의미있는 메시지 전달 - 광섬유 램프
대륙간 신호 전달, 해저 신호 전달에도 사용되고 있는 광섬유를 소개합니다. 10월 28일, 과학선도탐구교실 수업으로 광섬유를 활용하여 개성있게 디자인한 램프를 만들어 보고, 이들을 활용한 것들을 주변에서 찾아보았습니다. 빛(light)은 파동의 특징 즉 반사, 굴절, 간섭, 회절 등의 성질을 가지고 있습니다.
이번 실험으로 광섬유의 특징을 알게 되었습니다. 광섬유는 빛의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 광학 섬유(도피관)라고도 합니다. 광섬유의 내부는 대부분이 유리로 되어있고 코어(core)라고 하는 중앙 부분 주변을 클래딩(cladding)이 감싸고 있는 이중원기둥 모양을 하고 있습니다. 그 외부에는 합성수지 피복이 입혀져 있어 충격으로부터 보호가 됩니다. 코어부분은 굴절율이 높은 유리로, 클래딩 부분은 굴절율이 낮은 유리로 되어있어 중심부 유리를 통과하는 빛이 광섬유 밖으로 빠져 나가지 않고 100% 반사되므로 에너지의 손실이 적고, 외부 환경의 영향을 많이 받지 않아 테이터를 송수신 하는데 좋은 재료로 평가받고 있다고 합니다.
실험에 앞서 주의사항을 꼭 기억해야 합니다. 광섬유를 자를 때는 되도록 한 번에 잘라 잘린 면이 고르게(평편하게)하며, 순간 접착제 사용 시 손과 다른 용품에 묻지 않게 신중해야 합니다. 완성된 램프에 불이 들어오지 않거나 전지에서 열이 많이 난다면 전기 회로를 다시 한 번 살펴 확인을 해야 합니다.
광섬유 램프를 만들기 위해서 필요한 실험키트구성에는 광섬유, 투명케이스, 전지 끼우개, 건전지, 스위치, 콘넥터, 콘넥터용 전선, 3색 LED, 빨대, 엔드캡과 준비물(순간접착제, 칼, 가위)을 갖춥니다.
광섬유 램프를 실험하는 방법은 다음과 같게 제작하면 됩니다.
1> 준비된 두 개의 콘넥터에 콘넥터용 전선을 ‘딸깍’ 소리가 날 때까지 꽂아 둡니다.
⇒하나는 검정전선, 빨간전선(LED용)
⇒또 하나는 검정전선만 2개(스위치용)
2> 투명케이스 뚜껑 중앙에 칼로 선을 1cm정도 그어 LED를 꽂을 위치를 마련합니다.
3> 스위치를 꽂을 위치를 표시하여 스위치의 다리가 꽂아지도록 칼로 1cm 정도 선을 긋습니다.
4> 콘넥터는 뚜껑 아래, LED는 뚜껑위에서 끼워 연결합니다.
⇒LED의 긴다리에는(+)에는 적색전선을, 짧은 다리에는(-)에는 흑색전선을 연결하도록 합니다.
5> 검정 전선 두 개를 끼운 스위치용 콘넥터는 뚜껑 아래에서, 스위치는 뚜껑 위에서 끼워 연결합니다.
⇒스위치는 다리가 3개이고 콘넥터는 구멍이 2개인데, 3개 중 2개에만 꽂아야 합니다.
6> LED와 스위치는 투명케이스의 뚜껑 위로, 부품은 뚜껑 밑으로 연결시킵니다.
7> 스위치를 닫아보고 LED에 불이 잘 들어오는지 확인해 봅니다.
8> 회로의 연결이 올바르다면, 전선의 연결부위에 엔드캡을 씌워 전선끼리 서로 닿지 않게 합니다.
⇒전선을 꼬아 연결한 다음 접어서 엔드캡을 씌워 줍니다.
9> 완성된 회로를 투명케이스 속에 넣고 뚜껑을 닫습니다.
10> 빨대를 약 1.5cm로 자른 다음 왼쪽 그림과 같이 뚜껑 위의 LED에 눌러 꽂아놓습니다.
11> 광섬유를 3m길이로 1개를 준비합니다.
⇒광섬유를 가위나 칼로 한 번에 잘라 단면이 최대한 매끄럽게 해야 합니다.
12> 뚜껑 위의 빨대에 광섬유들을 꽂아 채웁니다
⇒빨대에 광섬유가 가득 차 흔들리지 않도록 합니다. 30개가 적당합니다.
13> 광섬유의 방향을 손으로 만져 폭포모양, 분수모양, 무지개 모양, 바람개비 모양 등 개성있게 모양을 디자인 해 보길 바랍니다.
14> 순간 접착제를 빨대와 광섬유 부분에 떨어뜨려 광섬유를 완전히 고정시킵니다
15> 스위치를 닫아 광섬유의 끝부분에 불이 들어오는 모습이 관찰되면 됩니다.
완성된 광섬유 램프에서는 디자인한 모양대로 가장 끝부분에 반짝거리는 아름다운 불이 들어옵니다. 이런 광섬유를 활용한 것들은 생활 주변에서 인터넷 케이블, 통신 케이블, 장식용 조명, 미술, 건축, 패션 등에서 찾아볼 수 있습니다. 인공 광원의 기술과 예술이 조화를 이루어 기쁨, 축복, 희망, 아름다움 메시지를 전달해 줄 수 있기에 생일 파티와 연말 이벤트 등에 활용한다면 분위기 있는 생활길라잡이 매체가 됩니다.
잠시 기분을 바꾸고 싶을 때, 원하는 배경 그림을 아래에 두고 이 램프를 켜 보기 바랍니다. 이때 음악이 잔잔하게 들린다면 금상첨화일 것입니다.
남윤성 기자 (성남신기초등학교 / 5학년)
