기초 전자공학을 반딧불 만들기로 배우기

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전자공학을 전혀 모르는 상태에서, 반딧불을 흉내내는 회로를 만들며 기초를 익히는 이야기임
Astable Multivibrator와 같은 최소 부품의 회로를 통해 LED 깜박임을 구현하는 방법을 탐구함
밤에만 동작하고 깜박임 속도가 느린 특성을 위해 LDR과 가변저항 등 다양한 부품 사용 경험을 쌓음
실패와 고장, 그리고 직접 실험을 통해 얻은 깨달음을 생생히 공유함
새로운 것에 도전하며 얻는 몰입감과 즐거움의 의의에 대해 다시금 인식함

개요

전자공학에 대한 지식이 전무한 상태에서, 사라진 반딧불을 그리워했던 필자가 직접 반딧불을 흉내내는 조명을 만들어보기로 결심하며 시작한 여정임. 이 글은 성공과 실수, 시행착오를 솔직하게 기록한 실제 체험담임. 목표는 기초 전자공학 학습임과 동시에 스스로 동작하는 “반딧불”을 만드는 것이었음.

초기 시도와 회로 구성

Astable Multivibrator라는 회로가 LED를 자동으로 켜고 끄게 해준다는 사실을 알게 됨
전압과 전류의 차이조차 몰랐던 상태에서, 저항, 커패시터, 트랜지스터 등 각 부품의 기본 원리를 하나씩 익혀감
AI 챗봇과 유튜브 등에서 최소한의 이론 지식을 얻고, 부품 상점에서 직접 부품을 구입하여 첫 회로를 조립함
놀랍게도, 첫 시도에서 LED가 정상적으로 깜빡이는 모습 확인

개선 및 고도화 과정

피드백 과정에서 발견된 문제점
- 24시간 내내 LED가 깜빡임
- 깜빡임 속도가 실제 반딧불보다 너무 빠름
밤에만 동작하게 하기 위해 LDR(Light Dependent Resistor) 의 개념을 도입
- LDR을 회로에 연결하여 어두울 때만 LED가 켜지도록 성공
- 추가 저항을 직렬로 삽입하여 빛에 대한 민감도까지 조절 가능함을 발견
깜빡임 속도를 조정하기 위해 Potentiometer(가변저항) 를 사용
- 손쉽게 저항값을 조절하며 LED 깜빡임 주기를 1~5초로 조정
- 커패시터 값도 실험적으로 변경하여 최적화 진행
실험 과정의 반복 효율성을 위해, 직접 Astable Delay 시뮬레이터를 웹으로 개발하고 활용
- 예상 깜빡임 주기와 실제 회로 결과 비교

전력 관리 및 검증

회로의 전력 소모를 멀티미터로 실제 측정
- 저용량 커패시터와 고저항 조합이 배터리 수명에 유리함을 확인
- 직접 개발한 Battery Life Calculator로 예상 배터리 수명이 약 8개월임을 계산

시행착오와 해결 과정

문제(Incident) #1: 점퍼와이어 문제
- 갑자기 회로가 동작하지 않아 부품을 하나씩 점검, 점퍼와이어 접촉 불량 및 고저항 문제로 확인
- 이후에는 “hookup wire”로 교체하여 신뢰도 확보
문제(Incident) #2: 시뮬레이터 사용 실패
- tinkercad.com 및 falstad.com 등에서 실제 회로 시뮬레이션 시도했으나 복잡한 회로에서는 작동하지 않음을 경험
- 일부 온라인 시뮬레이터가 복잡한 아날로그 회로에 미완전함을 인지
문제(Incident) #3: 납땜 연기
- 납땜 과정 중 발생하는 연기가 호흡에 영향을 줌을 실감
- 중고 CPU의 쿨러 팬과 12V 어댑터를 활용, 임시 연기 흡입기(추출기)로 대체
문제(Incident) #4: 부품 재활용
- 야간에 추가 커패시터 필요 발생, 버려진 전원회로판에서 직접 부품을 추출하여 재사용 경험
문제(Incident) #5: 실제 반딧불 테스트
- 완성된 회로를 어두운 방에서 관찰하며, 실제 반딧불을 흉내내는 데 성공