제타멜레온 소개

이름의 뜻

제타멜레온(Zetameleon)은 제타(zeta, ζ)와 카멜레온(chameleon)을 합친 이름이에요.

• 제타(ζ)는 감쇠비를 나타내는 그리스 문자예요. 직렬 RLC 회로에서 저항 R만 바꾸면 고유 진동수 f₀는 그대로이고 감쇠비 ζ만 바뀌어요. 이 사실이 우리 탐구에서 가장 중요한 발견이에요.
• 카멜레온은 KAIST 연구팀이 개발해 소개한 "카멜레온 AI 반도체(PDM)"에서 가져왔어요. 이 반도체는 데이터가 변하는 속도에 따라 스스로 반응 속도를 바꿔요. 우리 회로도 입력 신호의 속도에 맞춰 R(감쇠비 ζ)을 바꿔요.

그래서 이름에는 "감쇠비를 입력에 맞춰 바꾸는 회로를 미리 다뤄 보는 곳"이라는 뜻이 담겨 있어요.

이 사이트는 KAIST와 관련이 없는 고등학생 탐구 프로젝트의 연습 도구예요. KAIST 연구진의 발표 내용을 이해한 대로 RLC 회로로 흉내 내 볼 뿐, 연구 결과를 재현하거나 검증하는 것이 아니에요.

왜 만들었나요

제타멜레온은 고등학교 융합탐구 프로젝트 팀 "래디언트"가 만들었어요. 우리 팀은 데이터 변화 속도에 맞춰 반응 속도를 스스로 바꾸는 AI 반도체(PDM)의 동작을, 아두이노와 디지털 가변저항 MCP4131, 직렬 RLC 회로로 흉내 내는 탐구를 하고 있어요.

회로 실험은 부품 하나만 잘못 골라도 파형이 전혀 나오지 않아요. 그래서 실험 전에 세 가지를 미리 확인하려고 이 사이트를 만들었어요.

• R, L, C를 바꾸면 출력 파형이 어떻게 달라지는지
• 우리가 가진 부품 조합으로 진동(부족감쇠)과 과감쇠를 모두 볼 수 있는지
• 입력 속도에 따라 R을 바꾸는 동적 회로가 고정 회로보다 오차를 얼마나 줄이는지
• 부품을 브레드보드 어디에 꽂고, 두 아두이노에 어떤 코드를 올려야 하는지 (실험 준비)

실험 당일에는 정해진 시간 안에 빠뜨리지 않고 재는 것이, 실험이 끝난 뒤에는 측정값을 예측과 정직하게 비교하는 것이 중요해서 실험 순서와 분석 페이지도 함께 만들었어요.

페이지 구성

어떻게 계산하나요

회로의 미분방정식 L·di/dt = Vin − R·i − Vc, C·dVc/dt = i를 브라우저에서 직접 풀어요. 입력과 저항은 신호가 바뀌는 순간에만 바뀌기 때문에, 그 사이 구간마다 정확한 해를 구해 이어 붙여요. 이 방법은 4차 룬게-쿠타(RK4)로 아주 잘게 계산한 결과와 10⁻¹³ V 수준까지 같고, 저항이 아주 커서 계산이 불안정해지기 쉬운 경우에도 발산하지 않아요.

L = 100 mH, C = 1 µF에서 R을 100 Ω, 200 Ω, 400 Ω, 632 Ω, 1.5 kΩ으로 바꿨을 때의 오버슈트와 정착시간이 교과서 공식과 0.5%p, 10% 안에서 맞는지 확인하는 시험을 두고, 고칠 때마다 다시 돌려요. 계산 코드는 GitHub 저장소에서 누구나 볼 수 있어요.

주파수 응답 탭은 같은 회로에 사인파를 넣었을 때의 출력/입력 크기 |H| = 1/√((1−u²)² + (2ζu)²)(u = f/f₀)를 그려요. 봉우리 위치 f₀√(1−2ζ²), 높이 1/(2ζ√(1−ζ²)), −3 dB 대역폭 공식은 수치로 찾은 최댓값·교차점과 같은지 시험으로 확인했어요.

실측 분석은 어떻게 하나요

측정 파형에는 잡음이 섞여 있어서 교과서처럼 첫 두 피크만 보면 값이 흔들려요. 그래서 먼저 이웃한 점들의 차이로 잡음 크기를 어림하고, 진동이 뭉개지지 않을 만큼만 부드럽게 한 뒤 봉우리와 골을 찾아요. 진동수는 최종값을 지나는 시각들의 간격으로, 감쇠비는 봉우리 높이들을 로그로 바꿔 직선에 맞춘 기울기로 구해요. 모의 엔진으로 만든 "측정 같은" 데이터(샘플링·양자화·잡음 포함)를 넣어 원래 값과 맞는지 시험해요.

고장 찾기는 어떻게 만들었나요

기능명세서의 흔한 실수 목록(공통 접지, CS 선, P0A·P0B, 피드백 선, C 표기, MBL 집게 등)을 완성 배선에 하나씩 넣어 문제로 만들었어요. 문제마다 보이는 증상 파형은 같은 계산 엔진으로 그리고, 멀티미터 힌트는 고장 난 배선을 직접 풀어 나온 값이에요. 시험에서 13문제 모두 연결 검사기가 고장을 알아채는지, 멀티미터 값이 정상 회로와 다른지 확인해요.

배선 검사는 어떻게 하나요

실험 준비 페이지의 직접 조립하기는 꽂은 구멍 위치가 아니라 전기적 연결로 채점해요. 브레드보드에서 같은 줄로 이어진 구멍, 아두이노 핀, 부품 다리를 하나의 묶음(넷)으로 합친 뒤 정답 회로의 넷과 비교해서 빠진 연결, 합선, 저항 값, 칩 방향, 점퍼선 종류를 알려 줘요. 정답 배선은 기능명세서의 정답 netlist를 브레드보드에 옮긴 제안안이고, MCP4131 핀 번호는 제조사 데이터시트를 따랐어요.

작업대의 멀티미터는 꽂힌 회로를 직류(멈춘 상태)로 풀어요. 커패시터는 끊긴 것, 인덕터는 코일 저항만 있는 것으로 보고, 마디마다 전류의 합이 0이 되도록 연립방정식을 풀어 전압이나 두 점 사이 저항을 구해요.

3D 보기에는 three.js(MIT 라이선스)를 사이트에 함께 올려서 써요. 3D 탭을 처음 열 때만 불러오고, 외부 서버에서 받아 오지 않아요.

아두이노 코드 1~6은 설정값을 바꿔 가며 Arduino AVR 코어와 avr-gcc로 아두이노 우노(ATmega328P)용 컴파일·링크가 경고 없이 되는지 확인했어요. 코드 5가 시리얼 모니터에 찍는 CSV는 분석 페이지가 그대로 읽는지도 시험해요.

제타멜레온이 하지 못하는 것

부품은 이상적이라고 가정해요. 코일의 비선형성, 브레드보드의 기생 성분, 연산증폭기의 한계, 실제 측정 장비(MBL)의 특성은 대략적으로만 넣거나 넣지 않았어요. 그래서 제타멜레온의 그래프와 숫자는 실험 결과를 예상하는 데만 쓰고, 보고서의 측정값으로는 쓰지 않아요.

업데이트 기록

• 2026-11-01 페이지가 더 빨리 열리게 바꿈: 한 번 받은 JS·CSS는 브라우저에 저장해 두고, 메뉴와 바닥글을 HTML에 미리 넣어 화면이 밀리지 않게 했어요. 실험 준비의 고정 회로에 "아두이노 A만 쓴다"는 안내 추가.
• 2026-11-01 부품 기본값을 상품 상세 페이지로 확인한 구매품에 맞춤: 인덕터 4.7 mH 4개 직렬(18.8 mH), 전해 콘덴서 1 µF, 분압 68k·20k·10k(저항 세트에 33 kΩ 없음), 고정 R 100 Ω·470 Ω·2 kΩ. 코일 저항을 못 쟀을 때 50 Ω·100 Ω 두 경우로 쓸 C를 권하는 표, MCP4131 변종 확인 전 -502·-103 비교, 부품표에 "상세 페이지에서 확인/확인 안 됨"과 권장 값, 5색띠·인덕터 색띠 표. 빠른 신호 프리셋을 20↔300 Hz에서 20 Hz↔f₀ 근처로 바꿈. 예전에 저장한 부품 값은 새 기본값으로 바뀌고 실험 기록·메모는 남아요.
• 2026-11-01 상태바에 "기록" 추가: 회로·실험 값의 최근 변경 20개를 보고 원하는 시점으로 되돌리기(Ctrl+Z로 한 단계).
• 2026-11-01 실험 준비에 고장 찾기 모드(13문제, 증상 파형·멀티미터 힌트·직접 고쳐 보기) 추가. 모의 실험에 주파수 응답(보드선도) 탭 추가. 아두이노 코드 5(백업 로거)·코드 6(2N7000 C 스위치) 추가. 첫 방문 둘러보기, 휴대폰 아래 탭바.
• 2026-11-01 실험 순서(A~F 체크·타이머·n–R 표·파일명·탐구일지·인쇄용 기록지), 분석(실측 CSV 지표·예측 비교·원인 후보·조건별 비교), 자료실(부품 도우미·MCP4131 데이터 카드·원리·막힘 해결·용어 사전·발표 체크리스트) 페이지 추가.
• 2026-10-31 결제한 장바구니에 맞춰 실험 준비 페이지 보완. 가상 멀티미터(전압·저항), 부품 상자에 2N7000 추가, 점퍼선 기본값을 산 U자 단선으로 바꾸고 선 길이 안내, 부품표에 판매처·금액과 합계.
• 2026-10-31 실험 준비 페이지 추가. 배선도·3D·회로도로 보는 완성 배선과 12단계 조립 순서, 부품 상자에서 꺼내 직접 꽂고 검사받는 연습, 아두이노 코드 1~4 내려받기, 부품·구매 현황, 전원 넣기 전 점검표.
• 2026-10-31 첫 공개. 파형, R 스윕, 고정 vs 동적 비교, 최적 n 찾기, 부품 조합 진단, 공유 주소와 JSON·CSV 내보내기.

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