진성고등학교에서 진행한 블루투스 스피커 제작 수업.
진성고등학교에서 블루투스 스피커를 직접 만들어 소리를 내 보는 수업을 했습니다.
휴대폰에서 눌린 재생 버튼 하나가 스피커에서 소리가 되기까지 거쳐야 하는 단계가 네 개입니다. 보내고, 풀고, 바꾸고, 키운다.
이 네 단계를 순서대로 짚으면서 조립합니다. 그래서 마지막에 소리가 났을 때 학생들이 “됐다”가 아니라 “여기까지 왔다”고 말합니다.
운영 개요
학교 · 진성고등학교
주제 · 소리와 주파수 · 무선 전송과 신호 변환 · 증폭 회로와 조립
시간 · 2차시 80분 또는 3차시 120분
장소 · 일반 교실 (1인 1책걸상, PC 불필요)
소리는 밀렸다 당겨지는 공기다
도입은 소리 자체를 다시 봅니다. 소리는 물질이 아니라 공기가 촘촘해졌다 성겨졌다 하는 변화입니다.
말로만 하면 안 와닿아서 화면에 파형을 띄웁니다. 그리고 학생들이 직접 목소리를 내 봅니다. 낮은 소리를 내면 파형이 넓게 늘어지고, 높은 소리를 내면 촘촘해집니다.
여기서 주파수와 파장이 한 번에 정리됩니다. 높은 소리는 빨리 떨리고 그만큼 파장이 짧다. 교과서에서 외우던 문장이 자기 목소리로 확인되는 순간이라 반응이 좋습니다.
자기 목소리의 파형을 화면으로 확인합니다.
높은 소리와 낮은 소리의 파형을 견줍니다.
공기를 그대로 보낼 수는 없으니까
다음 질문이 핵심입니다. 소리가 공기의 떨림이라면, 휴대폰은 스피커에 공기를 보내는 걸까요?
당연히 아닙니다. 보내는 건 숫자입니다. 소리를 아주 짧은 간격으로 잘라서 세기를 숫자로 적어 둔 것이 우리가 듣는 음악 파일이에요.
이 숫자 뭉치를 무선으로 보냅니다. 그런데 그대로 보내기엔 양이 많아서 줄여서 보냅니다. 줄이는 방식이 코덱이고, 어떻게 줄이느냐에 따라 받은 쪽에서 되살린 소리가 달라집니다.
학생들이 이 대목에서 자주 묻습니다. “그럼 무선은 유선보다 음질이 나쁜 거예요?” 좋은 질문이라 그대로 이어 갑니다. 줄였다가 되살린 것과 원래 것이 완전히 같을 수는 없다는 이야기까지요.
숫자를 다시 떨림으로
스피커가 받은 것은 숫자입니다. 그런데 진동판을 밀려면 연속으로 변하는 전기가 필요합니다. 이 사이를 잇는 부품이 DAC예요.
계단처럼 뚝뚝 끊긴 숫자를 매끄러운 파형으로 되돌리는 일. 이걸 그림으로 보여 주면 학생들이 바로 이해합니다.
문제는 이렇게 나온 신호가 너무 약하다는 것입니다. 진동판을 흔들 힘이 없어요. 그래서 앰프가 붙습니다.
여기서 실습이 하나 붙습니다. 앰프 없이 연결해 보게 하는 거예요. 귀를 바짝 대면 아주 작게 들립니다. “소리가 안 나는 게 아니라 작았던 거네요”라는 말이 나오면 증폭이 왜 필요한지 설명이 끝난 겁니다. 스피커에 왜 따로 전원이 필요한지도 같이 풀립니다.
신호를 바꾸고 키우는 부분을 직접 연결합니다.
코일과 자석이 밀어내는 공기
마지막이 조립입니다. 스피커 유닛 안은 생각보다 단순해요. 코일, 자석, 진동판.
코일에 전기가 흐르면 자석과 밀고 당깁니다. 그 힘으로 진동판이 앞뒤로 움직이고, 그게 앞의 공기를 밀어냅니다. 처음에 본 공기 밀도의 변화가 여기서 다시 나옵니다. 수업이 한 바퀴 돌아 제자리로 오는 구조예요.
통을 만드는 것도 그냥 껍데기가 아닙니다. 뒤로 나가는 소리가 앞으로 돌아와 부딪히면 낮은 소리가 사라집니다. 같은 부품이라도 통에 넣느냐 안 넣느냐로 소리가 확 달라진다는 걸 그 자리에서 비교해 봅니다.
코일과 자석, 진동판을 순서대로 맞춥니다.
통에 넣기 전과 후의 소리를 비교합니다.
각자 고른 곡을 자기 스피커로 틀어 봅니다.
수업을 마치며.
담당 선생님이 자주 묻는 것
Q. 물리 시간과 연계할 수 있나요?
연계가 잘 됩니다. 파동·주파수·전자기력이 한 번에 나오는 주제라 물리 단원과 붙여 운영하신 사례가 많습니다. 다룬 단원을 알려 주시면 그 용어에 맞춰 설명합니다.
Q. 납땜을 하나요?
학교 여건에 맞춰 조정합니다. 납땜 없이 커넥터로 연결하는 구성이 기본이고, 실습 경험이 있는 반이면 납땜 구성으로도 진행합니다.
Q. 만든 스피커는 가져가나요?
회차 구성에 따라 다릅니다. 소장형으로 원하시면 미리 말씀해 주세요. 그에 맞춰 준비해 갑니다.
프로그램 문의 · 출강 일정 확인
선생님, 아래 세 가지만 알려주시면 프로그램 제안서와 견적을 보내드립니다.
1. 대상 학년과 인원
2. 희망 일정과 차시
3. 실습 공간 여건 (교실 형태, 컴퓨터실 여부, 콘센트)
전화 · 070-8064-0829
메일 · hyedu0829@gmail.com (제안서·견적 요청은 메일이 빠릅니다)
프로그램 목록 · https://hyedu.kr/ko/programs
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