오늘 끝나면
릴레이: 딸깍거리는 논리
- ✓릴레이가 전자석으로 접점을 여닫는 스위치라는 것을 동작 순서대로 설명할 수 있다
- ✓접점의 직렬·병렬·역접점(b접점)으로 AND·OR·NOT을 만드는 원리를 그릴 수 있다
- ✓릴레이가 왜 느리고 닳는지, 왜 진공관과 트랜지스터로 넘어갔는지 말할 수 있다
실습 미션
오른쪽 릴레이 게이트에서 모드를 바꿔가며 입력 네 가지(00·01·10·11)를 다 눌러 출력이 진리표대로 나오는지 확인해 본다.
성공 조건
- □AND에서 A와 B가 둘 다 ON일 때만 램프가 켜지는 것을 확인한다
- □OR에서 하나만 ON이어도 켜지고, NOT에서 A를 켜면 오히려 꺼지는 것을 확인한다
- □스위칭 지연 ms 표시를 보고 접점이 물리적이라 느리다는 것을 체감한다
전자석 · 접점 · 자동 논리
릴레이: 딸깍거리는 논리
전자석이 사람 손 대신 스위치를 딸깍 누른다. 이걸 엮으면 AND·OR·NOT이 된다. 사람 없이 굴러가는 첫 논리 기계의 부품이다.
전자석이 사람 손을 대신한다
릴레이는 전자석으로 여닫는 전기 스위치다. 손가락 대신 자석이 누른다.
코일에 전류를 흘리면 쇳덩이가 자석이 된다. 전류를 끊으면 자력도 사라진다.
그 자력이 옆의 쇳조각을 끌어당겨 접점을 닫는다. 딸깍.
전류를 끊으면 스프링이 도로 떼어낸다. 사람이 손을 대지 않아도 켜고 끄는 일이 저절로 일어난다.
전류를 임계치 아래로 내리면 스프링이 이겨 접점을 도로 떼어냄. 저절로 열림(0)으로 돌아옴.
접점 하나가 0과 1이 된다
접점이 닫히면 전류가 통하고(1), 열리면 끊긴다(0). 스위치 하나가 그대로 한 비트다.
전자석이 켜지느냐(입력 1) 꺼지느냐(입력 0)에 따라 출력 1과 0이 정해진다.
여기에는 두 종류가 있다. 평소 열려 있다가 당기면 닫히는 a접점, 평소 닫혀 있다가 당기면 열리는 b접점이다.
a접점은 입력을 그대로 내보내고, b접점은 입력을 뒤집어 내보낸다. 이 둘이 모든 논리의 재료가 된다.
a접점은 평소 열림 → 당기면 닫힘. 출력이 입력을 그대로 따름(1→1, 0→0).
엮으면 AND·OR·NOT이 된다
릴레이 하나는 그냥 스위치다. 여러 개를 엮으면 비로소 논리가 된다.
접점을 직렬로 줄세우면 둘 다 닫혀야 전류가 끝까지 가는데, 이것이 AND다.
접점을 병렬로 갈래지으면 하나만 닫혀도 전류가 가는데, 이것이 OR다.
b접점(평소 닫힘) 하나면 입력을 켤수록 오히려 끊기는데, 이것이 NOT이다. 이 세 가지로 어떤 계산이든 만들 수 있다.
직렬, 접점을 한 줄로. 둘 다 닫혀야 전류가 끝까지 감.
자동이지만 느리고 닳는다
릴레이는 사람 없이 스스로 켜지고 꺼진다. 그래서 처음으로 자동 계산 기계를 만들 수 있었다.
1941년 추제가 릴레이 2천여 개로 Z3를, 1944년 IBM과 하버드가 수천 개로 Mark I을 굴렸다.
그런데 접점이 진짜로 부딪히는 쇳조각이라 한 번 딸깍에 수 밀리초씩 걸리고, 쓸수록 닳고, 실제로 나방이 끼어 멈춘 적도 있다(버그의 어원).
더 빠르고 닳지 않는 스위치가 절실했다. 다음은 진공관, 그다음은 트랜지스터로 넘어간다.
- ·쇳조각이 진짜 부딪힘 → 한 번 딸깍에 수 밀리초. 트랜지스터보다 수백만 배 느림.
- ·닿았다 떨어졌다를 반복 → 접점이 닳고 눌어붙음. 수천 개 중 하나만 고장나도 멈춤.
- ·접점 틈에 나방이 끼어 멈춘 적도 있음, ‘버그(bug)’라는 말의 유래.
그래서 무접점·고속 스위치가 절실했음. 다음 강의 진공관, 그다음 트랜지스터로 넘어감.
직접 릴레이 게이트 굴려보기
스위치 A와 B를 토글하면 전자석이 접점을 당기고, 전류 경로가 켜지며 출력 램프가 점등된다.
AND·OR·NOT 모드를 바꿔가며 입력 네 가지(00·01·10·11)를 다 눌러본다.
직렬일 때는 둘 다, 병렬일 때는 하나만, 역접점일 때는 끌수록 켜진다. 앞에서 본 논리가 그대로 보인다.
스위칭 지연 ms 표시도 같이 본다. 접점이 물리적이라 느리다는 사실이 숫자로 찍힌다.
A·B 둘 다 ON이어야 ON
전류 없음, 접점이 스프링으로 떨어져 열림. 손 안 대도 자동으로 돌아옴.