해루질 시 야간 안전사고를 예방하고 고립 시 내 위치를 알리기 위한 비상 조명으로 깜빡이 회로를 직접 제작해 보았습니다. 당초 4 LED 회로로 제작 하려 했으나 부품 수급 관계로 더 단순한 구조의 2색 LED 깜빡이 키트를 활용하여 제작 과정을 상세히 정리했습니다.
처음에는 LED가 깜빡이는 단순한 회로라고 생각했지만, 실제로 부품을 납땜하고 작동 상태를 확인하는 과정에서 극성 확인, 납땜 상태 점검, 소비전류 측정 등 기본적인 전자회로 제작에서 알아둘 점을 다시 확인할 수 있었습니다.
이 글에서는 직접 조립한 회로의 부품 구성과 기본 작동 원리, 조립할 때 주의할 점, 완성 후 측정한 결과를 정리합니다. 또한 야간 위치 표시등으로 활용할 수 있을지 생각해 본 아이디어와 실제 안전장비로 사용할 때의 한계도 함께 살펴보겠습니다.
1. 2색 LED 깜빡이 회로란?
2색 LED 깜빡이 회로는 두 개의 LED가 번갈아 켜지고 꺼지는 동작을 반복하도록 만든 전자회로입니다. LED가 계속 켜져 있는 일반적인 표시등과 달리, 일정한 간격으로 빛이 바뀌기 때문에 작동 상태를 눈으로 확인하기 쉽습니다.
이번에 조립한 키트에는 다음과 같은 주요 부품이 사용되었습니다.
- 2SA1015 트랜지스터: LED를 번갈아 켜고 끄는 스위칭 동작에 사용됩니다.
- 33kΩ 저항: 콘덴서의 충·방전 과정과 회로의 시간 특성에 관여합니다.
- 100Ω 저항: 회로에서 LED에 흐르는 전류를 제한하는 역할을 합니다.
- 33µF 전해 콘덴서: 전하를 저장하고 방출하면서 LED의 점멸 주기에 영향을 줍니다.
- 2색 LED: 회로의 출력 상태에 따라 번갈아 빛을 냅니다.
위 부품의 역할은 일반적인 회로 원리를 설명한 것입니다. 실제 연결 위치와 부품 수량은 키트에 포함된 회로도와 기판 표시를 기준으로 확인해야 합니다.
2. 저항과 전해 콘덴서를 올바르게 장착하기
전자키트를 조립할 때는 부품을 무조건 빠르게 꽂기보다 각 부품의 종류와 방향을 확인하는 것이 중요합니다.
저항은 일반적으로 극성이 없으므로 양쪽 방향 중 어느 쪽으로 장착해도 됩니다. 다만 저항값을 잘못 구분하면 회로가 정상적으로 작동하지 않을 수 있으므로 색상 띠나 측정기를 이용해 값을 확인하는 것이 좋습니다.
이번 회로에 사용한 주요 저항은 100Ω과 33kΩ입니다.
저항 색상 코드를 읽을 때는 저항의 띠 수와 색상 배열을 확인해야 합니다. 일반적인 4색 띠 저항에서 첫 번째와 두 번째 띠는 유효숫자, 세 번째 띠는 곱하는 값, 네 번째 띠는 허용오차를 나타냅니다.
전해 콘덴서는 저항과 달리 극성이 있습니다. 기판에 표시된 플러스와 마이너스 방향을 확인한 뒤 올바르게 장착해야 합니다. 극성을 반대로 연결하면 콘덴서가 손상되거나 과열·파손될 수 있습니다.
따라서 납땜하기 전에 다음 사항을 확인합니다.
- 저항값이 부품 목록과 일치하는지 확인합니다.
- 전해 콘덴서의 극성이 기판 표시와 일치하는지 확인합니다.
- 부품 다리가 다른 단자와 닿지 않는지 확인합니다.
- 부품이 기판에 제대로 밀착되어 있는지 살펴봅니다.
2색 LED 깜빡이 회로 부품 및 조립 순서
부품 수가 적고 회로 구조가 단순하여 초보자도 쉽게 조립할 수 있습니다. 키가 낮은 부품부터 순서대로 기판에 삽입하고 납땜하는 것이 요령입니다.
저항 및 전해 콘덴서 장착 방법
- 저항 삽입: 가장 먼저 키가 낮은 100Ω 저항(갈-흑-갈-금)과 33kΩ 저항(주-주-주-금)을 기판에 꽂아줍니다. 저항은 극성이 없으므로 방향에 상관없이 연결해도 무방합니다.
이 양쪽에 끼운 저항이 100 옴 저항입니다.저항기 색은 위에서 부터 아래로 밤색 흑색 밤색 금색 순입니다. 잘 모르시는 분은 인터넷에서 저항 칼러 보기 검색하면 알 수 있으니 참고 하십시요.
저항 색 코드, 갈색, 흑색, 갈색, 금색이 100 옴 인 이유
처음 갈 색은 숫자 1을 의미합니다, 둘째 흑색은 숫자 0을 의미하고 세 번째 갈색은 저항값의 단위 옴, k옴, 메가 옴 을 나타내는 단위 곱수 입니다. 즉 세 번째 갈색 은 10 이라는 곱수를 의미 합니다. 10을 먼저 나온 2개 색상 값에 곱해주라는 의미입니다.
갈(1) 흑 (0) 갈(곱하기 10) = 10 곱하기 10 = 100..즉 저항 값은 100옴 입니다.
세번째 색상이 만약 빨강색 이라면 곱수 는 100 입니다. 갈흑적 이라면 10 곱하기 100 = 1000옴 즉 1k 옴이 됩니다.
세번째 색이 오렌지(등색) 라면 곱수 는 1000 이 됩니다.몇 백k옴 단위 저항에 이 색상이 쓰입니다.
마지막 금색은 저항의 오차 를 나타냅니다. 금색은 5% 정도 저항 값이 적거나 많을 수 있다는 의미입니다. 오차색은 금색과 은색을 흔히 사용합니다.
은색은 10% 오차가 있다는 의미 입니다.
처음 저항을 볼 때 헷갈리시죠? 어느것 이 첫 색상인지 혼돈이 되기도 합니다.
그러나 저항기 첫 색상이 금색이나 은색으로 시작하는 저항은 거의 없습니다.
저항 색상이 적색 흑색 오렌지색 금색으로 있다면 금색이나 은색은 오차 표시하는 색 이므로 마지막 수로 보면 되고 적색이 첫 색상 입니다.이걸 반대로 해석하여 부품 선정하면 회로가 망가지니 주의 하십시요. 그래도 잘모를때 는 회로 테스터로 저항 값 읽어보는 방법도 좋습니다.
전해 콘덴서 연결: 33µF 전해 콘덴서는 극성(+-)이 있으므로 기판에 표시된 방향에 정확히 맞춰야 합니다. 방향을 반대로 연결할 경우 콘덴서가 파손될 수 있으니 주의가 필요합니다.
전해 콘덴서는 극성이 있으므로 기판 표시한대로 플러스 극 과 마이너스 극을 구별하여 연결해야 합니다. 사진 상 마이너스 부분이 안쪽으로 향합니다 . 전해 콘덴서 극성 은 반드시 표시대로 맞추어야 추후 콘덴서가 터지는 불상사가 안생깁니다.주의하세요
3. 트랜지스터 장착과 납땜할 때 주의할 점
트랜지스터는 회로의 전류 흐름을 제어하는 반도체 부품입니다. 이번 회로에서는 두 트랜지스터의 스위칭 동작을 이용해 LED가 번갈아 켜지도록 합니다.
트랜지스터를 장착할 때는 부품의 평평한 면과 기판의 표시를 확인하는 것만으로 충분하지 않을 수 있습니다. 같은 외형의 부품이라도 부품 종류와 제조사, 데이터시트에 따라 단자 배열을 확인해야 하기 때문입니다.
따라서 2SA1015의 이미터(E), 베이스(B), 컬렉터(C) 단자 배열은 해당 부품의 데이터시트와 키트 회로도를 기준으로 확인하는 것이 좋습니다.
납땜할 때는 인두를 한 부위에 지나치게 오래 대지 않습니다. 과도한 열은 부품이나 기판에 손상을 줄 수 있습니다. 반대로 납땜이 충분히 되지 않으면 전기적으로 연결되지 않거나 접촉 불량이 발생할 수 있습니다.
납땜을 마친 뒤에는 다음 항목을 확인합니다.
- 납땜 부위가 서로 연결되어 합선된 곳은 없는지
- 부품 다리가 필요한 단자에 제대로 연결되었는지
- 납땜이 부족하거나 부품이 흔들리는 곳은 없는지
- 잘라낸 부품 다리가 기판 위에 남아 있지 않은지
특히 납땜 후 남은 부품 다리를 자를 때는 작은 금속 조각이 튀거나 눈에 들어가지 않도록 보안경을 착용하는 것이 좋습니다.
트랜지스터 배치 및 납땜 요령
- 2SA1015 트랜지스터: 납작한 면이 기판 실크스크린 그림과 일치하도록 3개의 다리(이미터, 콜렉터, 베이스)를 맞추어 꽂아줍니다.
이 부품이 트랜지스터 입니다. 납작한 면에 2sa1015 라 부품명이 적혀있습니다.왼쪽부터 이미터,콜렉터,베이스 (ECB) 입니다.
트랜지스터는 반도체 입니다.열을 너무 많이 가하여 납땜을 하면 부품 성능이 악화될 수 있으므로 빠르게 납땜 합니다.
납땜 및 세척: 인두기를 기판 동판 부위에 1초 정도 예열한 뒤 납을 대어 깔끔하게 고정합니다. 납땜 후 길게 남은 여분 다리는 니퍼로 잘라내되, 부품 조각이 튀지 않도록 안전에 유의하여 마무리합니다.
세척은 이소 알콜이 좋은 거 같습니다 만 저는 없어서 그냥 테스트 합니다.
전부 땀땜을 한후 다리를 다 잘라냅니다.
인제 납땜이 제대로 되었나 육안 검사를 합니다.
4. 납땜 후 합선을 발견했다면?
이번 제작 과정에서는 납땜을 마친 뒤 기판을 육안으로 확인하다가 한 곳에서 납땜이 잘못된 부분을 발견했습니다. 인접한 납땜 부위가 서로 연결되어 합선이 발생한 상태였습니다.
작은 기판에서는 납땜 부위 사이의 간격이 좁기 때문에 납이 의도하지 않은 곳까지 번질 수 있습니다. 부품을 모두 장착했다고 해서 바로 전원을 연결하기보다, 먼저 기판의 앞면과 뒷면을 살펴보는 과정이 필요합니다.
잘못된 납땜을 수정할 때는 전원을 분리한 상태에서 작업해야 합니다. 납땜 제거 도구 등을 이용해 불필요한 납을 제거하고, 주변 부품이나 기판 패턴이 손상되지 않았는지 다시 확인합니다.
전원을 연결하기 전에는 다음 순서로 점검하는 것이 좋습니다.
- 전원 연결이 분리되어 있는지 확인합니다.
- 납땜 부위와 부품 방향을 확인합니다.
- 합선이나 빠진 연결이 없는지 살펴봅니다.
- 회로도와 실제 기판의 연결 관계가 일치하는지 확인합니다.
- 이상이 없을 때 키트에 지정된 전원 조건에 맞춰 작동을 확인합니다.
회로가 작동하지 않는다고 곧바로 전원을 반복해서 연결하기보다는 전원을 분리하고 원인을 점검하는 것이 안전합니다.
합선된 납부분을 다시 제거해 줘야 합니다.
이런 식으로 기판 납땜 상태를 확인해 서로 붙은 부분 있으면 납땜 인두로 살짝 씩 녹여 납 제 거해 주면 됩니다.다시 검사해 이상 없으면 테스트를 진행합니다.
5. 2색 LED 깜빡이는 원리는 무엇일까?
이 회로는 두 트랜지스터가 번갈아 스위칭하는 멀티바이브레이터 방식의 회로입니다.
쉽게 설명하면 한쪽 트랜지스터가 켜지는 동안 다른 쪽은 꺼지는 상태가 만들어지고, 시간이 지나면 두 트랜지스터의 상태가 바뀝니다. 이 과정이 반복되면서 두 LED가 번갈아 빛을 냅니다.
이때 저항과 콘덴서는 트랜지스터의 상태가 바뀌는 시간에 영향을 줍니다.
콘덴서는 전하를 저장하고 방출하며, 저항은 그 과정에서 전류의 흐름을 제한합니다. 저항값과 콘덴서 용량이 바뀌면 점멸 주기도 달라질 수 있습니다.
일반적으로 저항값이나 콘덴서 용량을 바꾸면 점멸 속도를 조절할 수 있지만, 실제 변화는 회로의 전체 구성과 부품 연결에 따라 달라집니다. 따라서 부품을 임의로 교체하기보다 회로도를 확인하고 적절한 값으로 변경해야 합니다.
이번 키트는 회로를 직접 설계한 것이 아니라 제공된 부품을 조립해 작동 원리를 살펴보는 실습용 회로입니다. 이러한 실습은 저항과 콘덴서, 트랜지스터가 함께 작동하는 방식을 이해하는 데 도움이 됩니다
시정수를 통한 깜빡이 속도 제어
양쪽의 2SA1015 트랜지스터가 교대로 켜지고 꺼지기를 반복하면서 연결된 LED를 점멸시킵니다. 이때 깜빡이는 속도와 주기는 33µF 전해 콘덴서와 33kΩ 저항값(시정수, T = R x C)에 의해 결정됩니다.
- 속도를 빠르게 하고 싶다면: 콘덴서나 저항의 용량을 작게 낮추어 충·방전 시간을 단축합니다.
- 속도를 느리게 하고 싶다면: 더 큰 용량의 콘덴서를 연결하여 주기를 늘려줍니다.
- 저항 100옴 은 led 전류 조절하여 led 가 타지 않도록 보호하는 저항입니다.
6. 완성된 회로의 작동 상태와 소비전류 측정
아래 동영상 설명:조립한 2색 led 깜빡이 회로
조립과 점검을 마친 뒤 전원을 연결해 LED가 번갈아 깜빡이는지 확인했습니다. 완성된 회로의 무게는 55g 으로 측정되었습니다.
전류를 측정했을 때는 최대 약 63mA가 표시되었습니다. 이는 당시 측정 조건에서 확인한 값이며, 전원 전압이나 LED의 상태, 회로 구성에 따라 달라질 수 있습니다.
전류를 측정할 때는 측정기를 회로에 올바르게 연결해야 합니다. 전류 측정 모드에서 측정기를 전원 양단에 직접 연결하면 합선이 발생할 수 있으므로, 측정 방법을 이해한 상태에서 작업해야 합니다.
LED의 밝기도 확인했습니다. 당시에는 밝은 도심 환경에서 창문에 회로를 놓고 떨어진 거리에서 불빛을 확인했으며, 약 100m 거리에서는 깜빡임을 겨우 구분할 수 있었습니다.
다만 이 결과는 특정 장소와 당시 조명 환경에서 얻은 관찰 결과입니다. 주변 조명, LED의 방향, 날씨와 장애물 등에 따라 보이는 거리는 달라질 수 있습니다.
이번 테스트에서는 불빛의 밝기가 기대에 미치지 못한다는 점도 확인했습니다. LED를 교체하려면 부품의 전기적 특성과 허용전류를 확인하고, 필요한 경우 전류 제한 저항도 함께 검토해야 합니다. 단순히 더 밝은 LED로 교체한다고 해서 항상 안전하고 적절한 회로가 되는 것은 아닙니다.
7. 야간 위치 표시등으로 활용할 수 있을까?
LED가 번갈아 깜빡이는 모습을 보면서 야간 해루질 중 자신의 위치를 알리는 보조 표시등으로 활용할 수 있을지 생각해 보았습니다.
어두운 곳에서 깜빡이는 불빛은 주변 사람이 위치를 확인하는 데 도움을 줄 가능성이 있습니다. 하지만 이번에 만든 회로는 취미용 전자키트이며, 실제 해양 환경에서 사용하도록 검증한 안전장비는 아닙니다.
실제 해루질 환경에서는 바닷물과 습기, 염분, 충격 등에 노출될 수 있습니다. 일반적인 조립용 기판은 이러한 환경을 견딜 수 있다고 보장할 수 없습니다. 배터리 지속시간과 방수 성능, 고정 방법, 장시간 작동 여부 등도 별도로 확인해야 합니다.
또한 약 100m 거리에서 불빛이 보였다는 결과만으로 실제 해안에서도 같은 거리에서 발견될 것이라고 판단해서는 안 됩니다.
따라서 이 회로는 위치 표시등의 원리를 알아보는 실험이나 아이디어 검토용으로 활용하는 것이 적절합니다. 실제 야간 해루질에서는 방수와 내구성이 확인된 적절한 조명·비상장비를 준비하고, 물때와 기상 상태 확인, 동행자와의 연락 유지 등 기본 안전수칙을 먼저 지켜야 합니다.
마무리: 전자키트 조립에서 배운 점
이번 2색 LED 깜빡이 회로 제작은 단순히 LED가 번갈아 켜지는 모습을 확인하는 데서 끝나지 않았습니다. 부품의 방향을 확인하고, 납땜 상태를 점검하며, 합선을 수정한 뒤 전류와 불빛을 확인하는 과정을 통해 기본적인 전자회로 제작에서 점검이 얼마나 중요한지 다시 살펴볼 수 있었습니다.
특히 회로가 정상적으로 작동하는 것과 실제 안전장비로 사용할 수 있는 것은 서로 다른 문제입니다. 실험에서 확인한 결과는 측정한 환경과 조건 안에서 해석해야 하며, 확인하지 않은 성능을 추측해 단정해서는 안 됩니다.
전자키트는 전자부품의 역할과 회로의 작동 원리를 배우는 좋은 실습 도구입니다. 완성한 회로를 다른 용도로 활용하고 싶다면 먼저 필요한 성능과 사용 환경을 살펴보고, 실제 사용에 적합한지 확인하는 과정이 필요합니다.
작은 회로 하나를 직접 조립하고 점검하는 경험도 전자기술을 이해하고 생활 속 안전을 생각하는 출발점이 될 수 있습니다.
멀티바이브레이터 깜빡이 회로의 기원
이처럼 오늘날 각종 타이머와 깜빡이 회로의 기초가 되는 멀티바이브레이터(Multivibrator) 회로는 1907년 영국의 물리학자 윌리엄 이클레스(William Henry Eccles)와 조던(F. W. Jordan)에 의해 처음 발명되었습니다.
당시에는 진공관(Vacuum tube)을 이용해 두 개의 증폭 소자가 서로의 입·출력을 교대로 피드백하는 방식으로 개발되었으며, 원래는 사각형파(Square wave)나 펄스를 생성하기 위한 진동 장치로 고안되었습니다.
이후 1940년대 후반 트랜지스터가 발명되면서 진공관 대신 트랜지스터를 사용하는 회로로 발전하였고, 현재는 소형화되어 각종 깜빡이 회로, 타이머, 발진기 등에 널리 쓰이고 있습니다.
기타 궁금한 사항은 제 이메일 연락처로 연락 주시면 3일 내로 답변 드리겠습니다.