공대생의 시선으로 무선 이어폰 내부 살펴보기

공대생의 시선으로 무선 이어폰 내부 살펴보기: 양민선 / 2021-02-21 17:46:06

최근에는 유선 이어폰보다 에어팟과 갤럭시 버즈 라이브, 프로 등의 무선 이어폰이 강세를 이어 나가고 있다. 따라서 이어폰의 내부에 대해서 공학도의 시선에서 간단하게 분석해보려고 한다.

[삼성전자서비스]

무선 이어폰의 설명서를 보면, 터치 횟수에 따라 재생이나 정지, 통화 등의 기능을 실행할 수 있다. 이러한 기능은 터치 센서로 구현할 수 있다. 터치 센서는 사람의 몸에 전류가 흐를 수 있는 것을 이용한 것이다. 센서를 터치한다면 HIGH 상태가 되기 때문에 신호가 출력된다.

무선 이어폰은 일정 시간 안에 HIGH 상태가 몇 번 이루어졌는지를 세어 기능을 바꾸거나 입력을 받을 때 생기는 지연을 고려하며, HIGH 상태가 얼마동안 이어졌는지에 따라 기능을 바꿀 수 있을 것이다.

기능은 if문이나 case문을 통해 구현할 수 있을 것이다. 터치 센서는 학생이 아두이노나 라즈베리파이 등에 사용하는 센서이기도 하다. 물론 산업 제품으로 판매되는 이어폰에 내장된 것이므로 크기도 더욱 작으며, 신호를 감지하는 민감도도 더 뛰어날 것이다.

무선 이어폰은 이어폰을 넣어두는 케이스와 이어폰 자체인 유닛으로 구분된다. 케이스는 이어폰 유닛을 보관하는 용도로도 사용되면서 일종의 보조 배터리 역할을 한다고 보면 될 것이다.

핸드폰 보조 배터리도 보조 배터리 자체를 충전할 수도 있지만, 보조 배터리에 핸드폰을 연결해 핸드폰을 충전할 수도 있다. 이어폰도 마찬가지로 이어폰 케이스 자체를 충전할 수도 있으며, 케이스로 이어폰 유닛을 충전할 수도 있다.

무선 이어폰을 사용하면서 잃어버리기 쉬운데, 분실 방지를 위해서 전용 케이스를 만들고 그 케이스를 충전도 할 수 있게 만드는 전략이라고 볼 수 있다.

[네이버 지식백과 용어로 보는 IT]

무선 충전원리는 전기전자 계열 학생이라면 배우게 되는 전자기학의 전자기 유도 원리를 이용한 것이다. 패러데이의 법칙과 렌츠의 법칙을 통해서 유도기전력의 방향은 자속의 증감을 방해하는 방향으로 발생하며, 이때 발생된 유도기전력의 크기는 자속의 시간적인 변화에 비례한다. 이 자속의 변화에 따라 도체에 기전력이 발생하여 무선 충전이 이루어지는 것이다.

블루투스 원리도 살펴보자. 블루투스는 전파를 이용해 간단한 정보 교환을 가능하게 하는 근거리무선 표준기술이다. 2402~2480MHz의 주파수를 이용해 무선 이어폰으로 데이터를 전송한다. 보통 학생의 프로젝트에서 블루투스 모듈은 대상이 하나로 이루어진다.

예를 들면 A제품에서 블루투스를 실행하면 휴대폰과 연결되고 휴대폰의 정보는 A 제품으로 전송된다. 하지만, 해당 이어폰에서는 배터리 케이스(A)를 열면 블루투스 기능이 켜지며, 휴대폰에서 음악을 수신하는 장치는 이어폰(B)으로 대상이 일치하지 않는다. 이는 블루투스의 송신과 수신 모듈을 따로 적용한 것으로 보인다.

무선 이어폰 자체의 크기는 매우 작지만 포함하는 기능은 블루투스에 의한 정보 수신과 터치 센서, 충전단자까지 포함하여 많은 기능을 수행하고 있다. 또한, 단순히 이어폰 유닛을 보관하기 위한 케이스가 블루투스 스위치에 충전까지 겸하고 있다는 사실도 놀라울 따름이다.