기초 전자공학을 반딧불 만들기로 배우기

(a64.in)

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

하드웨어 완성 및 다양한 형태 제작

회로 마감 및 설치를 위해 핫글루, 저가 3D 펜 등을 활용하여 동작이 안정적인 스탠드 및 하우징 제작
브레드보드, 데드버그 방식 등 다양한 형태로 총 5개의 “반딧불” 제작 및 야외 설치
밤에 여러 개의 불빛이 어둠 속에서 깜빡이는 모습을 보고 깊은 만족감과 뿌듯함을 느낌

회고와 느낀점

이 프로젝트를 통해 새로운 것에 도전하는 진정한 몰입감과 성장의 즐거움을 다시 한 번 체험
예전 프로그래밍 언어 입문 때의 열정과 유사한 설렘을 느꼈음
앞으로는 더욱 오래, 똑똑하게 빛나는 반딧불을 만들고 싶다는 의욕이 생김
최종적으로, 배우고 만들며 부딪히는 과정 자체가 가장 의미 있음을 실감

마무리

전자공학을 실전 프로젝트로 시작한 경험은, 실패와 시행착오 모두 소중한 배움의 일부임을 일깨워줌
반딧불 회로는 작동, 실험, 창의적 개선 등 엔지니어링 마인드셋을 성장시키는 좋은 입문 프로젝트임
이 여정은 아직 계속될 예정임

▲

GN⁺ 2일전 [-]

Hacker News 의견

반딧불이를 정말 좋아함, 하지만 최근 몇 년간 어디론가 사라져 더 이상 어두운 밤에 작고 빛나는 점들을 볼 수 없음, 그리움이 예상보다 큼, 그 이유를 모르겠지만 빛 공해와 농약이 큰 원인임, 모든 곤충 개체수가 심각하게 감소 중임, 25년 동안 독일 자연 보호구역 내 비행 곤충 4분의 3이 사라졌다는 기사도 있음 링크
- 내가 알기로 반딧불이는 잔디밭 화학품과 빛 공해에 매우 취약함, 유충 상태로 2년을 보내고 성충으로는 겨우 몇 주만 지상에 있음, 잔디용 살충제가 유충을 죽이고 불빛은 짝짓기에 방해됨
- 또 다른 이유는 사람들이 낙엽을 치우는 거임, 반딧불이가 낙엽 더미에 알을 낳는데 낙엽이 없으면 짝짓기하러 올 반딧불이도 없음
- 예전에 밤에 차를 몰면 전면에 벌레들이 바글바글 했던 기억이 있음, 요즘엔 그러지 않음
- 30년 전 휴스턴의 히츠 지역에 이사왔을 때만 해도 반딧불이로 유명했지만, 이미 예전만 못하다고 오래된 동네 분들이 말해줬음, 20년 전쯤에는 거의 모두 사라짐
소프트웨어는 깔끔한데, 도식(schematic)이 엉망인 대비가 정말 충격적으로 느껴짐, 그럼에도 불구하고 작동한다니 대단함, 요즘 대부분의 사람들은 마이크로컨트롤러로 타이머 박고 끝내겠지만 그 안에는 아무 재미도 못 느낄 것임, 아날로그 설계만의 미니멀한 우아함과, 전자를 있는 그대로 다루는 특별한 보람이 있음
- 요즘 대부분의 메이커 커뮤니티는 싸고 빠르고 쉽게 동작하는 방식을 선호하는 경향이 있지만, 내 경험상 DIY 신스 커뮤니티는 정반대임, 아주 기본적인 회로도와 IC를 피하려고까지 하며 단순한 기본기 뚜렷한 구성을 좋아함
- 아날로그 회로는 정말 신나는 영역임, 아직 많이 탐험하지 못해서 더 신기하게 느껴짐, 예전에 진공관도 만져보고 정말 즐거웠음, 트랜지스터는 한동안 너무 어려웠지만 Forrest Mims III의 책을 기반으로 트랜지스터 놀이터 만들어서 논리 게이트 만들며 익숙해졌음, 관련 자료는 여기와 여기를 참고
- 최근 이런 거 오랜만에 만졌는데, 2025년 기준으로 노란 LED 구동할 약간의 GPIO가 있는 간단한 Arduino 스타일 칩셋은 얼마나 저렴하게 구할 수 있는지 궁금해짐
- 전자회로도 표기가 실제 동작과는 반대로 되어 있어도 모두 그냥 받아들이는 게 아직도 익숙해지지 않음
저자의 반딧불이 목격 경험이 줄어든 본질적인 이유 중 하나는 곤충 개체수가 전 세계적으로 매년 2~10%씩 줄어드는 현상임 관련 링크
- 이런 현상은 정말 충격이라고 느낌
이 글을 보고 여러 감정이 들었음, Philip K. Dick의 "안드로이드는 전기양의 꿈을 꾸는가?"에서 전쟁 여파로 야생 동물이 멸종해 대부분 사람들이 전기동물을 애완동물로 삼게 되는데, 이 포스트의 창의적인 전자회로 반딧불이는 인공조명과 LED 빛공해가 실제로 반딧불이의 짝짓기와 소통을 방해해 개체수가 줄어든다는 점을 생각했을 때 더 슬프고 의미 있게 다가옴 연구1, 연구2
전자공학 학사인데도 회로, 특히 트랜지스터가 들어간 회로는 아직도 잘 모르겠음, 전기/전자 흐름을 여러가지로 상상해봤지만 100% 설명되는 사고모델을 찾지 못함, 머릿속에서 일괄적으로 변수 계산하는 게 아니라 알고리즘적 흐름처럼 단계를 밟는 사고를 더 선호해서 어려움이 있는 듯함
- 학부 때 매주 새로운 아날로그 회로로 각기 다른 문제를 풀어야 하는 엄청 힘든 수업을 들었음, 처음엔 BJT, 저항, 커패시터만 사용 가능했고, 나중에 트랜지스터로 555 타이머를 직접 만들고 “IC 사용 허용”을 unlock하는 식이었음, 결국엔 opamp와 더욱 다양한 IC를 쓸 수 있었음, 20년이 지난 지금도 그 수업 덕분에 아날로그 전자에 대한 직관적 이해가 남아 있음, 지름길은 없고 꾸준한 노력이 제일 중요함, 요즘 AI 학습 이야기도 결국은 동기 부여가 가장 중요한 점은 똑같음, AI가 학습 과정을 즐겁게 해주긴 하겠지만 본질은 바뀌지 않음
- 자꾸 “0x69를 GPIO에 쓰면 LED가 켜진다” 식으로 머릿속에서 끝내버리게 돼서 안된다고 느낌
- 내가 한 공부(Electronic Engineering BEng)는 이런 쪽에 더 맞았고, 일반 Electrical Engineering BEng는 주로 전력·제어·모터 쪽이라 이런 취미회로와는 영역이 달랐음
프로그래밍을 먼저 시작했지만 아날로그 회로에 대해선 아예 몰랐음, Radio Shack의 160-in-one 키트도 따라는 해봤지만 각 부품이 마치 컨베이어벨트의 작업공정처럼 단순히 할 일만 하는 줄 알았고, 결국 대학 와서 LRC 회로를 배우면서 파동·진동 개념이 접목되니까 비로소 회로의 마법 같은 매력이 느껴졌음, 부품 하나하나보다 조합해서 ‘파동 시스템’을 만든다는 것이 진짜 흥미로운 점임, 전류와 전압을 조절해 다양하게 활용할 수 있음
- 어릴 적 RadioShack의 ScienceFair Advanced Electronics Lab (300 프로젝트 키트)을 가졌음 제품 사진, 바로 어제 아주 오래된 전자상점에서 다시 발견했고, 추억에 젖어 조카에게 물려주거나 업그레이드해서 줄까 고민 중임, 살펴보니 두 가지 점을 깨달았음: 1) LRC 회로 등은 오실로스코프가 없으면 제대로 이해할 수 없음, 어릴 때 싼 오실로스코프라도 있었으면 정말 좋았겠다고 느낌, 2) 그 키트의 설명서는 너무 허술하고 창의적 탐구를 자극하지 못했음, 설명이 부실해 개념을 제대로 익히지 못해 대학에서야 제대로 알게 됨, 그 키트로 결국 빨간 LED 태우는 게 제일 재밌었고, 기호나 브레드보드 등에는 많이 익숙해져 전기에 대한 친근함을 키울 수 있었음
- 혹시 요즘 시대에 Radio Shack 빈티지 키트를 대체할 좋은 키트가 있는지 궁금함
- 160-in-one 정말 갖고 싶었지만 결국 못 가졌었음, 대신 여러 Radio Shack 조립 키트들은 많이 했었음
곤충이 사라지는 건 낚시를 하면서도 체감함, 평생 낚시를 해왔고, 오래된 낚시꾼 분들도 곤충이 줄었다고 많이 말함, 옛날엔 잘 먹히던 미끼들이 잘 안 먹히는 것도 피시가 그 곤충을 세대를 건너 경험하지 못했기 때문이라 생각됨
- 나도 그 얘기 들어봤는데, 내 경험상 가장 큰 원인은 살충제임, 모기나 벼룩, 개미, 바퀴벌레 없애려고 독을 뿌리니까 결국 모든 곤충이 줄어듦, 내가 내 잔디 관리 서비스를 취소하니까 먹이 찾아 새가 다시 오고, 란타나 꽃에 나비가 잔뜩 오고, 밤에는 반딧불이도 꽤 보임
tinkercad.com의 회로 시뮬레이터로 간단한 회로는 정상 작동했지만 내가 만든 astable multivibrator 회로는 제대로 작동하지 않았음, falstad.com/circuit도 같은 결과, 이런 시뮬레이터들이 복잡한 회로에서 종종 잘 동작하지 않는다는 걸 알게 됨, macOS 또는 온라인에서 쓸 수 있는 취미용 회로 설계/시뮬 소프트웨어가 있다면 정말 추천받고 싶음, kicad, diylc, fritzing 등 여러가지 써봤지만 쓸만한 게 없음, 이런 소프트웨어를 만든 사람들이 뭔가 특정 방식으로 고장난(?) 마인드 같다는 생각이 들 정도임, 내 이상형 소프트웨어는 전자 및 공간적 회로 설계, 동작 테스트, 보드 제작(특히 stripboard 지원)까지 되는 것임
- 프로그래머 본능상 “회로 시뮬레이터 만드는 게 그렇게 어렵지 않을 것 같은데?”라고 생각하지만, 지금까지 적절하게 해결된 게 없다는 사실이 오히려 고민하게 만듦
- 내 취미 경험상 회로 설계와 시뮬레이션을 서로 다른 프로그램에서 하는 것이 최선이었음, LTspice는 시뮬에, KiCad/EasyEDA는 보드 설계에 씀, 이런 소프트웨어와 잘 맞으려면 상당히 독특한(?) 사고방식이 필요한 듯함, 예를 들어 LTspice 시뮬레이션에서 부품 값을 변형할 수 있는 기능은 좋지만, 익히는데 매우 답답할 정도로 적응이 어렵고 고생스러움
- astable multivibrator를 몰라 다시 묻고 싶음
시뮬레이터가 잘 안 되는 건 실제 회로가 기생성(parasitic) 특성을 이용해서 그럴 가능성도 있다고 생각함, 예를 들어 joule thief 회로도 알고 보면 capacitor가 없지만, 물리적인 부품 자체가 가진 저항, 인덕턴스, 캐패시턴스가 실제 동작에 영향을 줌
반딧불이는 빛에 반응해서 깜빡이기도 함, 아주 민감한 광센서를 찾으면 이 “전자 반딧불이”가 서로 소통할 수 있을 듯함, 심지어 진짜 반딧불이랑도 소통이 가능할지도 모르겠음, 다만 주변 밝기 변화에만 반응하도록 회로를 설계하면 낮에도 계속 발동되는 걸 막을 수 있을 듯함
- 간단한 CdS 포토셀과 트랜지스터 조합만으로도 가능함, 실제 반딧불이도 이런 식으로 동기화함, 회로의 트리거 트랜지스터에 CdS 포토셀과 저항을 직렬로 달면 외부 빛 펄스에 반응해 점등하면서도 자율적으로 깜빡임을 유지할 수 있음
- Le Dominoux라는 제품도 555로 비슷하게 동작하며, 서로 트리거됨 동영상
- 샌프란시스코 곤충관에서 예술작품을 만들었는데/거기서 각 반딧불이에 포토다이오드를 달아줬음, 어두운 곳에 설치하고 창문에 필터를 씌워, 반딧불이들이 서로의 깜빡임을 충분히 인지할 수 있었음
- 나도 비슷한 생각을 했음, 인공 반딧불이로 실제 반딧불이를 다시 불러올 수 있을까 상상해봄, 하지만 실제 반딧불이의 빛 신호는 짝짓기 메시지라 광자 기반의 소통이 결코 단순한 발광 다이오드 한 개가 랜덤으로 깜빡이는 걸로는 다 설명 안 되는 더 복잡한 시스템일 것 같음, 결국 반딧불이들이 “이상한 신호는 무시”하고 떠나버릴 것 같기도 함

답변달기