“얼룩방지부터 증강현실까지!” 아이폰의 비밀을 밝혀라

귀에 휴대폰을 가져가면 화면이 꺼진다. 측면에서 돌리면 화면이 회전한다. 당신이 밖으로 나가면 당신의 위치를 찾아 정확하게 가리키고 당신의 지리적 위치를 구글 래티튜드에 게시한다. 실세계에선 트위터 사용자를 향해 가리키면 팝업 화면에서 그 사용자를 볼 수 있다.

아이폰의 모든 기능이 독특한 것은 아니지만 애플이 일부 기능을 구현하는 방식이 그렇기는 하다. 또 아이폰은 수만 개의 서드파티 애플리케이션의 토대 구실을 하는데 이들 애플리케이션 대다수는 혁신적 방식으로 내장된 기능을 활용한다.  

애플은 이 얘기에 대해 입을 열려고 하지 않고 그런 ‘마술’이 어떻게 이뤄지는지에 대해 너무 많이 알려주지 않는 쪽을 택하고 있지만 본지에서는 다양한 출처를 통해 정보를 캐내 수집해봤다.   

아이폰을 둘러싼 일부 기술의 비밀을 좀더 자세히 알고 싶다면 쭉 읽어보시길.

화면의 코팅이 먼지를 막는다

초기 세대의 아이폰은 그야말로 먼지 자석이었다. 때문에 화면은 일반적인 사용 후 더러워지곤 했다. 그러나 이 새로운 아이폰 3GS는 보호막이 있어 기름때를 막아준다. 놀랍게도 효과가 좋다. 3GS는 상대적으로 얼룩이 덜 탄다. 여전히 먼지가 쉽게 붙기는 하지만.

소형기기를 다루는 블로그 기즈모도에서는 애플의 엔지니어가 신모델의 유리에 끼운 오염흡착 방지 코팅에 대해 빌 아저씨의 과학 이야기(Bill Nye the Science Guy)에서 나온 유용한 설명을 소개했다. 이것은 일종의 부착방지제로 자동차 지붕 위의 물이 구슬모양처럼 되게 하는 자동차의 왁스 실란트와 유사하다고 빌 나이는 설명했다.  

이와 유사한 효과는 애플의 폴리머 코팅에서도 발휘돼 때가 흡착되는 것을 방지하고 결코 숨길 수 없었던 얼룩을 더 이상 달고 다니지 않아도 된다.

한동안 사용하지 않으면 화면이 어두워진다

아이폰을 잠시 사용하지 않았을 때 화면이 흐려지면서 전력을 저장한다. 게다가 이 폰을 사용하면서 보니 사용자가 태양광을 받고있는지 아니면 어둠 속에 있는지에 따라서 밝기가 조정된다.

이것이 언제 해가 지는 것을 아는 내부 시계에 기초한 시간 지정형 이벤트라고 생각하지 마라, 아니다. 뉴욕타임즈의 데이비드 포그가 2007년에 쓴 한 기고문에서 설명한 바에 따르면, 이것은 조도센서를 이용한 것이다.

광센서는 전자석의 강도를 스캔한다. 아이폰에 있는 화학을 이용한 광전지는 적외선 판독에 따라 그 전력설정을 변경한다. 광전지는 차고 위로 설치했었을 단순한 온오프 방식의 광센서보다는 주변환경 데이터를 판독하는데 있어 더 뛰어나다. 광전지는 지속적인 차이를 탐지해 사용자가 센서 위로 언제 손을 움직였는지, 언제 어두운 방에 들어가고 또는 야외로 나왔는지를 알아낸다.  

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터치 스크린

아이폰 사이트에서 애플은 터치스크린 작동 방식에 대한 약간의 실마리를 공개했다. 화면 유리 아래의 패널은 전기장을 사용해 사용자가 만지는 것을 감지한다. 이 때 패널은 이런 판독 내용을 그 아래의 LCD로 전송한다.

즉 사용자의 손가락은 전하를 변경시키고 이것이 차례로 전화기의 운영체제에 전력을 공급해 어떤 픽셀이 변경되었고 어떤 활동이 유발되었는지를 결정한다.

모든 터치 스크린 전화는 유사한 기법을 사용하지만 아이폰을 독특하게 만드는 것은 툭 치는 동작, 집는 동작 및 손가락 누름 동작에 대한 아이폰 OS의 빠른 반응 방식이다. 반응 동작이 이렇게 빠른 까닭에 고품질의 아이폰 게임을 이용한 시장이 급성장하고 있으며 이를 두고 그 무소불휘의 닌텐도 DS와 플레이스테이션 포터블와도 경쟁이 된다고 말하는 이들도 있다.

근접 센서가 작동하면 자동으로 화면이 어두워진다

아이폰을 귀로 가져가면 자동을 화면이 어두워진다. 전화로 대화할 땐 화면이 필요하지 않기 때문에 이로 인해 배터리 전력을 절약할 수 있고, 또 사용자가 실수로 종료 키를 만지는 것을 방지할 수 있다.

이 기기를 이용해 본지에서 자체적으로 실시한 직접 테스트에 따르면 적어도 두 개(혹은 세 개)의 적외선 센서가 이어스피커 주위에 위치하는 것으로 보인다. 스마트폰에 들어 있는 대개의 근접센서처럼 아이폰은 전자기장을 방출해 전화기에서 0.5인치에 떨어진 곳에 장애물이 있는지 훑는다. 센서 위로 물체를 위치시켜 이를 시험해보면 화면이 나가게 되고 물체를 멀리 두면 다시 뜬다.

‘기울이기’

기울기 특성 또는 가속도계는 이메일, 브라우저 및 기타 애플리케이션의 방향을 변경시켜 아이폰을 기울여 탱크를 오른쪽이나 왼쪽으로 이동시키는 헤비 매크 같은 게임에서 여러 모로 유용하다.

소비자 가전 분석가인 존 페디는 이 가속도계의 작동방식을 두고 “지구의 중심이 어딘지 알고, 변화를 감지하는 것이 비결”이라고 설명했다.

페디는 최초의 가속도계에는 단단하게 감은 변압기 내부에서 인접한 또 다른 변압기로 미끄러져 움직일 수 있는 작은 자기식 실린더가 있어, 한 변압기에서의 신호가 내려가고 나머지 변압기에서의 신호가 올라가게 된다고 설명한다. 이것은 선형 전압변위 변환기라고 일컬어졌다.

오늘날 다른 모든 컴퓨터 제품처럼 아이폰은 마이크로 전기기계 장치(MEMS)를 채용한다. 이런 기기에는 끝에 작은 망치 같은 블록이 있는 작은(두께 3마이크론 및 길이 125마이크론 내지 150마이크론) 폴리실리콘 암이 들어 있다.  이것은 스프링처럼 작용해 회로기판 위의 MEMS 구조를 지탱한다. 가속 때문에 이 암은 그것의 중앙 위치에서 빗나가게 된다. 예전의 전자기계 장치처럼 이 작은 덩어리의 움직임은 이 경우 축전기에 의해 탐지되고 신호가 생성된다.  

일부 게임에 있는 이 기울기 기능은 아이폰의 가속도계를 사용해 지구의 중심에 따라 방향을 변경시킨다.

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노래가 나오는지, 다른 기능이 있는지 흔들어보자

음악을 들으면서 아이폰을 흔들면 최근에 재생한 음악가의 노래나 아니면 재생목록에 있는 노래가 무작위로 흘러나온다. 데이라이트 터치 비즈니스 생산성 관리자 같은 일부 애플리케이션은 흔들기 기능을 이용해 데이터를 싱크한다. 그러나 애플리케이션에 데이터 동기화를 원한다는 것을 확실히 인식시키려면 아이폰을 제대로 강하게 흔들어야 한다.

본지에서 직접 시험해본 결과 아이폰의 흔들기 기능은 가속도계를 사용한다. 그것이 아이폰의 이동(이 경우엔 옆에서 옆으로)을 감지할 때 폰의 OS가 싱크 동작 또는 무작위 노래를 위해 API 호출을 불러들인다. 이 가속도계는 아주 예민해 흔드는 동작과 가로모드를 발신하기 위해 폰을 측면으로 돌리는 동작의 차이를 잘 안다고 페디는 설명한다.  

위성 위치 확인 시스템이 당신의 현재 위치를 찾는다

외부에 있지만 터널 속에 있지 않거나 사무실 단지 내부에 있는 것이 아닌 한, 아이폰은 내부의 GPS를 사용해 사용자의 정확한 위치를 찾을 수 있다. 내장형 GPS가 달린 스마트폰과 대부분의 기기처럼 아이폰의 수신기는 거의 일정한 신호를 전송하는 36개 정도의 일련의 궤도를 도는 위성에서 오는 신호를 판독할 수 있다.

아이폰 수신기는 위성에서 오는 데이터를 읽어 들여 전송이 얼마나 걸릴지를 토대로 위성까지의 거리를 계산한 후 사용자의 위치를 계산한다. GPS는 또 다른 GPS 신호를 수신할 때 사용자의 위치를 보다 정확하게 판단한다. 일단 아이폰이 3개의 위성 신호를 획득했으면 수신기는 사용자의 위치를 삼각 측량한다.

아이폰 마이크로폰을 사용하는 애플리케이션

리프 트롬본(Leaf Trombone) , 보코더(Vocoder) 및 유사한 애플리케이션은 사용자가 언제 노래하고 말하고 마이크로폰에 입김을 내뿜는지를 감지할 수 있다.

리프 트롬본과 보코어, 이 두 애플리케이션의 개발자에 따르면 이 둘은 기본적으로 공기 중의 분자들을 통해 움직이는 진동인 소리파동의 강도를 해석한 후 관련된 소리를 낼 수 있다. 예컨대 보코더를 이용해 부드럽게 입김을 불면서 마찬가지로 부드러운 피아노의 한 소절을 연주할 수 있고, 상대적으로 세게 불면 소리는 더 커진다. 리프 트롬본은 소리파동을 판독해 화면에 나타난 리프를 언제 움직이느냐에 따라 그에 맞는 음조를 낸다. 두 애플리케이션 모두 아이폰의 마이크로폰을 이용해 소리파동을 읽는 것이다.

리프 트롬본의 창작자이자 스탠포드 대학의 컴퓨터 음악 음향 연구소 조교수인 게 왕은 “우리는 마이크로폰에서 나오는 음의 흐름을 분석하기 위해 오디오 신호처리 알고리즘에 비중을 두고 있다”라며, “이 알고리즘은 오디오 입력의 에너지 수준 및 마이크로폰에 입김을 부는데 쉽게 사용될 수 있는 어떤 것에 신호를 보내는 조건을 추적한다”고 설명했다.

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증강현실 애플리케이션이 팝업 데이터를 보여준다

니어리스트 튜브(Nearest Tube) 와 트위터라운드(TwittARound) 같은 증강현실은 내장된 카메라를 사용해 아이폰 주위의 지역을 읽을 수 있고 사용자가 보는 것을 증강시키는 팝업 데이터를 표시한다. 예컨대 트위터라운드는 근처에 있는 트위터 사용자의상태를 보여줄 수 있어 트위터 사용자들은 어떤 사람이 상태 업데이트를 보내고 있는지를 알 수 있다.

이러한 툴은 아이폰의 여러 가지 기능에 따라 달라진다. 니어리스트 튜브 개발자에 따르면 이 애플리케이션은 사용자 아이폰의 GPS 위치를 읽어 들이고 런던에 있는 근처 기차역을 찾은 후 컴파스 데이터 및 가속도계를 판독해 사용자가 아이폰을 어느 방향으로 가리키는지를 알아냄으로써 사용자에게 그 역이 어느 방향인지를 보여줄 수 있다. 기본적으로 픽셀을 표시하기 위한 그래픽 엔진인 오픈 GL 기술은 튜브 데이터를 실시간으로 보여준다. 이 애플리케이션은 카메라 뷰 위에 오버레이를 나타냄으로써 그것이 팝업인 것처럼 보이게 한다.

니어리스트 튜브는 아이폰에서 GPS 데이터를 읽어 들여 지하철역을 찾고 사용자가 아이폰을 어느 방향으로 가리키는지를 감지해 지도를 오버레이한다.

존 브랜든은 컴퓨터 업계의 노련한 전문가로 10년 동안 IT 관리자로, 또 10년 동안 기술 저널리스트로 활동했다.2,500개 이상의 특집기사를 작성했으며 현재 컴퓨터월드에 정기적으로 기고하고 있다. editor@idg.co.kr