전에 교수님 몰래 LED를 파워 서플라이

유닛에 연결하고, 전류량을 높여서 터트렸던 기억이 나기도 하더군요. 사실 그럴

의도는 없었지만, LED에 전류를 많이 주면 LED가 터진다는 사실을 깨닫게 해준

소중한 경험이었으니까요.

또 한 가지, 이 책은 실험 위주의 책이기는 하지만 중요한 개념을 정말 쉽고 재

미있게 풀어냈다는 데 큰 가치가 있다고 봅니다. 많은 책들이 개념을 짧게 설명하

옮긴이의 글

vi

고 수식을 보여준 다음에 수식을 기반으로 설명을 풀어가는 반면에, 이 책은 수식

을 최대한 배제하고 철저하게 어떤 개념은 어떻게 생각하면 된다는 식으로 설명

하고 있습니다. 물론, 간략화되고 비유를 통하기도 하므로 완전히 정확한 것이 아

닌 경우도 있지만, 우리가 사용하는 전자회로를 다루기에는 충분한 정도의 개념

을 제시해주고 있습니다. 사실 좀 정확하지 않으면 어떻습니까. 취미로 하는 것인

데 사고가 발생하지 않는 범위 내에서라면 대충 비슷하게 만들면서 즐기면 되는

것이지요.(물론 이 책에서는 사고가 날 수도 있는 부분에 대해서는 철저하게 언

급하고 주의를 주고 있습니다.)

대학교 때 이런저런 실험 과목의 과제에 참고하려고 재미있는 것이 없나 책을

찾아보면 초등학교 때 보던 책이나 로봇 관련 책밖에 없어서 아쉬워하면서 ‘이제

더 이상 이런 걸 하는 사람이 없나 보다’라고 생각했던 기억이 났다는 것도 물론

중요한 이유겠죠.

다행히도 요즘에는 기술과 예술이 결합된 인터랙티브 아트interactive art 분야에

서 아두이노와 여러 마이크로콘트롤러를 적극적으로 이용하는 추세이고, 이에

따라 국내에도 인사이트 출판사의 ‘Making Insight’ 시리즈를 필두로 『MAKE』

매거진 등이 발간되고 있습니다. 개인적으로는 전자회로가 공학의 틀을 깨고 예

술로, 다시 즐거운 취미로 돌아온 것 같아서 즐겁습니다.

중요한 것을 언급하지 않았습니다. 이 책을 사용하는 방법의 기본을 한마디로

요약하자면 다음과 같습니다.

“일단 해보자! 그리고 생각하자.”

뭔가를 만들고, 의도대로 움직일 때의 기쁨에 빠져보길 바랍니다. 그 뒤의 모든

것은 저절로 따라옵니다. 부품을 하나하나 사 모으는 재미도 있을 것입니다. 요즘

엔 인터넷 쇼핑이 워낙에 편리해서, 별로 어렵지 않게 모든 부품을 구할 수 있습

니다. 물론 용산 전자상가에 한번 들러봐도 좋겠죠. 인사이트 출판사의 스프링노

트 페이지(http://insight book.springnote.com/pages/10584450)에 부품의 구

매 링크를 올려놓도록 하겠습니다. 부록에는 부품을 구입할 수 있는 국내 부품점

들과 다른 부품을 구입하는 방법 몇 가지를 나열하도록 하겠습니다.

이 책을 번역하는 동안 너무나도 뭔가를 만들고 싶다는 생각이 들었습니다. 다

시 여러 가지 부품을 사서 이것저것 만들다 보니 번역이 늦어지는 일이 잦아졌습

니다. 인내를 가지고 기다려주신 담당 편집자 김민희씨와 세심하게 교정과 편집

을 해주신 이은순씨께 감사드립니다. 그리고, 좋은 책을 소개해 주신 인사이트의

옮긴이의 글

vii

한기성 대표님께도 감사드립니다. 안그래도 회사에서 늦게 오는 판에 집에 와서

는 주말까지 번역하고, 납땜질도 하면서 늦게 자는 남편이 탐탁지 않았을 아내에

게 정말 진심으로 고마움을 느끼고 있습니다. 제가 납땜을 자주 하면서 그나마 도

움이 된 것이라면 딸 민혜의 장난감을 고쳐주었을 때뿐이었겠죠. 번역 끝내면 즐

겁게 놀아준다고 했는데 많이 못 놀아준 것 같아서 아쉽네요. 이제 납땜 실력을

발휘해서 좀 더 재미있는 것을 만들어 주려고 합니다. 『Making Things Talk』나

『Making Things See』에 있는 레시피를 이용해서 재미난 것을 만들어 줄 작정입

니다.

지금까지 나온 책들과 이후에 나올 여러 책들이 요리의 레시피를 담았다면, 이

책은 요리사가 알고 있어야 할 재료와 조미료, 조리법에 초점을 두고 설명한 책이

라 할 수 있습니다. 좋은 요리를 그럴듯하게 만들려면 좋은 레시피도 있어야겠지

만, 재료와 조리법을 이해해야겠죠. 저는 이 책의 가장 큰 가치가 이런 기본적인

내용을 만들고 배워나가는 즐거움에 있다고 생각합니다.

이 책을 충분히 즐기시고, 이 책에서 배운 것을 기초로 Making Insight 시리즈

의 여러 재미있는 회로나 다른 여러 가지 전자회로를 만들어보시길 바랍니다.

옮긴이의 글

viii

한국어판 발간에 부치는 글

거의 40년 전 일이군요. 인간이 달로 갈 수 있도록 도와준 집적회로 칩을 사람들

의 취미 생활에 사용할 수 있게 되었다는 사실에 상당히 흥분했었습니다. 얼마 지

나지 않아 논리 칩으로 회로를 만들 수 있는 방법을 알려준 거의 첫 번째 책인 돈

랭카스터(Don Lancaster)의 『The TTL Cookbook』이란 책을 바탕으로 회로를

만들 때 논리 칩을 이용할 수 있게 되었습니다.

저는 이 작은 부품들을 이용해서 나만의 회로를 꾸몄을 때 느낀 경이와 흥분을

절대 잊지 못할 것입니다. 이 책을 쓰기로 결심했을 때, 가장 원했던 것은 이런 짜

릿한 기분을 처음 전자회로를 접하는 청소년들도 느낄 수 있도록 도와줄 수 있으

면 좋겠다는 것이었습니다.

또한 제가 전자회로를 배울 때 이런 책이 하나 있었으면 좋겠다고 생각한 방향,

즉 순서대로 배워 나갈 수 있으면서 읽고 실험하는 사람들이 즐겁게 볼 수 있도록

하는 것에 중점을 두었습니다. 동시에 어떤 일을 하고 있는지 이해하는 데 필수

불가결한 약간의 정보를 포함하도록 만들었습니다.

저는 제 책이 비교적 성공적이었다는 데 만족하며, 이번에 한국어로 번역되어

출간된다는 일에 더 큰 기쁨을 느끼고 있습니다. 이곳 미국에서도 대한민국의 기

적 같은 발전을 잘 알고 있습니다. 평면 텔레비전에서 상당히 세련된 자동차, 그

리고 심해 석유 시추 플랜트까지, 수십년 전만 해도 불가능해 보였던 산업적 성과

를 매우 경이롭게 지켜보고 있으며, 아마 약간의 부러움도 느끼고 있을 것입니다.

이러한 진보를 직접 보고 싶다는 열망이 있기 때문에 언젠가 대한민국을 방문하

는 일이 제가 가지고 있는 가장 큰 계획 중의 하나입니다.

저는 지구의 미래가 과학과 기술에 달려 있다고 믿습니다. 만일 다양한 과학 분

야에서 진보를 이루어내지 못한다면, 전 세계 인류의 생활 수준을 더 이상 향상

시킬 수 없을 것입니다. 따라서 청소년들이 과학 기술을 친구이자 조력자로 받아

들여서 꿈을 현실로 이루어 나가는 것이 반드시 필요하다고 생각합니다. 이것이

제가 이 책을 쓰게 된 또 다른 이유입니다. 즉, 전자회로가 골방에 처박혀서 연구

해야 하는 과제가 아니라, 우리 주변을 좀 더 살기 좋은 곳으로 바꿀 수 있는 힘을

이끌어내는 방법이라는 생각을 널리 알리자는 의미입니다.

이 책을 쓰기 전에 많은 전자회로 입문서를 살펴본 후, 대부분 예상했던 기대

추천사

ix

치에서 크게 떨어진다는 현실에 놀랄 수밖에 없었습니다. 대부분의 책이 독자들

에게 이론을 먼저 배우도록 요구한 후에 간단한 실험을 통해서 이를 보여주는 방

식으로 구성되어 있었습니다. 개인적으로 이런 방식은 잘못되었다고 봅니다. 실

제로 발견은 과학자가 쉽게 설명되지 않는 어떤 현상을 관찰했을 때 시작됩니다.

발견이 먼저고 그다음에 사람들이 그 현상을 설명할 이론을 정립하는 것이지요.

왜 입문서에서는 이와 같은 방법을 사용하지 않는 것일까요? 저는 이 책에서 이

런 원리를 적용시키려 노력했으며, 이를 ‘발견을 통해서 배워 나가는’ 것이라 부

릅니다. 일단 어떤 전자 부품의 동작 방식을 발견한 다음에 이것이 어떻게 동작하

며, 우리가 이것을 어떻게 사용할 수 있을 것인지를 배우는 것입니다.

이와 비슷하게 가전 회사에서 새로운 상품을 개발하고자 할 때는 상품 자체에

대한 생각을 먼저 가져야 합니다. 만들려는 것은 새로운 형태의 전화기, 새로운

컬러 화면 표시장치, 혹은 새로운 형태의 전지가 될 수도 있겠지요. 누군가 새로

운 것을 만들려고 할 때는 어떻게 하면 기존에 있던 부품이나 물리 법칙을 이용해

서 원하는 것을 현실로 만들지 고민합니다. 이 책에서도 어느 정도 이런 절차를

따르려고 노력했습니다. 도난 경보 장치를 만들거나 어떤 자극에 대한 인간의 반

응을 측정하는 장치를 만든다고 가정해봅시다. 우리가 사용할 수 있는 부품을 이

용해서 어떻게 하면 만들어낼 수 있을까요? 어떻게 하면 회로를 설계할 수 있을

까요? 이런 과정을 제 책에 담았으며, 여러분도 여러분의 상상력과 지식을 이용

해서 자신이 만들고 싶은 것을 직접 만들어보기를 간절히 바랍니다.

상상이란 가장 근원이 되는 중요한 자원입니다. 상상력이 풍부한 아이디어가

집단으로부터 나오는 경우는 별로 없습니다. 토마스 에디슨이 전구를 개발한 일

이나, 스티브 워즈니악이 부품들을 잘 조합해서 개인용 컴퓨터인 애플 컴퓨터를

만든 일과 같이, 이런 아이디어는 보통 한 명의 개인으로부터 나옵니다.

이 책이 여러분의 상상력을 자극해서, 자기 자신의 방식과 이전에 해보지 않았

던 방법으로 작업을 할 수 있는 아이디어를 찾을 수 있도록 도울 수 있다면 정말

기쁘겠습니다. 대담하고 창조적인 생각을 유지하며, “그건 안돼”라고 말하는 사

람을 믿지 말고, 성공의 과정에서 일어나는 실패를 두려워하지 마세요. 실패는 부

끄러운 일이 아니고, 단지 배워나가는 과정일 뿐입니다.

‘실수로부터 소중한 교훈을 배울 수 있다는 것’이 바로 이 책을 통해서 전하고

싶은 마지막 메시지입니다. 역사에 기록된 모든 발명가들은 성공의 과정에서 수

많은 실패를 경험했습니다. 실패에 절망할 필요가 없습니다. 복사기, 휴대전화,

트랜지스터, 그리고 수많은 근본적인 장치를 만든 사람들은 무수히 많은 실패를

딛고 성공한 것이라는 사실을 기억하십시오.

추천사

x

이 책을 즐겁게 읽어 나가시길 바랍니다. 또한 이 책이 산업과 과학기술 분야에

서 세계적인 선도자 역할을 하고 있는 대한민국의 계속된 진보를 이끌어갈 청소

년들에게 영감을 불러일으키는 데 도움이 되었으면 좋겠습니다.

2012년 2월 미국 아리조나에서

찰스 플랫

추천사

xi

저와 잡지 『MAKE』의 인연은 『MAKE』의 편집자였던 마크 프라우엔펠더(Mark

Frauenfelder)가 저에게 『MAKE』지를 위한 글을 써줄 것을 요청하면서 시작되었

습니다. 저는 저의 작업을 지원해준 마크에게 항상 깊이 감사하고 있습니다. 저는

그를 통해서 특별한 능력을 발견했으며, 『MAKE』의 의욕적인 직원들과 만나게

되었습니다. 결국 개리스 브랫린(Gareth Branwyn) 편집자는 저에게 전자 기기

를 만드는 과정에 대한 입문서를 써보라고 권유하였습니다. 이 프로젝트를 진행

하면서 편집자로서 저를 관리해준 개리스에게 많은 신세를 지게 되었습니다.

저의 기본적인 생각인 ‘발견을 통해 배운다’는 생각과 부품에 대해 배우려

면 뜯어보거나 태워보는 등의 관련 개념을 표현한 대략의 틀이 잡힌 글을 보고,

『MAKE』의 발행인 데일 도허티(Dale Dougherty)는 “나도 이 책을 사고 싶다”라

고 기억에 남는 말을 해 주었습니다. 저의 능력을 믿어준 데일에게 특별히 감사합

니다. 물론 부발행인 덴 우즈(Dan Woods) 역시 저에게 각별한 지원을 아끼지 않

았습니다.

제작 과정은 빠르고, 아무런 문제없이 만족스럽게 진행되었습니다. 이 점

에 대해서는 오라일리O’Reilly 사에서 저의 담당 편집자를 맡아준 브라이언 재퍼

슨(Brian Jepson), 선임 제작 편집자인 레이첼 모나한(Rachel Monaghan), 원

고 정리 편집자 낸시 코타리(Nancy Kotary), 교정인 낸시 라인하르트(Nancy

Reinhardt), 색인 작성자 줄리 혹스(Julie Hawks), 그리고 제가 그린 그림들을 멋

지게 만들어주신 디자이너 론 빌리도(Ron Bilodeau)와 로버트 로마노(Robert

Romano)께 감사드립니다.

무엇보다 저의 글을 꼼꼼히 리뷰하고, 제가 알지 못하는 많은 것을 알려준 저의

기술 고문인 버니 황(Bunnie Huang)에게 큰 은혜를 입었습니다. 책에 남아 있는

오류들은 모두 제 실수입니다. 비록 제가 버니에게 이렇게 저렇게 투덜대는 것은

어쩔 수 없겠지만요.

이 책에 있는 프로젝트들이 제대로 동작하는지 마지막까지 도와준 매트 매츠

(Matt Mets), 배키 스턴(Becky Stern), 콜린 커닝햄(Collin Cunningham), 마크 드

빙크(Marc de Vinck), 필립 토르네(Phillip Torrone), 리모 프리드(Limor Fried),

존 에거 팍(John Edgar Park), 존 바익탈(John Baichtal)과 조나단 울프(Jonathan

Wolfe)에게도 감사합니다.

감사의 글

감사의 글

xii

마지막으로 출판계에 혁명을 몰고 온 아름다운 포스트 스크립트 언어의 창시

자이자 어도비 시스템즈의 창립자인 두 천재, 존 워녹(John Warnock)과 찰스 게

스케(Charles Geschke)를 언급해야만 할 것 같습니다. 이 책을 다른 몇몇 회사들

에서 만들어진 그래픽 작업 도구를 이용해서 만들어야 한다는 공포는 상상할 수

없을 만큼 큽니다. 사실 일러스트레이터, 포토샵, 아크로벳, 인디자인이 없었으면

이 작업을 시도하려는 생각조차 하지 못했을 것입니다. 이 책에 나오는 대부분의

사진을 찍는 데 사용한 100밀리미터 매크로 렌즈를 장착한 캐논 1D 카메라에게

도 많은 도움을 받았습니다.

이전에 발행된 내용과 중복되는지 확인하기 위해서 MAKE 출판사에서 책을

두 권 받은 것 외에는 책에서 언급된 어떤 판매처로부터도 무료 샘플이나 호의를

받지 않았습니다.

감사의 글

xiii

이 책을 즐기는 방법

누구나 전자기기를 사용하지만 대부분의 사람은 그 안에서 어떤 일이 벌어지고

있는지 알지 못한다. 물론 알 필요가 없다고 생각할 수 있다. 내연기관 엔진의 동

작에 대해서 이해하지 않은 상태에서 자동차를 운전할 수 있다면, 아마 마찬가지

로 집적회로에 대해서 아무것도 모른 채 아이팟을 사용할 수 있을 것이다. 그럼에

도 불구하고 다음과 같은 세 가지 이유로 전자회로와 전자공학에 대해서 기본적

인 이해를 하는 것은 충분히 가치가 있다.

· 기술이 어떻게 동작하는지 배움으로써 기술에 제어되지 않고 자신의 세상을 좀

더 잘 제어할 수 있다. 어떤 문제에 직면했을 때 당황하지 않고 직접 해결할 수

도 있을 것이다.

· 올바른 방법에 맞는 과정을 밟는다면, 전자 회로 배우기는 매우 즐거운 일이다.

사용되는 도구들도 상대적으로 저렴하고, 모든 작업은 책상 위에서 할 수 있으

며, 대부분(특별히 오랜 시간에 걸쳐서 해야겠다고 생각하지 않는 이상) 시간이

오래 걸리지도 않는다.

· 전자회로에 대한 지식은 여러분의 가치를 높여줄 수 있으며, 어쩌면 완전히 새

로운 직업으로 인도할 수도 있다.

발견을 통한 배움

대부분의 입문서는 정의와 사실로부터 시작해서 점진적으로 간단한 회로를 만들

수 있는 여러 지침을 알려주는 방식으로 되어있다. 이 책은 다른 방법을 취하고

있다. 즉, 독자들이 바로 부품들을 끼우고 회로를 만들도록 하고 싶은 것이다. 그

다음에 그 회로에서 어떤 현상이 나타나고 어떤 일이 벌어진 것인지 이해해 나가

도록 한다. 발견을 통해서 배워나가는 과정이 좀 더 강력하고 오랫동안 지속되는

경험을 줄 수 있을 것이라 믿기 때문이다.

발견을 통해서 배워나가는 것은 보통 진지한 연구 과정에서 나타나며, 과학자

들이 현재의 이론으로 설명할 수 없는 현상을 발견한 경우, 이 현상을 설명하기

위해 탐구해 가는 과정을 의미한다. 이런 과정은 궁극적으로 세상에서 일어나는

현상에 대해서 더 잘 이해할 수 있도록 만들어준다. 비록 도전의 수준이 좀 차이

들어가는 글

들어가는 글

xiv

나기는 하지만, 우리도 여기서 같은 일을 하려하는 것이다.

이 방법을 사용하다 보면 가끔 실수를 하기도 하는데, 이는 매우 좋은 것이다.

실수란, 무언가를 배우는 과정 중에 최선의 방법이다. 실험 중에 몇몇 부품을 태

워버리거나 완전히 망쳐보는 과정을 통해서 부품이나 물질의 한계에 대해서 배

울 수 있으므로, 이런 경험도 꼭 필요하다고 생각한다. 우리가 하는 실험에서는

비교적 낮은 전압을 사용할 것이므로, 책에서 제시한 것과 같이 전류의 양을 제한

하기만 한다면, 감전 사고나 손가락에 화상을 입는 사고 같은 일이 발생할 위험은

없다.

그림 P-1 발견을 통해서 배워 나가기는 다루기 쉽고 저렴한 부품, 몇 개의 건전지와 악어클립을 이용해서 즉시 간단한 회로를 하나 만들어

보는 것으로부터 출발한다.

이 책의 난이도

이 책에서 독자는 전자회로에 대한 지식이 전혀 없는 상태에서 시작한다고 가정

한다. 따라서 책의 앞부분에 있는 몇 가지 실험은 매우 간단하므로 회로를 만들

기 위해서 납땜을 하거나 브레드보드를 사용할 필요도 없다. 단순하게 악어 클립

으로 전선을 같이 잡아두기만 하면 된다. 곧 트랜지스터를 이용한 실험을 하게 될

것이며, 2장의 끝부분에 가면 실제로 쓸모 있는 응용 분야에서 동작하는 회로를

얻게 될 것이다.

취미로 전자회로를 하는 것이 이해하기 어렵다고 생각하지 않는다. 물론, 전자

공학을 정식으로 공부해서 자기 자신이 설계한 회로를 만들어내는 것은 좀 더 많

은 노력과 비용을 필요로 하는 일이다. 하지만 이 책에서 사용되는 도구와 부품들

은 대부분 저렴하고, 해야 할 일의 목표는 명확하게 정의되어 있으며, 사칙연산을

할 줄 알고, 십진수의 소수점 위치를 변경시킬 줄 아는 정도의 연산 능력만 있으

면 충분하다.

들어가는 글

xv

이 책을 사용하는 방법

기본적으로 책에서 정보를 전달하는 방법은 지침을 제공하는 방법과 참고 사항

들을 제공하는 두 가지 방법이 있다. 이 책에서는 두 가지 방법을 모두 사용할 것

이다. 지침을 사용하는 부분에서는 다음과 같은 제목을 찾을 수 있을 것이다.

· 구매 목록

· 도구

· 실험

참고 사항 부분은 다음과 같은 제목이라는 것을 확인할 수 있다.

· 기초지식

· 이론

· 배경지식

책의 각 부분을 어떻게 활용하면 좋을까? 참조 부분은 일단 보지 않고 지나가

고 나중에 돌아와서 다시 읽어봐도 무방하다. 하지만 지침 부분을 그냥 넘겨버리

는 경우 이 책은 별로 쓸모없어진다. 발견을 통해 배운다는 것 자체가 여러분이

반드시 적극적으로 직접 손으로 실험을 해야 한다는 것을 의미하고, 이는 곧 기초

적인 부품을 구입하고 이것을 가지고 놀아야 함을 뜻한다. 어떤 것을 할지 상상만

해서는 얻는 게 거의 없을 것이다.

필요한 것을 구입하는 비용은 비싸거나 어렵지 않다. 미국의 경우 도심이나 부

도심 지역에서 사는 경우에는 근처에 작업에 필요한 기본적인 도구나 전자 부품

을 구입할 수 있는 상점이 있을 확률이 높다. 물론 여기서 라디오섁RadioShack1 체

인점들을 언급해야 할 것이다. 어떤 곳에는 부품이 많고, 어떤 곳은 조금 적은 경

우도 있지만 대부분의 상점에는 우리가 필요로 하는 기본적인 부품이나 도구들

은 모두 있을 것이다.

자동차 부품점인 오토존AutoZone이나 펩 보이즈Pep Boys를 방문해서 연결용 전

선, 퓨즈, 스위치를 구입할 수도 있을 것이며, 에이스 하드웨어Ace Hardware, 홈 디

포Home Depot나 로스Lowe’s 같은 곳에서 도구를 살 수도 있을 것이다.

인터넷 쇼핑을 즐긴다면 인터넷에서 필요로 하는 모든 것을 찾을 수 있을 것이

다. 이 책의 각 부분에서는 인터넷에서 부품을 살 수 있는 방법에 대해서 언급할

것이며, 책 뒤의 부록에는 완전한 URL을 적어 두었다.2

2이 책의 URL은 미국 제조사 위주로 나왔으므

로, 부록에서 따로 국내 부품 사이트 몇 곳을

적었다.

1미국에서 가장 유명한 전자 부품 상점.

들어가는 글

xvi

우편 주문(인터넷 주문) 부품과 도구들

필자가 인터넷 쇼핑을 통해서 자주 주문을 하는 곳의 주소를 소개한다.

http://www.radioshack.com

라디오섁, 또는 섁라 불리며, 각종 도구와 부품을 판매한다. 가장 저렴한 곳은 아

니지만 쉽고 편하게 구성되어 있으며, 몇몇 필요한 도구를 구할 수 있다.

http://www.mouser.com

Mouser Electronics.

http://www.digikey.com

Digi-Key Corporation.

그림 P-2 인터넷을 통하면 부품, 도구, 키트와 여러 가지 장치를 쉽게 구입할 수 있다.

들어가는 글

xvii

http://www.newark.com

Newark. Mouser, Digi-Key, Newark은 모두 부품을 파는 곳이며, 대부분의 경

우 최소 수량을 요구하지 않는다.

http://www.allelectronics.com

All Electronics Corporation. 아주 제한된 부품들만 판매하지만, 취미로 하는 사

람들을 대상으로 하고 있으므로 키트 같은 것을 구입할 수도 있다.

http://www.ebay.com

나머지 부품들과 특가 상품들을 찾을 수도 있지만, 원하는 것을 얻기 위해서는 이

베이에 몇 번 접속해야 할 것이다. 필자의 경험에 의하면 홍콩에서 판매하는 업자

들의 경우 매우 저렴하고, 비교적 믿을 만했다.

http://www.mcmaster.com

McMaster-Carr. 고급 도구를 찾을 때 아주 유용한 사이트이다.

로스와 홈디포 역시 인터넷 쇼핑몰을 운영하고 있다.

전용 키트

메이크 섀드Maker Shed(www.makershed.com)는 이 책에 소개된 실험을 위한 실

험 도구와 다양한 부품으로 구성된 여러 가지 키트를 판매한다. 이런 키트는 이

책에 나올 프로젝트를 수행할 때 필요한 다양한 도구와 부품을 구할 수 있는 간단

하고, 편하고, 저렴한 방법이다.

들어가는 글

xviii

추천사 iv

옮긴이의 글 v

한국어판 발간에 부치는 글 viii

감사의 글 xi

들어가는 글 xiii

1장. 전기를 체험해보자 1

구매 목록: 실험 1~5 1

실험 1: 전기의 맛을 보자! 5

실험 2: 건전지를 망가트려보자! 9

실험 3: 첫 번째 회로를 만들어보자 14

실험 4: 전압을 변화시켜보자 19

실험 5: 전지를 만들어보자 35

2장. 스위칭의 기본 그리고 그 이상 44

구매 목록: 실험 6~11 44

실험 6: 간단한 스위칭 48

실험 7: 릴레이로 LED 구동시키기 59

실험 8: 릴레이 오실레이터 65

실험 9: 시간과 커패시터 73

실험 10: 트랜지스터를 이용한 스위칭 78

실험 11: 모듈러 프로젝트 88

3장. 좀 더 진지한 작업을 해보자 102

구매 목록: 실험 12~15 102

실험 12: 두 전선을 연결해보자 112

실험 13: LED를 구워보자 124

실험 14: 주기적으로 반짝이게 만들기 128

목차

들어가는 글

xix목차

실험 15: 침입 경보기 다시 살펴보기 140

4장. 칩스, 아호이! 162

구매 목록: 실험 16~24 162

실험 16: 펄스 만들기 169

실험 17: 음색 조정하기 180

실험 18: 반응시간 측정용 타이머 189

실험 19: 논리 배우기 203

실험 20: 강력한 자물쇠 222

실험 21: 자리 경쟁 229

실험 22: 플립핑과 바운싱 237

실험 23: 좋은 주사위 240

실험 24: 침입 경보기 완성하기 250

5장. 이제 뭘 할까? 255

구매 목록: 실험 25~36 256

실험 25: 자기학Magnetism 264

실험 26: 탁상용 발전기 268

실험 27: 스피커 망가트리기 271

실험 28: 코일 리액터 만들기 274

실험 29: 주파수 필터링하기 278

실험 30: 퍼즈 288

실험 31: 납땜과 전원 없이 라디오 만들기 294

실험 32: 소형 로봇 카트 301

실험 33: 스텝모터로 이동시키기 319

실험 34: 하드웨어가 소프트웨어를 만났을 때 330

실험 35: 실세계의 상태 확인하기 345

실험 36: 다시 전자자물쇠 350

부록: 공구와 부품을 구하는 방법 360

찾아보기 363

xx 목차

일러두기

옮긴이의 설명이 필요한 경우 해당 부분에 번호를 붙이고 같은 페이지 옆단에 각주로 처리했다.

1

첫 번째 실험에서는 말 그대로 전기의 맛을 보여줄 것이다. 이 장에서는 다음 내

용을 다룬다.

· 전기와 저항에 대하여 이해하고, 이를 어떻게 측정할 수 있는지에 대해.

· 어떻게 하면 부품에 과부하나 손상을 주거나 망가트리지 않으면서 부품을 다루

고, 연결할 수 있을까?

이미 전기에 대해 어느 정도 지식을 가지고 있더라도, 이 책을 통해서 전기/전

자회로에 대한 여행을 떠나기 전에 이번 실험을 반드시 해볼 것을 권한다.

구매 목록: 실험 1~5

이 책에서는 각 장의 앞부분에 구매 목록이 정리되어 있으므로, 부품을 사러 가거

나 온라인으로 구매하는 횟수를 줄이고 싶다면 구매 목록을 미리 확인하고 한꺼

번에 구매하면 된다.

부록에 이 책에서 사용한 공구와 부품 구입 정보, 부품 번호가 나와 있다. 초기

에는 이를 참조하고, 이후에는 직접 구입하는 것이 좋다.

공구

롱노즈 펜치long-nose pliers

그림 1-1부터 1-3에 있는, 보통 라디오 펜치라 부르는 작은 롱노즈 펜치가 필요

하다. 이러한 공구는 공구점이나 인터넷 사이트에서 쉽게 구할 수 있다. 상표는

중요하지 않다.

공구를 어느 정도 사용해보면 자신이 더 좋아하는 형태를 알게 된다. 특히, 스

프링이 달린 손잡이가 좋은지 그렇지 않은 것이 좋은지 판단할 수 있을 것이고,

만일 스프링 없는 것이 더 편하다고 느낀다면 다른 펜치를 이용해서 펜치의 스프

링을 빼내면 될 것이다.

전기를 체험해보자

1장

Maker Shed 사이트(www.makershed.

com)에서는 이 책에서 필요한 부품들을

키트로 구성하여 판매하고 있다. 여기에는

이 책에 소개된 실험에서 필요한 모든 도

구와 부품을 포함하고 있다. 이 키트를 구

입하면 이 책의 프로젝트에 필요한 모든

부품을 빠르고, 싸게 구할 수 있다.(국내에

서는 구입하기가 쉽지 않다. - 옮긴이)

구매 목록: 실험 1~5

2

니퍼wire cutters

그림 1-4에 나오는 것과 비슷한 것이면 된다. 이 공구는 구리선을 자르는 데 사용

하는 것이므로, 더 단단한 금속을 자르면 이가 빠질 수도 있다.

멀티미터(계측기)

전기는 보이지 않기 때문에 전압이나 전류를 눈으로 확인할 수 있는 도구가 필요

한데, 계측기가 거의 유일한 방법이다. 처음에 해볼 실험들은 저렴한 계측기로도

충분하다. 너무 싼 제품은 신뢰성에 문제가 있을 수 있으므로, 온라인으로 계측기

를 구입할 때는 반드시 구매자들의 사용 후기를 살펴보는 것이 좋다.

계측기는 디지털식을 구입하는 것이 좋다. 아날로그 방식의 구식 계측기는 값

이 인쇄된 판 위로 바늘이 움직이므로 멋스럽기는 하지만, 사용하기 불편하고 읽

는 방식에 따라 오차가 발생할 수 있다. 이 책에서는 독자들이 디지털 계측기의

화면을 보고 있다고 가정한다.

계측 범위가 자동적으로 조정되는 계측기 역시 별로 추천하고 싶지 않다. 계측

범위가 자동적으로 조정되는 기능 자체는 괜찮게 들린다. 예를 들어 9볼트 건전

지를 측정할 때는 계측기에서 수백 볼트의 아주 높은 전압이나 소수점 정도의 아

주 낮은 전압이 아니라는 것을 금방 알아낼 것이다. 하지만 건전지가 거의 다 닳

았을 때는 어떨까? 이럴 때는 소수점 이하의 전압이 측정되었다는 것을 인식하지

못할 가능성이 있다. 즉, 이런 경우에는 화면에서 측정된 숫자 옆에 밀리볼트를

의미하는 ‘m’ 표시가 나타나 있다는 점을 간과할 수 있다.

수동 범위 조정 계측기는 사용자가 계측 범위를 지정해야 하며, 측정 범위를 넘

어가는 경우에는 에러가 발생했음을 알려준다. 개인적으로는 이런 형태를 선호

한다. 자동 계측 범위 조절 기능이 있는 계측기는 매번 계측을 할 때마다 적절한

계측 범위를 찾아내기 위해 약간 시간이 걸리는데, 이렇게 잠깐 기다리는 것도 별

로 좋아하지 않는다. 하지만 이런 것은 그야말로 개인의 취향일 것이다. 그림 1-5

부터 1-7은 다양한 계측기를 보여주고 있다.

그림 1-1 일반적인 롱노즈 펜

치: 부품을 잡고, 전선을 구부리

고, 떨어진 물건을 주울 때도 사

용하는 기본적인 도구.

그림 1-2 좀 더 주둥이가 긴 롱

노즈 펜치: 아주 좁은 공간에 있

는 부품을 잡을 때 편리하다.

그림 1-3 주둥이가 좁은 롱노즈

펜치: 보통은 보석류를 다룰 때

많이 사용하는데, 아주 작은 전

자 부품을 다룰 때도 좋다.

그림 1-4 흔히 니퍼라고 부르는

와이어 커터(wire cutter). 꼭 필요

한 공구다.

1장 전기를 체험해보자

3

그림 1-5 사진의 약간 손때가 탄 계측기가

내가 사용하는 것이다. 필요한 기본적인 기

능을 모두 갖추고 있으며, 콘덴서의 정전 용

량(capacitance: 패럿 단위를 사용하며, F 기

호로 표시)도 측정할 수 있다. 또한, 트랜지

스터를 점검하거나 계측 범위를 수동으로 선

택할 수도 있다.

그림 1-6 기본적인 기능을 갖추고 있는 중

저가 계측기. 각각의 다이얼의 위치에 따라

두 가지 기능 중 하나를 선택(SELECT) 버튼

으로 선택할 수 있도록 되어 있어서 약간 헷

갈릴 수 있다. 자동적으로 계측 범위가 조정

되는 계측기.

그림 1-7 엑스테크(Extech)에서 나온 자동적

으로 계측 범위가 조정되는 계측기로서 기본

적인 기능과 더불어 온도 측정 기능이 있다.

이 기능은 전원 같은 부분이 지나치게 뜨거워

졌는지 확인하는 데 유용하다.

실험에 필요한 소모품

전지

9볼트 건전지 1개.

1.5볼트 AA 건전지 6개.

실험에서 전지를 망가트려볼 것이므로, 여기서 사용할 전지는 버릴 수 있는 알카

라인 전지를 사용하되 가장 싼 것을 선택하는 것이 좋다. 실험 1과 2에서는 절대

로 충전지를 사용하면 안 된다.

건전지 홀더Battery holder와 커넥터

전선이 붙어 있는 9볼트 건전지용 스냅 커넥터snap connector 1개. 그림 1-8과 비슷

하게 생긴, 전선이 붙어 있는 스냅 커넥터면 어떤 것이든 관계없다.

AA 배터리 1개를 넣을 수 있으며, 전선이 붙어 있는 건전지 홀더 1개. 그림 1-9

와 같이 얇은 전선이 붙어 있는 1개의 전지를 위한 건전지 홀더라면 관계없다.

AA 건전지 4개를 넣을 수 있으며, 전선이 붙어 있는 건전지 홀더(그림 1-10 참

조) 1개.

구매 목록: 실험 1~5

그림 1-8 9볼트 건전지용 스냅 커넥터 그림 1-9 전선이 붙어 있는 1개의 AA형 건

전지 용기.

그림 1-10 4개의 AA형 전지를 직렬로 넣어

서 6V를 만들 수 있는 건전지 홀더.

4

부품

일부 부품은 처음 보았을 수도 있으며, 일부는 어디에 쓰는 것인지 모를 수도 있

다. 부품 번호와 설명을 보고 사진과 비슷한지 살펴보면 된다. 이번 장을 따라가

다 보면 금방 어디에 사용되는 것인지 알게 될 것이다.

퓨즈

납작한 3암페어짜리 자동차용 퓨즈(그림 1-12 참조) 3개. 전자 부품을 파는 곳이

그림 1-11 쇼트가 일어나는 사고를 줄여주는 비닐 덮개

로 싼 악어 클립.

그림 1-13 가변저항은 다양한 형태와 크기

가 있으며, 저항 조절을 위한 손잡이(knob)

의 형태도 천차만별이다. 실험을 위해서는

어떤 형태라도 관계없지만, 조작하기 쉽도록

약간 큰 것이 편하다.

그림 1-14 일반적인 5밀리미터 직경의 발

광 다이오드(LED).

그림 1-15 1센티미터 직경을 지닌 대형

LED라고 해서 반드시 더 밝거나 비싼 것은

아니다. 이 책에 나오는 실험에는 어떤 형태

의 LED를 사용해도 상관없으므로, 마음에

드는 것을 구입하면 된다.

그림 1-12 보통 자동차용으로 사용되는 3

암페어 퓨즈.(실물은 사진으로 보는 것보다

작다.)

1장 전기를 체험해보자

악어 클립

비닐 절연체가 감겨 있는 악어 클립(그림

1-11 참조) 최소 6개.

나 자동차용품점에서 살 수 있다. 일반적으로 볼

수 있는 원통형 퓨즈보다 납작한 자동차용 퓨즈가

악어 클립으로 잡기 편하다.

가변저항

뒷면에 판이 붙어 있는 0.1와트 이상의 용량으로,

최대 2K옴까지 조정되는 단방향 가변저항(그림

1-13 참조) 2개. 부품에 쓰여 있는 와트 단위는 해

당 부품이 어느 정도까지 전력을 견딜 수 있는지

나타낸다. 이 책의 실험에서는 0.5와트 이상의 부품은 필요하지 않다.

저항

최소한 1/4와트 이상의 다양한 저항값을 가진 저항 최소 100개. 단, 470, 1K, 2K,

2.2K옴 저항은 반드시 있어야 한다.

발광 다이오드LEDs

발광 다이오드(그림 1-14, 1-15 참조. 형태와 색깔은 무관) 10개. 첫 번째 실험에

서는 어떤 형태의 LED라도 관계없다.

5

그림 1-16 발견을 통해 배워 나가는 첫 번

째 단계: 혀를 이용한 9볼트 전압 실험.

실험 1: 전기의 맛을 보자!

전기를 맛볼 수 있을까? 아마 불가능하겠지만, 원한다면 느껴볼 수는 있다. 다음

과 같은 준비물이 필요하다.

· 9볼트 전지

· 전극에 연결할 수 있는 스냅 커넥터

· 계측기

9볼트 건전지를 이용할 때는 위험하지 않다.

하지만 좀 더 높은 전압의 전지나, 더 많은 전

류를 흘려보낼 수 있는 건전지를 이 실험에 이

용해서는 안 된다. 치아 교정을 위해서 금속 보

철을 한 사람은 실험 과정에서 전지가 보철에

닿지 않도록 주의해야 한다.

9볼트 이상인 경우에는 하지 말 것!

실험 순서

그림 1-16처럼 혓바닥에 촉촉하게 침을 묻히고 혀끝으로 9볼트 건전지의 두 금

속 전극을 건드려 보자. 순간적으로 찌릿 하는 따끔함을 느낄 수 있는데, 전지의

한쪽 금속 전극에서 습기가 있는 혀를 통해서 다른 쪽 전극으로 전기가 흐르면서

일어나는 현상이다. 혀의 피부는 아주 얇은, 일종의 점막이므로 신경이 피부 바로

가까이 있어 전기를 비교적 쉽게 느낄 수 있다.

이번에는 혓바닥을 쭉 내밀고, 혀끝의 습기를 휴지로 잘 닦은 다음 위의 실험을

다시 해보자. 아까보다는 훨씬 덜 따끔할 것이다.

무슨 일이 일어난 걸까? 알아내기 위해서는 계측기가 필요할 것 같다.

도구

계측기를 사용해보자

계측기 설명서를 찾아 어디에 건전지를 넣어야 하는지, 혹은 건전지가 미리 들어

있는지 확인한다.

대부분의 계측기에는 리드leads라고 부르는 분리할 수 있는 전선이 있다. 리드를

꽂을 수 있는 소켓은 보통 계측기의 앞면에 있으며, 가장 왼쪽 소켓은 보통 큰 전류

그림 1-17 검은색 리드를 공통 연결(COM) 소

켓에 연결하고, 빨간색 리드는 보통 계측기의

오른쪽에 있는 붉은색 소켓에 연결한다.

값을 측정할 때 사용한다. 일단은 무시해도 된다.

리드는 보통 검은색과 빨간색으로 되어 있다. 검

은색은 ‘COM’ 또는 ‘Common’, ‘접지’라고 적혀 있

는 소켓에 연결하고, 붉은색은 ‘V’, ‘Volt’라고 적힌

소켓에 연결하면 된다. 그림 1-17~1-20을 참조하라.

리드의 반대쪽 끝에는 탐침(probe: 프루브)이라

부르는 뾰족한 금속 막대기가 있는데, 전기적인 특

실험 1 전기의 맛을 보자

6

그림 1-18

전압이나 저항을 측정하려면 검은색 리드를 공통 연결(COM) 부분의 소켓에 연결하고 빨간색 리드를 볼트(Volts)라 적혀 있는 소켓에 연결

하면 된다. 대부분의 계측기는 전류를 측정하기 위한 소켓을 따로 두고 있으므로, 전류를 측정하려면 해당 소켓에 빨간색 리드를 연결해야

한다. 이에 대해서는 나중에 다룰 것이다.

옴

킬로미터kilometer나 마일mile 단위로 거리를 측정하고, 킬로그램kilogram이나 파운드pound를

이용해서 무게를 측정하며, 섭씨와 화씨를 이용하여 온도를 측정하듯이, 전기 저항은 옴

ohm이라는 단위로 측정한다. 옴은 국제 표준 단위다. 그림 1-21, 22에서 볼 수 있는 것과

같이 옴 단위를 나타내기 위하여 그리스 알파벳인 오메가(Ω)를 사용하며, K(혹은 KΩ)는

킬로옴, 즉 1,000옴을 나타내고, M(혹은 MΩ)은 메가옴, 즉 1,000,000옴을 나타낸다.

옴 단위 일반적인 표기 짧은 표기

1,000 ohms 1 kilohm 1KΩ 또는 1K

10,000 ohms 10 kilohms 10KΩ 또는 10K

100,000 ohms 100 kilohms 100KΩ 또는 100K

1,000,000 ohms 1 megohm 1MΩ 또는 1M

10,000,000 ohms 10 megohms 10MΩ 또는 10M

기초지식

성을 측정하고 싶은 곳에 탐침을 접촉시켜서 특성을 측정할 수 있다. 탐침은 전

기를 감지할 수는 있지만 전기를 거의 방출하지 않는다. 따라서 뾰족한 탐침 끝에

찔리지만 않는다면, 다칠 염려는 별로 없다.

계측기가 자동으로 계측 범위를 조정하는 형식이 아니라면, 계측기에 붙어 있

는 다이얼을 따라서 숫자들이 적혀 있을 것이다. 이 숫자들은 ‘이 이상은 계측할

수 없다’는 뜻이다. 예를 들어, 6볼트 전지를 점검한다고 가정해보자. 계측기 다

이얼 옆의 전압 부분에 2라고 쓰여 있는 곳이 있고, 그 위로는 20이라 적혀 있을

것이다. 2가 적혀 있는 위치는 바로 ‘2볼트 이상은 계측할 수 없다’는 것을 의미한

다. 따라서 그 옆에 있는 위치, 즉 ‘20볼트 이상은 계측할 수 없음’을 의미하는 위

치를 맞춰야 한다.

만일 측정 과정에서 실수를 해 적절한 범위를 설정하지 못한 경우에는 계측기

에서 ‘E’나 ‘L’과 같은 오류 메시지를 보여준다. 이럴 때는 다이얼을 돌려서 적절

한 계측 범위로 맞춘 다음에 다시 한 번 측정한다.

1장 전기를 체험해보자

그림 1-19 그림 1-20

7

그림 1-21 오메가 기호는 옴 단위의 저항을

나타내기 위하여 세계적으로 널리 사용한다.

그림 1-22 다양한 형태의 인쇄 혹은 글씨로

적혀 있는 옴의 기호.

매우 높은 저항을 가지고 있는 물질을 일반적으로 절연체insulator라 부른다. 전선을 감싸

고 있는 여러 가지 색깔의 비닐 피복과 같은 대부분의 플라스틱이 절연체에 속한다.

반대로 매우 낮은 저항을 가지고 있는 물질은 도체conductor라고 한다. 구리, 알루미늄,

은, 금과 같은 금속은 매우 훌륭한 도체라 할 수 있다.

실험 절차

이제 혓바닥의 전기 저항을 알아내기 위하여 계측기를 사용해보자. 일단 계측기

를 저항을 측정할 수 있도록 설정해야 한다. 자동적으로 계측 범위가 조절되는 계

측기라면, 화면 표시에 킬로옴을 나타내는 K나 메가옴을 나타내는 M 표시가 나

타나는지 살펴보아야 한다. 만일 범위를 수동으로 조정할 수 있도록 되어 있다면

100,000옴(100K)보다 낮게 설정할 필요는 없다. 그림 1-23~25를 살펴보라.

그림 1-23

저항을 측정하기 위해서는 다이얼을 옴(오메가) 기호가 있는 쪽으로 돌려야 한다. 자동으로 범위가 조정되는 계측기의 경우 ‘범위(Range)’

버튼을 반복해서 눌러서 범위를 조정할 수도 있으며, 저항을 측정하려는 곳에 탐침을 댄 다음 자동적으로 범위가 선택되는 것을 기다릴 수

도 있다. 수동으로 범위를 선택해야 하는 경우에는 다이얼을 돌려서 그 범위를 정해주어야 하는데, 피부의 저항을 측정하는 경우라면 100K

보다 높은 범위를 선택하면 된다. 만일 의미 있는 값을 읽어내기 어렵다면 그 범위를 조정할 필요가 있다.

계측기의 양쪽 탐침을 약 2.5센티미터 간격을 두고 혀에 가져다 대보라. 이때

계측기를 읽어보면 대략 50K가 나올 것이다. 이번에는 잠시 탐침을 내려놓고 혓

바닥을 휴지로 물기가 없도록 꼼꼼히 닦은 후, 혓바닥에 습기가 생기기 전에 얼른

조금 전에 했던 실험을 다시 해보자. 아마도 저항값이 조금 전보다 높게 나올 것

이다. 이번에는 탐침을 양쪽 손이나 양쪽 팔의 피부에 대보면 어떨까? 아마도 피

실험 1 전기의 맛을 보자

그림 1-24 그림 1-25

만일 땀을 흘려서 피부에 습기가 있는 상

태라면 전기 저항은 줄어든다. 이러한 원

리는 거짓말 탐지기에 이용된다. 많은 사

람들이 거짓말을 지어내는 것과 같이 스

트레스를 받는 상황에서 땀을 흘리는 원

리를 이용한 것이다.

8

부에 습기가 없다면 저항값이 나오지 않을 것이다.

9볼트 건전지에는 화학물질이 들어 있으며, 이 물질의 화학작용으로 인하여 한

쪽 전극에서 다른 전극으로 흘러가려는 성질이 있는 자유전자(전기 조각이라 할

수 있다)를 발생시킨다. 건전지의 내부에는 하나는 가득 차고, 다른 하나는 비어

있는 2개의 물탱크가 있다고 상상해볼 수 있다. 만일 이 물탱크를 파이프로 연결

하면, 두 물탱크의 수위가 같아질 때까지 물이 흘러갈 것이다. 그림 1-26은 이를

보여주고 있다. 이와 비슷하게 건전지의 두 전극에 전기적인 길(이러한 길이 혓

바닥의 습기라 할지라도)을 만들어주면 전자는 이를 통해서 흘러가는 것이다.

전자는 (물기 있는 혓바닥과 같이) 어떤 물질에서는 (건조한 혓바닥과 같은) 다

른 물질보다 쉽게 흘러가는 성질을 가지고 있다.

그림 1-26 전지 안에 있는 셀(cell)은 하나는

물이 가득 차고, 하나는 비어 있는 통과 비슷하

다. 통들을 연결하는 부분을 열면 두 통에 있는

물의 수위가 같아질 때까지 물이 흐르게 되며,

연결하는 부분의 저항이 작다면 흐름은 더 빠

르다.

그림 1-27 게오르그 시몬 옴. 선구적인

연구로 명예를 얻었지만, 다른 부분은

상대적으로 알려져 있지 않다.

그림 1-28 거리를 짧게 해서 저항을 낮춤으로

써 전기의 흐름이 커질 수 있도록 혓바닥 전기

실험을 약간 바꿔본다. 찌릿하는 느낌이 훨씬

커질 것이다.

저항을 발견한 사람

저항을 발견한 사람은 1787년 독일 바바리아Bavaria1에

서 태어난 게오르그 시몬 옴(Georg Simon Ohm)으로,

그의 생애에 대해서는 많이 알려져 있지 않다. 단지 직접

만든 전선(1800년대 이전에 전선을 어디서 살 수는 없었

을 테니까)을 이용해서 전기의 속성을 연구한 것 정도만

알려져 있다.

옴은 지원을 거의 받지 못했고 수학적 능력도 부족했지

만, 1827년 온도가 일정하다면 구리와 같은 도체의 단면

적과 반비례하여 전기 저항이 변하며, 저항이 일정하다

배경지식

1 바이에른 주의 다른 이름

면 도체에 흐르는 전류는 전압과 비례한다는 것을 실제로 시연해 보였다. 그로부터 14년

후 런던의 왕립학회는 그의 공로를 인정하고 최고의 영예인 코프리 상Copley Medal을 수여

했다. 그가 발견한 법칙을 옴의 법칙Ohm's Law이라 부른다.

좀 더 알아보기

9볼트 건전지에 그림 1-8의 스냅 커넥터를 연결한다. 커넥터와 연결되어 있는 두

전선 끝의 피복이 벗겨져 있는 부분을 몇 밀리미터 정도 거리를 두고 혀에 대보

자. 이번에는 그림 1-28과 같이 전선을 몇 센티미터 정도 거리를 두고 다시 혀에

대보자. 차이가 느껴지는가?

이번에는 계측기를 이용해서 탐침의 거리를 바꿔가면서 혀의 전기 저항을 측

1장 전기를 체험해보자

찌릿

찌릿

9

그림 1-29 저항을 측정하기 전에 피부를 촉촉

하게 만들어본다. 계측기 탐침의 거리를 멀리

함에 따라 저항이 커짐을 확인할 수 있다. 저항

은 도체의 길이에 비례한다.

정해본다. 전자가 짧은 거리를 흐를 때는 비교적 저항을 적게 받으므로 전류량

(초당 전자의 흐름)은 증가한다. 이와 비슷한 실험을 그림 1-29와 같이 팔뚝에도

해볼 수 있다.

계측기를 이용하여 물의 저항을 측정해보자. 먼저 물에 소금을 타서 소금물을

만든 후 저항을 측정해본다. 그리고 이번에는 증류수의 저항을 측정해보자.

우리 주변에는 저항값이 다르지만 전기를 흘릴 수 있는 물질로 가득 차 있다.

청소와 재활용

이 실험에서는 건전지에 충격을 가하거나 방전될 만한 일을 하지 않았으므로 다

시 사용할 수 있을 것이다. 계측기는 보관하기 전에 스위치를 껐는지 확인하자.

실험 2: 건전지를 망가트려보자!

전기의 힘을 좀 더 잘 느껴보기 위해서 대부분의 책에서 하지 말라고 하는 짓을

한번 해보고자 한다. 바로 건전지를 쇼트시키는 것. 쇼트 회로short circuit는 전원의

두 단자를 직접 연결하는 것이다.

준비물

· 1.5볼트 AA형 건전지

· 전지 1개를 넣을 수 있는 건전지 홀더

· 3 앰프 퓨즈

· 보호용 안경(보통 안경이나 선글라스도 괜찮음.)

실험 절차

반드시 알카라인 건전지를 사용해야 한다. 충전지는 어떤 종류든 절대로 사용하

면 안 된다.

건전지를 그림 1-32에서처럼 건전지 1개를 넣을 수 있고 양쪽 끝에 절연 처리

가 되어 있는 전선이 붙은 형태의 건전지 홀더에 끼운다. 다른 모양의 건전지 홀

더를 사용하면 안 된다.

악어 클립을 이용하여 전선의 피복이 벗겨져 있는 부분을 서로 연결한다. 전압

이 1.5볼트에 불과하기 때문에 스파크가 일어나지는 않을 것이다. 1분 정도 기다

쇼트 회로는 아주 위험할 수 있다. 집의 벽에

붙어 있는 전원 콘센트는 절대로 쇼트 회로를

만들면 안 된다. 만일 쇼트 회로를 만들면 큰

폭발과 더불어 섬광이 발생할 것이며, 사용한

도구와 전선이 녹으면서 튀어서 화상을 입거

나 실명할 수도 있다.

자동차 건전지를 쇼트시키는 경우에는 흐르는

전류가 매우 크기 때문에 건전지가 폭발하여

산성 물질을 뒤집어쓸 수도 있다.(그림 1-30)

리튬 충전지도 매우 위험하다. 리튬 충전지는

쇼트 회로가 만들어지면 불이 나서 화상을 입

는 수가 있으므로 절대로 쇼트시키면 안 된다.

따라서 이 실험에서는 그림 1-32와 같이 일

반적인 AA형 알카라인 건전지 한 개만 사용해

야 한다. 또한 전지의 결함 때문에 예상 외의

일이 일어날 수 있으니 보호안경을 끼는 것이

좋다.

쇼트 회로

그림 1-30 차량 정비를 하다가 실수로 렌치를

자동차 충전지의 단자 쪽에 떨어뜨려본 사람

이라면 충전지에 전류가 충분하면 전압이 단

12볼트라도 이때 만들어지는 쇼트 회로가 얼

마나 위험한지 경험해보았을 것이다.

실험 2 건전지를 망가트려보자!

10

리면 전선이 점차 뜨거워지는 것을 느낄 수

있고, 다시 1분 더 기다리면 전지까지 뜨거

워질 것이다.

전지의 열은 전기가 전선과 전지 내부에

들어 있는 전해액을 빠르게 통과하면서 발

생한다. 수동식 펌프를 이용해서 자전거 바

퀴에 바람을 넣어본 경험이 있다면, 펌프질

을 하면서 펌프가 점점 뜨거워진다는 것을

기억할 것이다. 전기도 비슷하다. 전기는 전

그림 1-31 노트북 컴퓨터 등에 폭넓게 사용되

는 리튬 충전지는 내부 저항이 매우 작기 때문

에 쇼트되는 경우 매우 큰 전류가 한꺼번에 흘

러서 폭파와 같은 예상하지 못한 결과가 초래

될 수 있다. 리튬 충전지를 이용할 때는 신중해

야 한다.

그림 1-32 알카라인 건전지를 쇼트시키는 것은 지침만

제대로 따른다면 안전하다. 그렇다 하더라도 자칫 건전

지가 너무 뜨거워지면 편안하게 만지기 어렵다. 절대로

충전지를 이용하면 안 된다.

그림 1-33 전압을 압력이라 생각하고, 전류를

흐름이라 생각하자.

자라는 입자들로 구성되어 있다고 상상할 수 있으므로, 이 입자들을 전선으로 밀

어 넣으면 전선에 열이 발생한다. 완벽한 설명이라고 할 수는 없지만, 이 책의 내

용을 이해하는 데는 충분할 것이다.

전지 내부의 화학적 상호작용이 전기적 압력을 만들어낸다. 이러한 압력을 전

압voltage이라 부르고 볼트volt라는 단위로 측정하는데, 이 단위는 전기 분야의 개

척자인 알레산드로 볼타(Alessandro Volta)의 이름에서 따온 것이다.

다시 물통에 담긴 물의 비유로 돌아가보자. 물통에 담긴 물의 높이를 서로 균형

있게 맞추는 물의 압력은 전압에 비유할 수 있다. 그림 1-33이 이것을 보여주고

있다.

하지만 전압만으로는 반쪽짜리 이야기다. 전기가 전선을 통해 흐를 때의 흐름

을 전류량amperage이라 하고, 이는 전기 분야의 또 다른 선구자인 앙드레 마리 앙

페르(Andre Marie Ampere)의 이름을 딴 것이다. 전기 흐름은 일반적으로 전류

current라고 부른다. 바로 전류량이 열을 만들어낸다.

왜 혓바닥은 뜨거워지지 않을까?

9볼트 건전지를 혓바닥에 대었을 때 찌릿한 느낌은 있지만 열을 느낄 수는 없었다. 전지를

쇼트시키면 전압이 낮음에도 불구하고 느낄 수 있는 정도의 열이 발생한다. 이 점을 어떻

게 설명해야 할까?

혀의 전기적인 저항이 상당히 높으므로 전자의 이동을 방해한다. 이에 반해서 전선의 저

항은 매우 낮기 때문에 전지의 두 단자를 전선으로 연결하면 훨씬 많은 전류가 흐르며, 이

로 인해 열이 발생하는 것이다. 다른 모든 조건이 같다면 다음과 같이 말할 수 있다.

배경지식

1장 전기를 체험해보자

수위

전압(압력)

암페어(흐름)

저항

11

· 저항이 낮은 경우 더 많은 전류가 흐른다.(그림 1-34)

· 전기가 만들어내는 열은 전기가 흐르는 양(전류)에 비례한다.

다른 기본적인 개념도 알아보자.

· 매 초마다 흘러가는 전기의 양은 암페어ampere 혹은 앰프amp 단위로 측정된다.

· 전기가 흐르도록 만드는 전기적인 압력은 볼트 단위로 측정된다.

· 전기의 흐름을 방해하는 저항은 옴 단위로 측정된다.

· 높은 저항은 전류를 제한한다.

· 높은 전압은 저항을 이기도록 해주어, 전류의 양을 늘려준다.

그림 1-34 높은 저항은 흐름을 줄이지만, 압

력을 높이면 저항을 이겨내고 흐름을 늘릴 수

있다.

전지의 두 단자 사이에 흐르는 전류의 정확한 양을 측정하는 것은 쉬운 일이 아

니다. 계측기를 이용해서 측정하는 경우에는 계측기 안에 있는 퓨즈가 끊어질 것

을 각오해야 한다. 측정을 위해서는 대략 3앰프짜리 퓨즈를 사용하면 되는데, 그

리 비싸지 않기 때문에 퓨즈를 하나 버린다고 생각하고 시도해볼 만하다.

먼저, 가지고 있는 퓨즈를 확대경으로 한번 자세히 살펴보자. 퓨즈의 투명한 중

간 부분에 가느다랗게 S자 형태가 있는 것을 볼 수 있을 것이다. 이 가느다란 S자

부분의 금속이 쉽게 녹을 수 있도록 되어 있다.

쇼트 회로를 만들었던 건전지는 더 이상 필요 없으므로 제거한다. 나중에 가능

하다면 재사용할 것이다. 그림 1-35와 같이 새 건전지를 건전지 홀더에 넣고 퓨

즈를 연결한 다음 다시 한 번 살펴보자. 전지를 연결한 지 얼마 되지 않아 퓨즈 중

앙에 있는 S자 형태의 금속이 녹아서 끊어졌음을 확인할 수 있을 것이다. 그림

1-36은 연결하기 전의 퓨즈, 그림 1-37은 끊어진 이후의 퓨즈를 보여준다. 이것

이 퓨즈의 동작이다. 즉, 퓨즈는 과전류가 흘렀을 때 퓨즈 내부의 얇은 전선이 녹

으면서 회로를 끊음으로써 회로의 나머지 부분을 보호한다.

그림 1-35 퓨즈의 양쪽에 전선을 연결하면,

순식간에 퓨즈 내에 있는 작은 S자 부분이 녹

을 것이다.

그림 1-36 1.5볼트 건전지에 의하여 끊어지

기 전의 3암페어 퓨즈.

그림 1-37 전류에 의하여 끊어진 3암페어

퓨즈.

실험 2 건전지를 망가트려보자!

압력

저항

흐름이 줄어듬

12

전압의 기본 상식

전류의 기본 상식

전기적 압력은 볼트 단위로 측정된다. 볼트는 세계 표준 측정 단위이며, 밀리볼트milivolt는

볼트의 1/1,000이다.

기초지식

기초지식

볼트 값 일반적인 표기 짧은 표기

0.001 volts 1 millivolt 1 mV

0.01 volts 10 millivolts 10 mV

0.1 volts 100 millivolts 100 mV

1 volt 1,000 millivolts 1V

암페어 값 일반적인 표기 짧은 표기

0.001 amps 1 milliamp 1 mA

0.01 amps 10 milliamps 10 mA

0.1 amps 100 milliamps 100 mA

1 amp 1,000 milliamps 1A

전기적인 흐름은 암페어ampere, 짧게는 앰프amp단위로 측정된다. 암페어는 국제 표준 단

위이며, 일반적으로 앰프라고 한다. 밀리앰프miliamp는 암페어의 1/1,000이다.2 2우리나라에서는 앰프라는 용어를 거의 사용

하지 않으므로 이 책에서는 되도록 암페어라

는 용어를 사용한다.

전지의 발명자

알레산드로 볼타는 1745년 이탈리아에서 태어났으며, 당

시 과학자들은 여러 가지 분야를 공부하던 시기였다. 그는

화학을 공부한 후(1776년에 메탄을 발견하기도 했다.) 물

리학과 교수가 되었으며, 보통 갈바니 반응galvanic response

이라 부르는, 정전기의 영향으로 개구리의 다리가 경련하

는 현상에 흥미를 느끼고 있었다.

볼타는 소금물이 가득 든 와인잔에 한쪽은 구리로 만들

배경지식

그림 1-38 알렉산드로 볼타는 전기를

만들어낼 수 있는 화학반응을 발견했다.

1장 전기를 체험해보자

13

직류와 교류

전지에서 나오는 전류는 일반적으로 직류DC: direct current 형태를 가지고 있다. 이는 수도관

에서 나오는 물처럼 한쪽 방향으로만 흐르는 전류를 의미한다.

가정용 콘센트의 전원단에서 나오는 전류는 이와는 상당히 다르다. 여기서 나오는 전압

은 초당 60번씩 양극과 음극 사이를 왔다 갔다 하면서 변한다.(일부 국가에서는 초당 50

번씩 바뀜.) 이러한 형태의 전류를 교류AC: Alternating current라 부르며 세탁기 내부의 물처

럼 리듬이 있는 흐름을 가지고 있다.

교류는 전압을 높여서 전기를 멀리 전송할 때와 같이 반드시 사용해야 하는 곳이 있다.

또한 AC는 모터나 가전제품에도 아주 유용하다. 그림 1-39는 미국에서 사용하는 콘센트

의 모양이다. 일본 등 몇몇 나라에서도 미국과 같은 형태의 콘센트를 사용한다.

이 책에서는 거의 직류에 대해서만 다루는데, 그 이유는 직류가 보통 간단한 전기 회로

들에 사용되며 동작을 이해하기 훨씬 쉽기 때문이다.

앞으로 특별한 언급이 없으면 DC를 사용한다고 생각하면 된다.

그림 1-39 북미, 남미, 일본 등에서 사용하는 콘센트의 모양. 유럽이나 다른 국가들에

서는 다른 형태의 콘센트를 사용하지만, 기본적인 원리는 비슷하다. 콘센트의 소켓 A는

‘live’ 단자라 부르며, ‘neutral’ 단자라 부르는 소켓 B에 비해 상대적인 전압이 음극과

양극으로 변하는 부분이다.3 콘센트의 소켓 C는 접지(ground)로 가전제품 내부에 연결

되지 않은 전선이 있는 경우 전류가 접지 단자로 흘러가서 사람에게 전류가 흘러가는 것

을 막아준다.

어진 금속 전극을 사용하고, 다른 한쪽은 아연으로 만들어진 금속 전극을 두면, 두 금속 전

극 사이의 화학작용으로 인해 안정적인 전류를 만들어낼 수 있음을 보여주었다. 그는 1800

년 구리판과 아연판 사이에 소금물로 축축하게 젖어 있는 종이판을 넣은 것을 몇 겹으로 쌓

아 올린 형태로 전지를 개선했다. 이러한 모양의 볼타 전지voltaic pile가 최초의 전지다.

3이 부분은 국내용 콘센트에는 해당이 없는 사

항이다. 미국형 콘센트의 경우 live 부분에 전

압이 변하며 그림에서와 같이 콘센트에서 소

켓의 형태가 약간 다르다. 미국형 가전제품을

사용해본 사람은 간혹 11자형 콘센트에서 한

쪽 단자가 좀 더 넓적한 경우를 보았을 것이다.

청소와 재활용

쇼트 실험에 사용한 첫 번째 AA 건전지는 손상돼 고칠 수 없으므로 버려야 할 것

이다. 건전지에는 환경을 오염시킬 수 있는 중금속이 들어 있으므로, 쓰레기통에

버리면 안 된다. 아파트나 마트, 혹은 여러 곳에 폐건전지를 버리거나 재활용하기

위해 모으는 장소가 마련되어 있으므로, 그곳에 버려야 한다.

끊어진 퓨즈는 다시 사용할 수 없으므로 그냥 버리면 된다.

두 번째 실험에 사용한 건전지는 퓨즈를 이용해서 보호했으므로 아직 사용할

수 있을 것이다. 건전지 홀더 역시 나중에 다시 사용할 수 있다.

실험 2 건전지를 망가트려보자!

기초지식