이 홈 실험을 통해 나만의 레이저 사운드 송신기를 만들 수 있습니다.
고등학교 화학 교사이자 유튜브 크리에이터인 필은 작은 태양광 패널이 스피커에 연결된 상태에서 빛을 받자 희미한 소리를 내는 것을 발견했습니다. 이를 통해 그는 태양광 패널을 수신기 역할을 하도록 활용하여 빛을 이용해 소리를 무선 전송할 수 있다는 것을 추론했습니다. 이에 필은 자신의 아이패드, 태양광 패널, 그리고 저가형 스피커를 활용해 무선 송신 장치를 제작하고, 그 과정을 유튜브 채널에 공유했습니다.
가장 먼저 필이 한 일은 아이패드의 오디오 신호를 증폭하는 앰프를 제작하고, 이를 LED 조명에 연결한 것입니다. 두 장치 모두 9볼트 배터리로 전원을 공급받았습니다. 재생 버튼을 누르자 조명의 밝기가 변화했는데, 이는 LED가 아이패드로부터의 전압 변화 형태로 데이터 펄스를 수신하고 있음을 의미했습니다. 필은 앰프의 전압 출력을 측정했고, 이 값이 실제로 음악과 동기화됨을 확인했습니다.
필은 태양광 패널과 스피커 조합을 조명 근처에 배치하여 테스트했고, 아이패드의 음악이 재생되었습니다. 다만 한계점도 있었습니다. 이 장치를 전구로부터 몇 인치만 멀리 이동시켜도 음향의 세기가 거리에 따라 역제곱의 법칙(광도 강도가 근원으로부터의 거리 제곱에 반비례하여 감소함)에 따라 급격하게 약해지는 것입니다.
오픈 소스 레이저 각인기, 조립 완료 기준 $64에 판매
광학 장치, 빛을 통해 최대 25Gbps 속도로 데이터 전송, 초저지연 및 최대 25킬로미터 범위 구현
유럽, 정지궤도 위성과 항공기 간 기록적인 기가비트 초당 데이터 전송 달성
이 문제를 해결하기 위해 필은 LED를 빛을 더 작은 영역에 집중시키는 저가형 빨간색 레이저 다이오드로 교체했습니다. 그리고 레이저를 거실을 가로질러 몇 피트 거리에 비추었습니다. 그 후, 아주 작은 태양광 패널과 스피커 조합을 이 레이저 경로를 따라 배치하자 음악이 상당히 명료하게 재생되기 시작했습니다. 물론, 깨끗한 사운드의 하이파이(Hi-Fi) 급은 아닐 수 있지만, 노래 가사가 충분히 이해될 정도의 음질이었습니다.
실제로 이 기술은 획기적인 수준은 아닙니다. 군대는 이미 1970년대부터 레이저를 이용해 장거리 무선 통신을 수행해 왔으며, 이 기술은 2000년대에 들어와 민간 영역으로 진출했습니다. 이는 광섬유 케이블을 설치하기 비실용적인 지역에서 고속 통신망을 구축하는 데 기여했습니다.
그럼에도 불구하고, 이 기술은 필연적으로 제약사항을 가지고 있습니다.
반면, 이 기술의 발전은 다음과 같은 잠재적 개선 영역을 제시합니다.
궁극적으로 이처럼 기술적 이해도를 높이는 것은 미래 연구 개발 방향을 제시하며 더 나은 인류 문명의 발전에 기여할 것입니다.