버스카드의 원리

 

예전에 시내버스를 이용하기 위해서는 현금, 토큰 또는 승차권을 갖고 있어야만 했다. 지금은 버스카드라는 것이 있기 때문에 일일이 승차권이나 동전을 준비하지 않아도 편리하게 이용할 수 있다. 버스카드는 일정한 금액을 미리 내고 버스를 이용할 때 버스에 설치된 단말기에 가까이 대면 선불금액에서 버스 이용금액을 깎는 형태로 버스나 지하철을 이용할 수 있다.

사람들이 일반적으로 사용하는 신용카드 같은 경우에는 검은색의 띠가 존재하지만 버스카드에는 이러한 띠를 볼 수 없다. 신용카드에 있는 검은색의 띠는 일종의 자석으로 자화가 어떤 방향으로 이루어 졌는가를 읽어 들여서 정보를 확인할 수 있다. 버스카드의 경우에 버스를 이용할 때마다 저장된 금액을 계속 깎아 내리는 작업을 해야하므로 이러한 접촉식 카드의 경우 불편한 점이 있으며, 또한 접촉식 카드는 자석 등에 가까이하면 저장된 정보가 없어질 수 있고, 오랫동안 사용하면 마찰로 인해 검은 띠가 닳을 수 있다.

얇은 버스카드에는 새끼손가락 손톱보다도 작은 반도체 칩이 들어 있다. 버스카드를 햇빛 쪽을 향하여 들고 바라보면 작은 사각형의 모습이 비치는 것을 볼 수 있다. 이것이 바로 반도체 칩이다. 이 반도체 칩은 크게 세 가지의 역할을 하고 있다. 첫 번째는 금액을 관리하는 것이다. 충전이라는 것을 통해 일정금액에 대한 정보를 저장하고, 버스를 이용할 때마다 저장된 정보의 내용을 계속 변화시키는 것이다.

두 번째는 정보의 전송이다. 위에서 말한 접촉식 카드와는 달리 버스카드는 비접촉식 카드이다. 버스에 설치된 단말기 근처에 가면 버스카드 안의 반도체 칩 내부의 정보가 단말기에 전달된다. 이것은 방송국에서 보내온 전파를 라디오가 수신하여 음악을 들을 수 있는 것과 같은 방법이다. 단지 버스카드는 방송국처럼 전파가 멀리 가지 못한다는 차이만 있을 뿐이다. 이러한 방식으로 버스카드와 버스에 설치된 단말기는 서로 정보를 주고받을 수 있다.

○ 버스카드와 전기

세 번째 역할은 전기에 관한 것이다. 반도체 칩을 동작시키고 정보를 전파를 통하여 주고받기 위해서는 전기를 사용해야 하지만, 버스카드 내부에는 건전지가 없다. 버스카드에 전지가 있다면 우리는 휴대폰처럼 주기적으로 충전을 시켜주어야 하지만 버스카드는 그럴 필요가 없다. 주위에서 보이는 버스카드충전소란 반도체 칩 내부의 금액에 관련된 정보를 변경시키는 것이지 전기를 충전시키는 것은 아니다. 버스카드에 전기를 발생시키는 원리에는 물리법칙들이 숨어 있다.




위의 첫 번째 그림과 같이 철심에 코일을 감고 코일의 양쪽 끝을 전류계에 연결한 뒤, 자석을 철심 코일 쪽으로 움직이면 각각 코일을 자르는 자력선의 움직임은 전자를 이동시켜 코일에 전류가 흐르게 된다. 코일이나 도선 주위의 자기장이 변화할 때, 코일이나 도선에 전류가 흐르는 현상을 전자유도라고 하며, 패러데이가 발견하였다.

위에서 말한 것처럼 자석이 움직이지 않더라도 두 번째 그림과 같이 자기장의 크기가 변화하면 전기가 발생할 수 있다. 각각 분리된 두 코일을 감고 한 코일에는 교류를 인가하면, 교류는 시간에 따라 전압이 변화하므로 제1코일 주위의 자기장이 시간에 따라 변하게된다. 그러면 제2코일 주위의 자기장도 변화하므로 유도 전류가 형성된다.

버스카드에서 전기를 발생시키는 방법은 이러한 원리를 이용한다. 버스에 설치된 단말기에는 제1코일이 있어서 계속 변화하는 자기장을 발생시킨다. 그리고 버스카드에는 카드의 주위를 돌린 제2코일이 있어서 단말기 가까이 다가가면 코일에 전기가 유도된다. 이때 발생되는 전기는 아주 미약하지만 반도체 칩을 동작시키기에는 충분하다. 이러한 무접촉 카드는 버스카드뿐만 아니라 신분증 등에도 이용되어 출·퇴근의 관리, 그리고 영화에서 보면 출입이 통제된 건물에 들어가기 위하여 사용되기도 한다.

 

 

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