[안현정 선생님의 과학은 껌이다] Part 17. 휴대 전화 진동의 비밀

안녕하세요. 과학 교육 전문가 안현정입니다.
독서실이나 영화관같이 조용한 곳에서 갑자기 휴대 전화의 벨소리가 울려 당황하거나, 혹은 눈살을 찌푸리게 되는 경험을 종종 해보셨을 것입니다. 그런 일을 방지하기 위해 사용하는 매너모드는 휴대 전화를 진동으로 만들어준답니다. 그런데 어떻게 이렇게 작은 전화기에서 진동이 발생할 수 있었던 것일까요? 그래서 오늘 시간 그 비밀을 파헤쳐보려고 합니다.

자기장 속에서 전류가 흐르는 코일은 힘을 받는다.

먼저 비밀을 공개하기 전에 힌트를 하나 드리겠습니다. 휴대 전화의 스피커 부분에 OHP필름을 덮고 그 위에 철가루를 뿌리게 되면 철가루가 일정 방향으로 배열하는 것을 볼 수 있답니다. 이것은 바로 휴대 전화 내부에 자석이 포함되어 있기 때문이며, 이 자석이 벨소리를 발생시키는 아주 중요한 역할을 한답니다. 물체의 진동을 공기의 진동을 바꾸는 벨소리나 휴대 전화의 진동 역시 같은 원리랍니다.

즉 휴대 전화가 진동하기 위해서는 힘이 필요합니다. 따라서 휴대 전화 내부에는 전류가 흐를 때 힘을 발생 시키는 장치인 작은 전동기(모터)가 들어있습니다. 그리고 이 전동기(모터)는 영구 자석과 전류가 흐르는 코일로 이루어져 있습니다. 영구 자석 주위에는 자기력이 미치는 공간인 자기장이 형성되고, 코일 역시 전류가 흐르면 자기장이 형성됩니다. 이 두 자기장이 상호작용하면서 자석과 코일 사이에 자기력이 작용하게 됩니다. 따라서 자기력을 받은 코일이 회전하면서 진동을 발생시키게 되는 것입니다.

일상 속 다양한 장치에 같은 원리가 적용된다.

청소 걱정 끝! 로봇 청소기
사람의 손이 닿지 않는 곳까지 미세한 먼지나 머리카락 등을 청소할 때 편리한 도움을 주는 로봇 청소기! 로봇 청소기를 움직이는 힘 역시 바로 전동기입니다. 이러한 전동기는 로봇 청소기는 물론 생활 속에서 쉽게 접할 수 있는 선풍기, 세탁기, 믹서, 전동 칫솔 등에도 이용되고 있습니다.

매연 걱정 끝! 전기 자동차
전기자동차는 기존의 엔진 대신에 전동기를 사용하여 휘발유를 사용하지 않고 전기로 움직입니다. 때문에 대기 오염의 문제를 개선하고 석유 자원의 고갈 문제를 해결할 수 있는 대안으로 많은 관심을 받고 있습니다. 그 때문에 최근에도 연구가 활발하게 진행되고 있으며 널리 이용되는 것에 힘쓰고 있습니다.

무게 걱정 끝! 필름 스피커
음악 감상을 하거나 게임을 할 때 가장 중요한 것은 바로 소리입니다. 소리를 생생하게 내보내주는 스피커는 필수이지만 부피가 있어 공간을 상당 부분 차지하여 불편함이 있었습니다. 그 때문에 필름 스피커 기술이 주목 받게 되었는데요. 이름 그대로 필름처럼 아주 얇은 형태의 진동 막을 사용하여 스피커를 제작하는 것입니다. 전동기의 반대 원리로 압력을 가해 전류가 흐르게 되고 다시 이 전류에 의해 진동이 발생하게 되는 원리입니다. 필름 스피커는 고음에는 좋은 소리를 내지만, 아주 낮은 음이나 강한 음에는 좋은 소리를 내지 못한다는 단점이 있었지만 지속적인 시도와 발전으로 이러한 단점 역시 극복하며 점차 좋은 소리를 내며 진화하고 있습니다. 필름 스피커는 두께가 얇은 벽걸이 스피커, 수중 음파 탐지기나 사이렌 등의 부품에도 이용되고 있습니다.

이상으로 우리 일상 속에서 많은 편리함을 주는 도구 속에 포함된 과학의 원리에 대해서 알아보았습니다. 우리가 교과서에서 배운 내용을 좀 더 다양하게 적용해보며, 과학의 즐거움과 함께 탄탄한 실력을 만들 수 있는 기회가 되었길 바랍니다. 앞으로도 더욱 더 알차고 보다 유익한 내용으로 인사드리겠습니다.

출처= 이투스me 안현정 강사

동아닷컴 교육섹션 정민아기자 mina@donga.com