손으로 터치해서 기계가 작동하는 원리는 무엇인가요?
예를 들면 스마트폰 화면이나 태블릿 화면, 아니면 집 전등 스위치 등 일상생활에서 손가락 터치로 작동하는 기계나 물건들이 많습니다. 이런건 어떤 원리로 작동하는건지 궁금합니다. 누르는 힘이 아니라 단순히 터치로만 작동하는데 어떻게 가능한건가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
스마트폰 화면, 태블릿 화면, 그리고 집 전등 스위치와 같은 터치로 작동하는 기계나 물건들은 일반적으로 용량식 터치 스크린이나 전기 접촉식 스위치와 같은 기술을 사용합니다.
용량식 터치 스크린은 전기적으로 민감한 센서로 구성되어 있습니다. 사람의 손가락은 전기적으로 전도성이 있는 물질이므로, 손가락이 터치 스크린 상에서 움직이면 센서는 손가락과의 전기적 상호작용을 감지합니다. 이를 통해 손가락의 위치와 동작을 계산하고, 그에 따라 해당 기기나 앱에서 동작을 수행합니다.
전기 접촉식 스위치는 전기 회로가 닫히는 것에 의해 작동합니다. 스위치 위에 있는 금속 표면은 전기적으로 연결되어 있는데, 손가락이 터치하면 스위치가 닫히고 전기적인 신호가 전달됩니다. 이는 스위치와 연결된 장치나 회로에 입력 신호를 전달하여 작동하게 합니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
터치스크린은 인간이 가지고 있는 미세전류를 감지함과 동시에 압전센서로 누르는 힘을 전기에너지로 변환하는 센서를 감지하며 여러 채널로 터치를 인식하게 됩니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
가장 일반적인 것 중 하나는 정전식 터치 스크린입니다. 정전식 터치 스크린은 손가락과 같은 전도성 물체가 화면을 터치할 때 디스플레이 표면의 전기장의 변화를 감지하여 작동합니다. 터치 스크린은 유리 패널에 코팅된 인듐 주석 산화물과 같은 전도성 물질의 얇은 층으로 구성됩니다. 손가락이 화면을 터치하면 전기장을 방해하여 터치 스크린 컨트롤러가 터치 위치를 결정할 수 있습니다.
그런 다음 터치 스크린 컨트롤러는 이 정보를 장치의 운영 체제로 전송하여 터치를 앱 열기 또는 웹 페이지 스크롤과 같은 특정 동작으로 해석합니다. 경우에 따라 터치 스크린이 여러 접점을 감지하여 핀치 투 줌 또는 기타 멀티 터치 제스처를 허용할 수도 있습니다.
따라서 화면을 살짝 스치듯 만져도 터치 입력이 가능(감성적인 느낌 연출)하며, 멀티 터치(여러 접촉 부위를 동시에 인식)를 지원한다. 또한 유전체(전기가 통하는 화합물)가 코팅된 액정 유리를 사용했기 때문에 화질이 저하될 염려도 없다.
안녕하세요. 김찬우 과학전문가입니다.
그럼 터치스크린의 원리를 알아보기전에 터치스크린의 방식에도 종류가 있습니다. 크게 감압식, 정전식, 적외선, 초음파 방식이 있습니다.
1. 감압식 방식
원리 : 감압식 방식은 이름에서 옅 볼수 있듯이 압력을 이용한 방식입니다.
화면 사이에는 두개의 막이 있는데, 사용자가 화면을 누르게 되면 이 전도막이 닿게되어서 전류의 변화를 감지하게 되는 방식입니다. 그렇기 때문에 압력을 줄 수만 있다면 손가락이 아니여도 모두 사용가능하게 됩니다.
장점 : 터치펜을 비롯해서 어떤것도 사용가능하기 때문에 호환성이 좋고, 원리가 간단한 만큼 제조비용도 저렴합니다.
단점 : 멀티터치가 불가능하고 비가 오거나 충격을 주게되면 쉽게 고장날 수 있습니다.
적용 : 네비게이션, PDA 등
2. 정전식 방식
원리 : 정전식 터치스크린은 사람이 가지고 있는 정전기를 이용한 방식입니다. 액정유리에 지속적인 전류가 흐르게 해주고 화면 위에 손가락이 닿게되면 전자가 접촉지점으로 끌려가게 됩니다. 그렇게하여 이를 감지하게되서 터치스크린이 작동하게 됩니다.
장점 : 멀티터치가 가능하다. 화면에 유전체 코팅을 사용하여 화질 저하 염려가 없다.
단점 : 정전식은 정전기를 이용하기 때문에 전기를 유도할 수 있는 물질이 아닌 경우 (절연체) 작동이 불가능합니다. 터치스크린 자체를 생산거하나 교체하는 비용이 큽니다.
적용 : 스마트폰, atm 등
터치스크린은 많은 분야에서 활용되고 있지만 단연 스마트폰에서 최고로 많이 활용되고 있습니다. 원래는 감압식 방식이 주를 이루었지만 멀티터치가 중요하게 되고나서 부터는 거의 모든 스마트폰이 정전식입니다.
또 이 두 방식외에 초음파방식, 적외선방식도 있습니다. 적외선 방식의 경우에는 마트의 POS기, 초음파 방식의 경우에는 전자칠판 등이 있습니다.
그럼 깊이있는 질문 감사드리며 도움이 되셨다면 추천과 좋아요 부탁드리겠습니다:)
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
스마트폰 터치 스크린은 전기적인 신호를 이용하여 손가락이나 전기적으로 도체가 되는 물체와의 접촉을 감지합니다. 대부분의 스마트폰은 용량형 터치 스크린 기술을 사용합니다.
용량형 터치 스크린은 스크린 위에 있는 전기적으로 충전된 금속 메시 패턴을 사용하여 작동합니다. 스크린은 일종의 콘덴서로서 작동하며, 손가락이나 전기적으로 도체가 되는 물체가 스크린 위에 닿으면 전기 신호가 변경됩니다. 이 변경된 전기 신호는 터치 스크린에 내장된 컨트롤러 칩에서 감지되고 분석됩니다.
터치 스크린은 일반적으로 매우 작은 전기 신호를 생성하고 감지하기 때문에 매우 민감합니다. 이러한 민감성은 스마트폰 사용자가 매우 정확하고 빠르게 입력을 할 수 있도록 도와줍니다.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
손가락 터치로 작동하는 기계나 물건은 크게 두 가지 방식으로 작동합니다. 하나는 정전식 터치 방식이고, 다른 하나는 저항막식 터치 방식입니다. 정전식 터치 방식은 손가락이나 펜의 정전기를 이용하여 작동하는 방식입니다. 화면에는 전기가 통하는 얇은 유리막이 덮여 있고, 화면 아래에는 전극이 배치되어 있습니다. 손가락이나 펜이 화면에 닿으면, 손가락이나 펜의 정전기가 유리막을 통해 전극으로 이동합니다. 이로 인해 전극 사이의 전기장이 변화하고, 이를 감지하여 터치를 인식합니다. 저항막식 터치 방식은 화면을 두 개의 전도성 필름으로 덮고, 그 사이에 압력에 의해 전기 저항이 변화하는 물질을 배치하여 작동하는 방식입니다. 화면을 누르면, 두 개의 전도성 필름이 서로 접촉하여 전기 저항이 감소합니다. 이로 인해 전기 저항의 변화를 감지하여 터치를 인식합니다
