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[지식더하기] 에어팟의 모든것

10월 16일 업데이트됨

애플은 아이폰, 맥북, 아이패드 등 다양한 제품을 선보이며 세계 경제에서 빠지면 안되는 세계젹인 기업이 되었다. 이러한 애플은 2016년 12월 13일 매우 파격적인 제품을 출시하게 된다. 바로 에어팟이다. 반응은 매우 폭발적이었고 미국 무선이어폰 시장의 26%의 점유율을 차지하였다. 그 후 올해 에어팟 2세대를 출시하게 된다. 이렇듯이 많은 사람이 애용하고 있는 에어팟에는 어떠한 기능이 있고 어떠한 물리적 원리를 통해 작용하는 지를 알아보자.



블루투스


첫번째 소개할 에어팟의 기능은 블루투스 기능이다. 블루투스 기능은 1994년 에릭슨이 최초로 개발한 근거리 무선통신 기술이다. 그러면 이러한 블루투스는 어떠한 원리를 가지고 있을까? 블루투스의 무선 시스템은 ISM(Industrial Scientific and Medical)를 이용하고 주파수 대역은 2402~2480MHz를 사용한다.(총 79개의 채널)(원래 2400~2483.5MHz 인데 주파수의 간섭을 막기 위해서 위아래의 주파수 범위는 사용하지 않는다고 한다.) ISM이란 산업, 과학, 의료용으로 할당된 주파수 대역으로 전파의 사용의 허락을 받지 않아도 된다. 이러한 많은 장점을 지니고 있기 때문에 저전력 전파를 발산하는 기기에서 많이 사용한다. 또 블루투스는 여러 다른 시스템과 공통되는 주파수 영역을 사용하기에 간섭이 일어날 수 도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 고안한 방법을 주파수 호핑(도약)이라고 한다. 주파수 호핑 기술이란 여러 채널을 특정한 패턴에 따라 빠르게 이동하면서 소량을 데이터를 이동하는 방법이다. 이러한 호핑을 할 때 사용하지 않는 스펙트럼을 찾아 주파수 사용을 회피한다. 블루투스는 79개의 채널을 1초당 1600번 호핑을 한다고 한다. 블루투스 통신을 구성하는 기기는 총 두가지가 있는데 이 기기를 각각 마스터 기기와 슬레이브 기기라고 한다. 마스터 기기가 생성하는 주파수 호핑에 슬레이브 기기가 동기화를 하게 된다면 통신이 이루어지게 되는 것이다. 10m 이내의 거리에서 최대 7개의 슬레이브에 접속을 할 수 있다. 또 에어팟의 장점으로 아이폰과의 빠른 페어링 기술이 있는데 페어링 기술이란 블루투스 연결을 하기위해서 수동으로 블루투스 장치의 정보를 수동을 등록하는 기술을 말한다.



스피커

두번째로 설명할 에어팟의 기능은 스피커이다. 스피커란 전자신호를 음성으로 변화 시키는 장치를 말한다. 스피커에도 다양한 스피커가 존재하는데 이번에 소개하려고하는 스피커는 동전형 스피커이다. 동전형 스피커는 영구자석의 자기장 내에 있는 보이스코일에 전류를 흐르게 하여 전자기력이 발생하여 코일이 운동을 하여 소리를 내게 되는 원리이다.



마이크


세번째는 마이크이다. 마이크 중에서도 에어팟만의 차별적인 특징이 있는데 바로 빔포밍 마이크이다. 먼저 마이크의 원리에 대해서 알아보자면 스피커와 반대라고 생각하면 된다. 공기의 압력변화를 트랜스듀서를 이용하여 전기신호로 바꾸는 장치를 마이크라고 뜻한다. 이러한 마이크에도 그 작동원리에 따라 다양한 마이크가 존재한다. 압저항 효과를 이용하는 저항성 마이크, 광섬유를 이용하는 광섬유 마이크등 많은 종류의 마이크가 있다. 그러면 이제 빔포밍 마이크에 대해 알아보자. 빔포밍 마이크를 실현하기 위해서는 2개의 마이크가 필요합니다. 이 2개의 마이크가 받아들이는 소리를 가지고 더하고 방향에 대해 인식을 하면서 최종적으로 특정 소리 즉 우리의 목소리만 마이크에서 인식을 하게 됩니다. 사용자들의 평으로는 아직 미완성이라고 하지만 그래도 발전만 된다면 매우 유용한 기술이 될 것 이다.



충전


네번째는 에어팟의 충전 방식이다. 에어팟의 충전 방식은 먼저 에어팟 케이스에 충전을 한 뒤 에어팟을 케이스에 넣으면 충전 케이블에 의해 에어팟이 충전된다. 또 에어팟에는 무선 충전 케이스가 존재하는데 무선 충전원리에 대해서 알아보자. 충전 패드에서 자기장을 형성하여 케이스 안에 있는 코일에 자기장이 형성되며 생기는 자속의 변화에 의해 전압이 유도된다. 전압이 유도 되어 케이스 안의 축전기에 전하가 쌓이면서 무선 충전이 되는 것이다.





필요한 피직스 2019 여름호


작성자:19-097 정의택

분야: 전자공학


참고문헌:

[1] 중앙일보 - 무선의 자유를 주는 블루투스, 그것이 알고 싶다

https://news.joins.com/article/22044720

[2] 디지털컨텐츠학과 - 임베디드 시스템 블루투스

file:///C:/Users/user/Downloads/97%202%EC%9E%A5.%20%EB%B8%94%EB%A3%A8%ED%88%AC%EC%8A%A4%20(1).pdf

[3] 위키백과 - 스피커

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%8A%A4%ED%94%BC%EC%BB%A4

[4] 네이버 블로그 - 마이크 원리

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=iotsensor&logNo=220298834617&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

[5] 골수공동이의 탐구실 - 에어팟에 마이크가 2개 있는 이유 – 빔포밍 마이크의 동작

http://donghyun53.net/%EC%97%90%EC%96%B4%ED%8C%9F%EC%97%90-%EB%A7%88%EC%9D%B4%ED%81%AC%EA%B0%80-2%EA%B0%9C-%EC%9E%88%EB%8A%94-%EC%9D%B4%EC%9C%A0-%EB%B9%94%ED%8F%AC%EB%B0%8D-%EB%A7%88%EC%9D%B4%ED%81%AC%EC%9D%98-%EB%8F%99/

[6] belkin - 무선 충전의 작동 원리는 무엇일까요?

https://www.belkin.com/kr/resource-center/wireless-charging/how-it-works/


이미지:

[1] 애플 공식 에어팟 구매

https://www.apple.com/kr/shop/select-airpods

[2] 유튜브 - 애플 에어팟 광고 Apple AirPods Commercial: Marian Hill - Down

https://www.youtube.com/watch?v=hw8fQbnl62M

[3] 위키백과 - 블루투스

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B8%94%EB%A3%A8%ED%88%AC%EC%8A%A4

[4] 기글하드웨어 -애플 에어팟 분해

https://gigglehd.com/gg/mobile/604939

[5] Hello World! - 에어팟 2세대, 헬스 기능과 무선충전 지원 예정!

https://creasy.tistory.com/2366

[6] 골수공동이의 탐구실 - 에어팟에 마이크가 2개 있는 이유 – 빔포밍 마이크의 동작

http://donghyun53.net/%EC%97%90%EC%96%B4%ED%8C%9F%EC%97%90-%EB%A7%88%EC%9D%B4%ED%81%AC%EA%B0%80-2%EA%B0%9C-%EC%9E%88%EB%8A%94-%EC%9D%B4%EC%9C%A0-%EB%B9%94%ED%8F%AC%EB%B0%8D-%EB%A7%88%EC%9D%B4%ED%81%AC%EC%9D%98-%EB%8F%99/




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