■목적
눈에 보이지 않는 빛인 적외선을 통하여 음성신호가 전달되는 원리를 이해한다.

■준비물
1. 1.5V 건전지케이스 2개
2. 점퍼케이블(구멍 3개 짜리로)
3. 멜로디 IC(UM66T)
4. 적외선 LED(EL-7L)
5. 포토 TR(ST-8L)
6. 1k■ 저항
7. 피에조 스피커(압전 스피커, 없으면 이어폰을 사용)

■어떻게 작동할까?

멜로디 IC(UM66)는 디지털 멜로디를 발생하게 된다. 디지털 멜로디 전기 신호는 적외선 LED를 깜빡거리게 한다. 이 신호는 빛의 형태로 포토 TR에 전달되며, 피에조나 이어폰을 통해 멜로디를 들을 수 있다.

그림의 왼쪽이 송신기가 되고, 오른쪽 수신기가 되는 것이다.

■실행 과정 / 만드는 방법
1. 송신부 제작
멜로디 IC와 적외선 LED를 점퍼케이블에 끼운다. 멜로디 IC와 적외선 LED는 극성이 있으므로 서로 반대로 끼우지 않도록 주의한다. 건전지에 연결할 때도 극성에 주의한다.

2. 수신부 제작

3. 만든 실험도구를 여러 곳에 응용할 수 있다.
- 적외선은 유리를 통과할 수 있는지 알아보자. 송신부와 수신부 사이에 유리를 놓으면 소리의 세기가 어떻게 달라지는 지 조사하면 적외선이 유리를 통과하는지 알아낼 수 있다.
- 뉴턴이 제안한 역자승의 법칙을 확인할 수 있다. 송신부와 수신부의 거리가 멀어짐에 따라 신호의 세기는 거리의 제곱에 반비례하여 약해진다고 한다.

■부품에 대한 도움말
1. 적외선 LED

LED(Light-Emitted Diode)는 발광(發光)다이오드라고 부르는 반도체 소자이다. 내부구조는 다이오드와 같은 이종 반도체의 접합구조를 가지며, 접합부의 에너지 갭에 의해 특정 파장의 빛이 나온다. 보통 꼬마전구에 비해, 에너지 효율이 높고 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 과거에는 LED의 휘도가 작아 문제가 되었으나, 요즘에는 고휘도 LED가 제작되어 충분히 밝은 빛을 낼 수 있게 되었다. 적외선 LED는 방출하는 빛의 파장대가 적외선대이다.

2. 적외선 센서

적외선 센서는 포토 TR이라고도 부른다. 포토 TR은 마치 빛에 민감한 스위치처럼 작동한다. 즉 빛이 없는 경우는 포토 TR의 양 단자간 저항이 무한대에 달한다. 즉 전류가 거의 흐르지 않는 것이다. 반대로 포토 TR이 빛을 받으면 양 단자간의 저항이 작아지면서 많은 전류를 흘려 보낼 수 있게 된다. 이 점을 이용하면 빛을 통해서 음성 신호를 전달받을 수 있다.

LED나 포토TR은 극성이 있기 때문에 방향을 바꾸면 작동하지 않는다. 따라서 방향을 잘 맞추어서 조립해야 한다.

3. 멜로디 IC

IC(Intergrated-Circuit)는 집적회로라고 부르고, 복잡한 전자회로를 하나의 패키지 안에 집어 넣은 것이다. 원래 멜로디 신호를 만들어 내기 위해서는 복잡한 전자 회로 구성이 필요하지만, 멜로디 IC는 건전지를 연결만 하면 멜로디 음을 간단하게 만들어 낼 수 있다.

멜로디 IC도 역시 극성을 잘 보고 맞추어야 한다.

■이번 실험에 대해 한마디 더...
이번 실험은 일본 동경에서 매년 열리는 ‘청소년을 위한 과학의 제전‘(일명, 동경과학축전)에 소개되었던 것을 다시 한번 시도 해 본 것이다. 일본이 아닌 우리나라에서도 재료를 구입하여 실험이 가능한지 알아보고자 함이었다. 용산을 돌며 어렵게 부품을 구하고, 집에 돌아와 조립에 성공하였을 때의 그 쾌감! 느껴본 사람만이 안다.