모터를 자유자재로 제어하는 비밀 찾기

평범한 모터에 숨겨진 능력, 직접 써보고 싶은가요? 오늘은 3D프린터·드론·카메라 짐벌에서 쓰이는 모터의 정밀 제어 원리와, 실제로 나만의 특별한 오디오 볼륨 조절기를 만드는 과정을 쉽고 재미있게 소개합니다.

모터는 왜 "딸깍딸깍" 움직일까?

'모터'는 전기를 써서 자석 또는 자석이 달린 링을 돌리는 기계예요. 대부분은 일정한 속도로만 뱅글뱅글 돌거나, 정해진 몇 군데에서만 멈출 수 있어요. 이 때문에 천천히 움직일 때는 "덜컥덜컥" 거려서 원하는 부드러운 움직임이 잘 나오지 않죠. 예를 들어 프린터의 노즐이나 드론의 팬이 매끄럽게 멈추지 못하는 거예요.

특별한 짐벌이 주는 '부드럽게 멈추는' 경험

카메라 짐벌에서는 왜 모터가 정말 부드럽게 움직일까요? 바로 '필드 오리엔티드 제어(Field-Oriented Control, FOC)' 덕분이에요. 이 방식은 자석을 원하는 위치에 잡아두면서 두 코일에 적절하게 전류를 흘려, 마치 자석이 "양쪽에서 줄다리기" 할 때처럼 미세하게 움직여요. 덕분에 완전 멈춘 상태에서도 아주 부드럽게 원하는 각도로 움직일 수 있답니다.

직접 만드는 초정밀 볼륨 조절기

이 기술을 '현실'로 써보기 위해 어떻게 만들까요? 라즈베리파이 피코(Pi Pico) 같은 작은 컴퓨터, 모터 드라이버, 자석 각도 측정 센서(마그네틱 인코더), 그리고 브러시리스 짐벌 모터만 있으면 돼요. 조립할 때는 3D프린터로 딱 맞는 부품을 만들어서 센서와 모터가 잘 붙도록 설계해야 하고, 실수로 잘못 측정하면 다시 만들어야 하니 꼼꼼히 확인해야 하죠!

다음은 간단한 코드 예시예요. 오픈소스인 Simple FOC 라이브러리를 설치하면 아래처럼 모터를 제어할 수 있습니다:

#include <SimpleFOC.h>
Motor motor;
void setup() {
  motor.init();
}
void loop() {
  motor.move(target_position); // 원하는 각도로 이동
}

소프트웨어로 '딸깍' 감각을 구현하기

아날로그 볼륨 노브의 "딸깍딸깍"하는 감각을 좋아하는 사람 많죠? 실제 기계로 만드는 대신, 소프트웨어에서 'detent(디텐트, 걸리는 위치)'를 여러 개 만들면, 모터가 자연스럽게 이 위치에 붙어서 클릭하는 느낌을 줍니다. 예를 들어 한 바퀴에 8~50개 디텐트를 설정해 원하는 만큼 부드럽거나 단단한 촉감을 만들 수 있어요.

컴퓨터와 '모터 노브' 연결하기

이 노브로 컴퓨터 볼륨을 조정하고, 반대로 소프트웨어에서 볼륨을 바꾸면 노브도 따라 움직이면 정말 스마트하겠죠? 파이썬을 이용해 컴퓨터의 볼륨을 읽고 바꾸고, USB로 노브와 데이터를 주고받으면 실현할 수 있습니다. 노브를 돌렸을 때만 볼륨이 변하는지, 또는 시스템에서 바뀌었는지도 꼼꼼히 체크해야 서로 싸우지 않아요.

마무리

모터를 정밀하게 제어하면 단순히 바퀴만 돌리는 게 아니라, 실제로 손끝에서 "느껴지는" 다양한 스마트 도구를 만들 수 있습니다. 호기심을 갖고 직접 실험해보면, 전자·기계·프로그래밍이 하나로 연결되는 놀라운 체험을 할 수 있어요. 꼭 따라 해보고, 다양한 일상 속에 적용해보세요!

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출처 및 참고 :