인공지능형 하드웨어 만들기 두 번째 단계로, 눈에 보이지 않는 거리를 척척 재어내는 ‘초음파 센서’를 배워볼 차례입니다. 우리가 매일 타는 자동차의 후방 주차 경보기가 벽과의 거리를 감지해 ‘삐-삐-‘ 소리를 내는 핵심 원리가 바로 이 초음파 센서에 숨어 있습니다. 초등 1~3학년 아이들에게 센서의 물리적 작동 원리를 눈높이에 맞춰 재미있게 설명하고, 물체가 다가오면 소리로 위험을 알려주는 ‘안전 경보기’ 자동화 시스템을 엠블록으로 구현하는 방법을 소개합니다.
박쥐의 초음파 원리로 배우는 거리 측정 메커니즘
초음파 센서의 송신(Trig)과 수신(Echo) 블록 매핑
초음파 센서는 눈에 보이지 않고 사람 귀에도 들리지 않는 아주 높은 소리(초음파)를 이용해 거리를 측정합니다. 아이들에게는 밤눈이 어두운 박쥐나 깊은 바닷속 고래가 앞의 장애물을 피하는 방법을 예로 들어 설명합니다.
센서에 달린 두 개의 동그란 눈 중 하나는 초음파를 쏘아 보내는 입인 ‘트리그(Trig)’이고, 다른 하나는 돌아오는 소리를 듣는 귀인 ‘에코(Echo)’입니다. 입에서 나간 초음파가 앞에 있는 물체에 부딪혀 메아리처럼 돌아올 때까지 걸린 시간을 계산하면 거리를 알 수 있습니다. 엠블록에서는 복잡한 수학 공식 필요 없이 [초음파 센서 트리그 핀 9 에코 핀 10 거리(cm)]라는 하나의 블록만 가져오면, 실시간으로 센서 앞 손바닥까지의 거리가 센티미터(cm) 숫자로 변환되어 화면에 표시됩니다.
장애물이 다가오면 경보음이 울리는 안전 시스템 설계
거리 값에 따른 부저 조건문 분기 알고리즘
거리를 숫자로 읽어오는 법을 익혔다면, 이제 지난 차시에 배운 피에조 부저를 함께 연결하여 자동차 후방 경보기와 같은 안전 시스템을 코딩해 봅니다. 초음파 센서는 트리그 9번, 에코 10번 핀에 연결하고, 피에조 부저는 디지털 11번 핀에 연결합니다.
알고리즘의 핵심 논리는 연산 카테고리의 미만 부등호를 활용한 조건문 분기입니다. [만약 초음파 센서 거리(cm) < 10 이라면] 구조를 만들어, 손이나 물체가 센서 앞 10cm 안쪽으로 너무 가까이 다가왔을 때 [11번 핀에 C4 음으로 0.1박자 연주] 블록이 작동하도록 만듭니다. 물체가 멀리 있을 때인 [아니면] 칸에는 아무 블록도 넣지 않거나 소리가 꺼지도록 비워둡니다. 이 전체 코드를 [무한 반복하기]로 실행하면, 물체가 다가올 때만 경보를 울리는 똑똑한 안전 경보기가 완성됩니다. 아이들은 이 프로젝트를 통해 실생활 안전장치 속에 숨겨진 코딩의 가치를 깊이 있게 이해하게 됩니다.