피지컬 컴퓨팅이나 메이커 프로젝트 수업에서
“센서가 데이터를 읽고, 코딩이 반응한다”는 표현을 자주 듣습니다.
하지만 실제로는 그 과정이 눈에 보이지 않아 학생들이 이해하기 어렵습니다.
이번 글에서는 센서가 정보를 감지하고, 하드웨어가 이를 코드로 해석하는 과정을
단계별로 살펴보며, 코딩이 하드웨어를 제어하는 원리를 알아보겠습니다.
#. 센서란 무엇인가
센서는 주변의 물리적 변화를 감지하여 전기 신호로 바꾸는 장치입니다.
사람에게 눈·귀·피부가 있다면, 컴퓨터에게는 센서가 그 역할을 대신합니다.
예를 들어,
- 조도 센서: 밝기의 정도 감지
- 온도 센서: 주변 온도의 변화 감지
- 거리 센서: 사물과의 간격 계산
이처럼 센서는 환경의 변화를 숫자나 전압 값으로 바꿔 하드웨어에 전달합니다.
그 정보를 바탕으로 코드가 동작 조건을 판단하고, 결과를 출력하게 됩니다.
#. 디지털 센서와 아날로그 센서의 차이
센서가 신호를 전달하는 방식은 디지털과 아날로그 두 가지로 나뉩니다.
💡 디지털 센서
- 정보를 0과 1의 두 가지 상태 로 구분합니다.
- 전류가 흐르면 1, 흐르지 않으면 0으로 인식합니다.
- 버튼, 자기 센서, 적외선 감지기 등이 이에 해당합니다.
즉, “켜짐 또는 꺼짐”, “감지됨 또는 감지되지 않음”과 같이 이진 신호로 작동합니다.
⚙️ 아날로그 센서
- 정보를 0부터 1023까지의 연속적인 값으로 표현합니다.
- 값이 클수록 감지된 세기가 강하고, 작을수록 약함을 의미합니다.
- 조도 센서, 온도 센서, 소리 센서 등이 이에 해당합니다.
즉, 아날로그 센서는 변화의 정도를 세밀하게 표현할 수 있습니다.
예를 들어 온도 센서가 “26.5도”를 감지하면,
그 값은 0~1023 사이의 수치로 변환되어 하드웨어에 전달됩니다.
🧠 정리:
디지털 센서 → 단순한 “예/아니오” 판단
아날로그 센서 → “얼마나?”의 차이를 인식
하드웨어의 작동 원리
센서가 보낸 신호는 컨트롤러(예: 마이크로비트, 아두이노) 에 전달됩니다.
이 장치는 입력된 신호를 해석하고, 미리 작성된 코드를 바탕으로 결과를 내보냅니다.
이 과정을 단계별로 나누면 다음과 같습니다.
1️⃣ 입력
- 센서가 외부 데이터를 감지해 전기 신호로 변환
- 예: “밝기 850” 또는 “버튼 ON”
2️⃣ 처리
- 하드웨어가 코드를 읽고 조건에 맞는 동작을 선택
- 예: 만약 , 밝기 > 800 → LED 끄기
3️⃣ 출력
- 코드의 결과에 따라 LED, 모터, 화면 등 외부 장치가 반응
- 예: LED 꺼짐 또는 팬 작동
이 구조는 모든 피지컬 컴퓨팅의 기본 원리이며,
입력 → 처리 → 출력 흐름은 코딩의 논리적 사고 구조와 완전히 일치합니다.
신호가 코드로 바뀌는 단계
센서가 감지한 물리적 정보는 전기 신호로 바뀌고,
이 신호는 다시 컴퓨터가 이해할 수 있는 디지털 값으로 변환됩니다.
1️⃣ 감지 단계 — 센서가 온도·밝기·거리 등을 감지
2️⃣ 전기 신호 변환 — 감지된 물리량이 전압 값으로 바뀜
3️⃣ 디지털 변환 — 0~1023의 숫자 데이터로 변환
4️⃣ 코드 해석 단계 — 조건문(if)을 통해 논리 판단
5️⃣ 출력 실행 — LED, 모터, 소리 등으로 결과 표현
예시:
- 조도 센서가 ‘밝기 950’을 감지
- 코드: “밝기 > 800 → LED 끄기”
- 실행 결과: LED 꺼짐
이처럼 센서의 데이터는 전압 → 숫자 → 논리 → 행동의 흐름으로 바뀝니다.
코딩이 하드웨어를 제어하는 구조
하드웨어는 스스로 판단하지 않습니다.
코드가 하드웨어의 두뇌 역할을 하며,
센서로부터 전달된 데이터를 분석해 어떤 동작을 실행할지 결정합니다.
예를 들어, 마이크로비트를 이용한 간단한 프로그램을 생각해봅시다.
“온도가 25도 이상이면 LED 를 켜라.”
이 과정의 구조는 다음과 같습니다.
| 입력 | 온도 센서 | 주변 온도 감지 (예: 27도) |
| 처리 | 코드 조건문 | 27 ≥ 25 → True |
| 출력 | LED | 불빛 켜짐 |
즉, 센서는 환경을 감지,
코드는 판단을 수행,
하드웨어는 행동으로 결과를 표현합니다.
센서와 코딩의 상호작용
센서와 코드는 서로 떨어져 있는 존재가 아니라
“정보 → 판단 → 실행”의 순환 구조를 이룹니다.
이 구조를 이해하면 아이들은
“코딩이 단순히 화면 속 명령이 아니라, 세상과 연결된 기술”임을 깨닫게 됩니다.
교육적 의미
센서와 하드웨어의 작동 원리를 이해하는 것은
논리적 사고력과 과학적 탐구 능력을 동시에 길러줍니다.
1️⃣ 논리적 사고력 강화
- 입력·처리·출력의 관계를 스스로 설계하며 인과 구조를 이해.
2️⃣ 과학적 탐구력 향상
- 빛, 온도, 거리 등 물리적 개념을 실험하며 감각적 이해 확장.
3️⃣ 창의적 문제 해결력
- 코드를 통해 현실의 문제를 직접 해결하는 프로젝트 기반 학습 가능.
4️⃣ 융합적 사고 형성
- 코딩, 과학, 공학이 결합된 STEAM 교육의 중심 요소.
📌 핵심 정리
- 디지털 센서는 0과 1로, 아날로그 센서는 0~1023의 연속 값으로 정보를 표현한다.
- 하드웨어는 이 신호를 해석해 코드 조건에 따라 반응한다.
- 코드는 두뇌, 센서는 감각, 하드웨어는 몸의 역할을 수행한다.
- 피지컬 컴퓨팅은 이 세 요소가 연결된 사고의 시스템이다.
💡 정리
센서는 세상을 감지하고, 코드는 판단하며, 하드웨어는 행동한다.
이 과정은 코딩교육의 본질이자,
아이들이 세상을 논리적으로 이해하는 출발점이다.
여러분은 센서의 데이터가 코드로 바뀌는 순간, 어떤 과학적 원리가 숨어 있다고 생각하시나요?
