#14 센서와 정보의 변환

문제 1 · OX 문제

자연에서 발생하는 빛, 소리, 압력 등 모든 변화가 전달되는 현상을 신호라고 한다.

정답: O

신호는 자연이 우리에게 건네는 날것의 재료와 같아요. 숲의 바람 소리나 햇볕의 뜨거움처럼 아직 인간이 가공하거나 해석하지 않은 모든 물리적 변화 그 자체가 바로 신호입니다.

문제 2 · OX 문제

센서가 물리량을 감지하여 갓 뽑아낸 전기 신호는 이미 0과 1로 구성된 디지털 신호 상태이다.

정답: X

센서에서 바로 나온 신호는 마치 흐르는 강물처럼 연속적인 '아날로그 전기 신호'예요. 이 신호가 반도체 회로(ADC)라는 가공 공장을 거쳐야 비로소 딱딱 끊어지는 디지털 숫자가 됩니다.

문제 3 · OX 문제

주변 환경의 빛, 온도, 습도, 압력 등은 센서가 받아들이는 입력 신호의 예시가 될 수 있다.

정답: O

센서는 세상의 모든 변화에 귀를 기울이고 있어요. 바람의 세기(운동), 공기의 농도(기체), 누르는 힘(압력) 등 모든 자연 현상이 센서에게는 소중한 정보의 재료가 됩니다.

문제 4 · OX 문제

자연의 신호를 정보로 바꾸는 과정에서 반도체 회로는 아날로그 전기 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.

정답: O

반도체 회로는 원석을 보석으로 깎는 조각가와 같아요. 물결치듯 들어온 전기 신호를 0과 1이라는 정교한 숫자의 배열로 다듬어 주는 핵심적인 변환 장치(AD 변환기) 역할을 수행합니다.

문제 5 · OX 문제

지진파가 발생하여 땅을 통해 전달되는 현상은 그 자체로 가공이 끝난 정보에 해당한다.

정답: X

지진파는 자연이 보내는 날것의 '신호'일 뿐이에요. 이 신호를 잡아서 분석한 뒤, 어디서 지진이 났는지(진원 위치)를 찾아내야 비로소 우리가 쓸 수 있는 '정보'가 됩니다.

문제 6 · OX 문제

센서를 통해 변환된 디지털 신호는 컴퓨터나 스마트폰 같은 기기에서 저장, 분석, 전송될 수 있다.

정답: O

디지털로 변신한 신호는 이제 컴퓨터가 아주 좋아하는 음식이 되었어요. 이 숫자의 배열들을 메모리에 담아두거나(저장), 계산하거나(분석), 멀리 보낼 수(전송) 있게 됩니다.

문제 7 · OX 문제

돌고래가 낸 초음파가 장애물에 맞고 돌아와 돌고래에게 감지되는 것은 신호를 수용하는 과정이다.

정답: O

돌고래는 자기만의 생체 센서를 가지고 있는 셈이에요. 초음파라는 소리 신호를 쏘고 돌아오는 메아리를 받아들여 세상을 파악하는 첫 단계인 '수용' 과정을 거치는 것입니다.

문제 8 · OX 문제

태양 에너지가 빛의 형태로 지구에 도달하는 것은 정보가 전달되는 과정이다.

정답: X

태양 빛은 아직 읽지 않은 편지 봉투와 같아요. 그 안의 내용(온도, 구성 물질)을 분석하여 알기 전까지 빛은 에너지를 실어 나르는 매개체인 '신호'일 뿐입니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

자연에서 발생한 신호를 측정하고 분석하여 우리에게 의미 있는 형태로 만든 결과물을 ( )라고 한다. (2글자)

정답: 정보

요리가 완성되어 식탁에 올라온 상태를 상상해 보세요. 신호라는 재료를 잘 가공하여 인간에게 가치를 부여한 완성품이 바로 정보입니다.

문제 10 · 빈칸 채우기

자연의 물리적인 변화를 감지하여 전기에너지 형태의 신호로 바꾸어 주는 장치를 ( )라고 한다. (2글자)

정답: 센서

기계가 바깥 세상을 느낄 수 있도록 해주는 전자 눈이나 전자 귀 역할을 하는 장치입니다. 자연의 자극을 전기의 떨림으로 바꿔주죠.

문제 11 · 빈칸 채우기

센서에서 주변 환경의 자극을 받아들이면, 이를 통해 흐르는 ( ) 신호로 변환하여 반도체 회로로 전달한다. (2글자)

정답: 전기

기계는 밥을 먹듯 전기를 먹고 살아요. 자연의 변화도 기계가 이해하려면 전선의 흐름인 전기에너지로 먼저 바뀌어야 반도체 회로가 처리할 수 있습니다.

문제 12 · 단답형

센서에서 출력된 아날로그 전기 신호를 0과 1의 조합인 디지털 신호로 최종 변환해 주는 핵심 부품은 무엇인가? (3글자)

정답: 반도체

전자 기기의 뇌 속에서 논리적인 계산을 통해 신호를 숫자로 바꿔주는 아주 작은 일꾼들의 집합체입니다. 주로 반도체로 만든 집적 회로가 이 일을 하죠.

문제 13 · 단답형

디지털 신호에서 전류가 흐르는 유무나 스위치의 켜짐/꺼짐 상태를 숫자로 나타낼 때 사용하는 체계는? (3글자)

정답: 이진수, 이진법

네/아니오로만 대화하는 아주 단순하지만 강력한 규칙입니다. 0과 1만을 사용하여 복잡한 정보를 모두 표현하는 컴퓨터의 기본 언어입니다.

문제 14 · 단답형

센서는 주변환경에서 빛, 온도, 습도, 운동, 압력 등과 같은 신호를 받아들이는데 이것은 어떤 형태의 신호인가? (4글자)

정답: 아날로그

자연은 뚝뚝 끊어지지 않아요. 놀이터의 미끄럼틀처럼 부드럽게 이어지는 곡선의 흐름을 아날로그라고 합니다. 우리가 느끼는 기온이나 빛의 밝기가 모두 이 형태입니다.

문제 15 · 보기 선택

센서가 받아들이는 신호에 대한 설명으로 옳은 것을 <보기>에서 모두 고르시오．

• ㄱ. 센서는 빛, 온도, 습도 등 다양한 물리량을 동시에 또는 개별적으로 받아들일 수 있다.
• ㄴ. 센서에 입력되는 자연의 신호는 대부분 값이 뚝뚝 끊어지는 디지털 형태이다.
• ㄷ. 신호는 인간의 감각 기관으로 느끼지 못하는 영역(적외선, 초음파 등)도 포함한다.

정답: ㄱ, ㄷ

센서는 종류에 따라 사람이 못 느끼는 적외선이나 초음파도 정밀하게 잡아낼 수 있어요(ㄱ, ㄷ). 하지만 자연의 신호는 계단처럼 끊어지는 디지털이 아니라, 부드러운 곡선 형태의 '아날로그'임을 잊지 마세요!(ㄴ: X)

문제 16 · 객관식

자연의 신호가 디지털 정보가 되는 과정을 올바르게 나열한 것은?

• ① 신호 수용 → 저장 및 분석 → 전기 신호 변환 → 디지털 신호 출력
• ② 신호 수용 → 전기 신호 변환 → 디지털 신호 변환 → 저장 및 분석
• ③ 저장 및 분석 → 신호 수용 → 디지털 신호 변환 → 전기 신호 변환
• ④ 디지털 신호 변환 → 신호 수용 → 전기 신호 변환 → 저장 및 분석
• ⑤ 전기 신호 변환 → 디지털 신호 변환 → 신호 수용 → 저장 및 분석

정답: ②

정보화 공정을 차근차근 따라가 볼까요? 먼저 자연의 자극을 받고(수용), 센서가 전기를 만들고(전기 변환), 반도체가 숫자로 번역한 뒤(디지털 변환), 마지막으로 컴퓨터가 활용(저장/분석)하는 ②번이 완벽한 순서입니다.

문제 17 · 객관식

센서가 감지하는 자연의 신호와 그로부터 얻을 수 있는 정보의 연결로 적절하지 않은 것은?

• ① 태양의 빛 — 태양의 구성 물질
• ② 지진파 — 진원의 위치
• ③ 인체의 적외선 — 체온 분포
• ④ 돌고래의 초음파 — 먹이의 위치
• ⑤ 우주의 빛 — 외계인의 대화 내용

정답: ⑤

우주에서 오는 빛(신호)을 스펙트럼으로 분석하면 별의 성분은 알 수 있지만, 아직 외계인의 구체적인 대화 내용(정보)까지 알아낼 과학적 근거는 없어요. 상상력은 좋지만 과학적 정보 도출로는 ⑤번이 부적절합니다.

문제 18 · 객관식

신호 처리 과정에서 반도체 회로가 수행하는 역할로 가장 적절한 것은?

• ① 자연의 신호를 직접 발생시킨다.
• ② 전기 신호를 0과 1의 디지털 신호로 바꾼다.
• ③ 디지털 정보를 종이 문서로 출력한다.
• ④ 사람이 직접 감각으로 신호를 느끼게 해준다.
• ⑤ 신호를 측정하기 위해 물리적인 힘을 가한다.

정답: ②

반도체 회로는 스마트한 '번역기'예요. 센서가 보내온 아날로그 전기의 떨림을 컴퓨터가 이해할 수 있는 0과 1이라는 숫자의 언어로 정교하게 바꿔주는 ②번 역할이 핵심입니다.

문제 19 · 객관식

센서 기술이 발달함에 따라 얻을 수 있는 긍정적인 효과로 거리가 먼 것은?

• ① 인간 감각의 한계를 넘어 정밀한 측정이 가능해진다.
• ② 자연 현상을 수치화하여 객관적인 정보를 얻을 수 있다.
• ③ 신호를 정보로 변환하는 과정에서 인간의 주관적 오류를 줄인다.
• ④ 자연 신호를 변환 과정 없이 100% 완벽하게 보존할 수 있다.
• ⑤ 재난(지진 등) 신호를 빠르게 분석하여 피해를 줄일 정보를 제공한다.

정답: ④

아날로그를 디지털 숫자로 바꿀 때는 '양자화'라는 과정을 거치는데, 이때 미세한 곡선을 숫자로 다 담지 못해 생기는 아주 작은 '정보 손실'이 필연적이에요. 100% 완벽 보존은 이론적으로 불가능한 ④번이 정답입니다.

문제 20 · 객관식

다음 중 신호가 정보로 변하는 원리가 적용된 사례가 아닌 것은?

• ① 온도 센서가 기온을 재서 화면에 숫자로 보여준다.
• ② 지진계가 땅의 떨림을 기록하여 진앙지를 계산한다.
• ③ 마이크가 목소리를 잡아서 컴퓨터 파일로 저장한다.
• ④ 거울이 내 얼굴을 있는 그대로 반사하여 보여준다.
• ⑤ 열화상 카메라가 체온을 측정하여 높은 사람을 선별한다.

정답: ④

거울은 들어온 빛을 단순히 튕겨내는 물리적 '반사'일 뿐이에요! 이걸 숫자로 바꾸거나 분석해서 새로운 데이터를 만들어내는 '정보 처리' 과정이 없으므로 ④번은 정보화 사례가 아닙니다.