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2단원 · 2차시

골라서 만들다
센서·액추에이터와 시스템 구성

분석했으니 이제 만들 차례! 내 아이디어를 이루려면 무엇을 감지(센서)하고 어떻게 반응(액추에이터)해야 할까요? 알맞은 부품을 골라 피지컬 컴퓨팅 시스템을 직접 구성해 봅시다.

성취기준 12소생02-02
센서 선택액추에이터 선택시스템 구성
🎯 학습 목표
  • 다양한 센서와 액추에이터의 기능을 안다.
  • 아이디어에 맞는 센서와 액추에이터를 선택할 수 있다.
  • 입력·처리·출력을 갖춘 피지컬 컴퓨팅 시스템을 구성할 수 있다.
🤔

생각 열기 — 부품 상자를 열며

여러 가지 센서와 전자 부품들
다양한 센서와 전자 부품 — 어떤 부품을 고르느냐에 따라 만들 수 있는 작품이 달라진다. 사진: Nick Ames, CC BY-SA 2.0, Wikimedia Commons

요리사가 재료를 골라 요리를 만들듯, 피지컬 컴퓨팅 창작자는 부품을 골라 작품을 만들어요. "어두워지면 켜지는 무드등"을 만들고 싶다면? 밝기를 감지할 센서(빛 센서)빛을 낼 액추에이터(LED)가 필요하죠. "박수 소리로 켜는 조명"이라면 빛 센서 대신 소리 센서를 써야 해요. 이렇게 아이디어에 맞는 입력과 출력을 고르는 것이 시스템 구성의 핵심이에요. 직접 골라 만들어 봅시다!

💬 함께 생각해 보기

'졸음운전을 막아 주는 장치'를 만든다면, 무엇을 감지하고(어떤 센서?) 무엇으로 경고할까요(어떤 액추에이터?)?

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부품 상자 — 센서와 액추에이터

👁️ 센서 (입력) — 무엇을 감지?

  • 빛 센서 — 밝기 (어둡다/밝다)
  • 온도 센서 — 온도 (덥다/춥다)
  • 소리 센서 — 소리 크기 (박수·소음)
  • 거리/적외선 센서 — 물체까지 거리 (손·장애물)
  • 동작 센서(PIR) — 사람의 움직임
  • 토양 습도 센서 — 흙의 물기
  • 버튼/터치 센서 — 누름·접촉

💪 액추에이터 (출력) — 어떻게 반응?

  • LED — 빛 (켜짐/색/밝기)
  • 모터(팬) — 회전 (선풍기·바퀴)
  • 서보모터 — 정해진 각도로 움직임 (문·팔)
  • 물 펌프 — 물 분사·이동
  • 스피커/부저 — 소리·알림
  • 진동 모터 — 떨림 알림
  • 디스플레이 — 글자·그림 표시
🧭 선택의 원칙 — 아이디어에서 거꾸로

무엇을 알아야 하나? → 그걸 감지할 센서를 고르고, ② 어떻게 반응해야 하나? → 그걸 해낼 액추에이터를 골라요. 그리고 ③ "센서가 ~이면 액추에이터를 ~하라"는 소프트웨어 규칙으로 둘을 잇죠. 아이디어 → 부품 순으로 거꾸로 설계하면 쉬워요.

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직접 조립하기 — 시스템 구성기

아이디어를 고르고, 알맞은 센서액추에이터를 선택한 뒤 [시스템 실행]을 눌러 보세요. 잘 골랐다면 작품이 동작해요!

🛠️ 피지컬 컴퓨팅 시스템 구성기 INTERACTIVE

① 만들 작품(아이디어)을 고르세요

② 👁️ 센서 고르기 (입력)
③ 💪 액추에이터 고르기 (출력)
센서?
🧠 보드(SW)
액추에이터?
[안내]아이디어 → 무엇을 감지할까(센서) → 어떻게 반응할까(액추에이터) 순으로 골라 보세요!
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나만의 시스템 설계

이제 원리를 알았으니, 내 아이디어를 시스템으로 설계해 봐요. 정답은 하나가 아니에요 — 같은 목표도 여러 부품 조합으로 만들 수 있어요(예: 알림을 소리로? 빛으로? 진동으로?).

✏️ 설계 활동 — 우리 반 문제 해결 장치

우리 반·우리 집의 작은 불편을 하나 골라, 그것을 풀 피지컬 컴퓨팅 장치를 설계해 보세요. ① 아이디어(무엇을 만들까) ② 입력: 무엇을 감지할까(어떤 센서) ③ 처리: 어떤 규칙으로('만약 ~이면 ~하라') ④ 출력: 어떻게 반응할까(어떤 액추에이터)를 적어, 친구에게 설명해 보세요.

확인 문제

바로바로 채점!

✏️

2차시 확인 문제

4문항 · 즉시 채점

1'박수 소리로 켜는 조명'에 알맞은 센서·액추에이터 조합은?

2'마르면 물 주는 화분'에서 입력과 출력을 바르게 짝지은 것은?

3피지컬 컴퓨팅 시스템을 설계하는 좋은 순서는?

4[OX] 같은 목표(예: 알림)라도 여러 가지 액추에이터(소리·빛·진동 등)로 다르게 구현할 수 있다.

더 알아보기

교과서 너머의 이야기 — 클릭해서 펼쳐 보세요

실전회로의 기초 — 브레드보드와 전선으로 잇기

센서와 액추에이터를 보드에 연결하려면 회로를 만들어야 해요. 초보자가 가장 많이 쓰는 도구가 브레드보드(breadboard)예요 — 납땜 없이 부품을 꽂기만 하면 전기가 통하게 연결되는 판이죠. 전선(점퍼 와이어)으로 '센서 → 보드 → 액추에이터'를 잇고, 전원(+)과 접지(−)를 연결하면 회로가 완성돼요. 중요한 건 각 부품이 보드의 어느 핀에 연결됐는지를 소프트웨어에서 정확히 지정하는 거예요 (예: '빛 센서는 A0 핀, LED는 13번 핀'). 하드웨어 연결과 소프트웨어 설정이 짝이 맞아야 작동하죠. 실제로 만들 때는 부품 하나씩 연결해 테스트하며 늘려 가는 것이 좋아요. 이 교과서의 시뮬레이터로 '무엇을 연결할지' 먼저 설계하면, 실제 회로 만들기도 훨씬 수월해진답니다.

개념입력 하나에 출력 여럿, 출력 하나에 입력 여럿

시스템은 꼭 '센서 1 + 액추에이터 1'일 필요가 없어요. 하나의 센서로 여러 출력을 낼 수도 있고 (예: 동작 감지 → 불도 켜고 + 소리도 내고 + 문자도 보내기), 여러 센서로 하나의 출력을 제어할 수도 있어요(예: 온도 센서와 습도 센서를 함께 보고 에어컨 조절). 더 똑똑한 작품일수록 여러 입력·출력을 조합하죠. 또 같은 센서 값도 소프트웨어 규칙에 따라 다르게 쓸 수 있어요 — 온도가 '28도 이상이면 강풍, 25도 이상이면 약풍'처럼 여러 단계로 반응하게 만들 수도 있고요(분석기의 스마트 선풍기처럼!). 이렇게 입력·출력·규칙을 자유롭게 조합하는 것이 창작의 묘미예요. 단순한 것부터 시작해 조금씩 복잡하게 발전시켜 보세요.

생각좋은 시스템은 '사용자'를 생각한다

부품을 잘 고르는 것만큼 중요한 게 '누가, 어떻게 쓸까'를 생각하는 거예요. 예를 들어 알림 장치를 만들 때, 소리로만 알리면 듣지 못하는 사람은 못 쓰겠죠. 그래서 빛·진동도 함께 주면 더 많은 사람이 쓸 수 있어요(이를 '접근성'이라고 해요). 또 너무 자주 울리면 짜증 나니 적절한 민감도도 중요하고, 밤에 너무 밝으면 안 되니 상황도 고려해야 해요. 좋은 피지컬 컴퓨팅 작품은 기술적으로 작동하는 것을 넘어, 실제로 쓸 사람의 입장에서 편하고 안전하고 모두에게 친절한 것이에요. 부품을 고를 때 "이걸 쓸 사람은 누구일까? 그 사람에게 가장 좋은 방법은?"을 함께 떠올려 보세요. 기술에 사람을 향한 따뜻함을 더하는 것 — 그게 창작자의 마음이에요.