초보자도 주변에서 쉽게 구할 수 있는 물건을 이용해서 상용 수준의 작품을 만들 수 있도록 상세한 설명과 사진을 담았다. 독자들이 책에서 배운 기술을 적용해서 일상 생활에서 사용할 수 있는 새로운 DIY 제품을 응용 제작할 수 있도록 돕는 데 목적을 두고 있다. 특히 3부, '응용 작품 제작'에서는 우리 주변의 물건들을 활용해서 제작할 수 있는 여러 가지 아이디어가 담긴 예제를 자세한 설명과 함께 직접 만들어 보며 알아본다. 평소에는 그냥 지나치던 물건들에 생명을 불어넣고 새로운 가치를 만들어 내는 일은 주변을 잘 살펴보고 기존과 다르게 생각해보는 발상의 전환에서 시작한다. 여러분도 에디슨을 뛰어넘는 창의적인 발명가 또는 과학자가 될 수 있을 것이다.




★ 이 책의 대상 독자 ★



■ 과학 영재를 꿈꾸는 초.중.고등학생

■ 과학 실습을 학생에게 가르치려고 하는 교사 및 부모님

■ IT 업계로 전향하려고 하는 비전공자

■ 졸업 작품을 제작하려는 공학계열 대학생 및 고등학생

■ IoT 관련 시제품을 제작하려는 기업과 스타트업을 준비하는 직장인




★ 이 책의 구성 ★



1부, IoT와 아두이노

IoT 기술의 의의와 개요를 소개하고, IoT와 아두이노의 연관성을 배울 수 있으며 아두이노의 기본 기능과 프로그래밍하는 기초 방법을 이해할 수 있다.



2부, 아두이노와 대화하기

아두이노에서 가장 많이 활용되는 대표적인 센서, 디스플레이, 모터 등 기본 기능을 다루며, 아두이노로 소리와 모터를 제어하는 방법을 자세히 다룬다.



3부, 응용 작품 제작

1부와 2부에서 배운 내용을 바탕으로 우리 주변에서 활용할 수 있는 다양한 응용 작품을 만들어 보면서 내가 가진 아이디어를 어떻게 현실화하는지 배운다.

1부. IoT와 아두이노

1장. IoT와 아두이노
__1.1 IoT 시대
__1.2 다양한 창작물과 활용 에
____1.2.1 드론
____1.2.2 3D 프린터
____1.2.3 종이 비행기 키트
____1.2.4 LED 큐브
____1.2.5 3D 프린터로 찍어낸 노트북
____1.2.6 다양한 경진대회
__1.3 아두이노의 탄생
__1.4 아두이노의 종류
__1.5 아두이노 개발 환경
____1.5.1 아두이노 통합 개발 환경 설치
____1.5.2 아두이노 통합 개발 도구의 기본 구조

2장. 처음 사용하는 아두이노
__2.1 아두이노 개발 도구 사용
____2.1.1 기본적인 준비물
__2.2 LED 램프 깜빡이게 하기
__2.3 프로그래밍 구조 학습
__2.4 처음 해보는 아두이노 프로그래밍
____2.4.1 소스 코드 컴파일 및 업로드
____2.4.2 실행 화면
__2.5 브레드 보드 사용법

3장. 디지털 입력과 출력
__3.1 입력과 출력의 개념
__3.2 Hello World를 컴퓨터로 출력
__3.3 컴퓨터에서 특정 숫자를 입력받아 LED 램프 동작
__3.4 컴퓨터로 LED 램프 2개 조작
__3.5 스위치 버튼을 이용한 LED 램프 동작

4장. 아날로그 입력과 출력
__4.1 아날로그의 의미
__4.2 포텐셔미터 신호 받기
__4.3 아날로그 출력
__4.4 포텐셔미터로 입력받아 LED 램프 밝기 조절
____4.4.1 포텐셔미터를 아두이노와 연결

2부. 아두이노와 대화하기

5장. 다양한 센서
__5.1 센서의 의미
__5.2 기울기 센서
__5.3 적외선 모션 센서
__5.4 초음파 센서
__5.5 조도 센서
__5.6 온도 센서
__5.7 온습도 센서
__5.8 근접 물체 감지 센서

6장. 화면에 표시
__6.1 세그먼트를 이용한 카운트 표시
__6.2 8X8 도트 메트릭스를 이용한 하트 표시
__6.3 16X2 LCD에 메시지 표시

7장. 아두이노로 소리내기
__7.1 피에조 스피커를 이용한 계이름 연주
__7.2 피에조 스피커를 이용한 음악 연주
__7.3 빛의 밝기에 따라 연주

8장. 움직이는 모터
__8.1 모터의 종류
__8.2 DC 모터
____8.2.1 DC 모터 사용법
____8.2.2 실드 장착 방법
__8.3 서보 모터
____8.3.1 서보 모터 사용법
__8.4 스텝 모터

3부. 응용 작품 제작

9장. 아이언맨의 아크 원자로 제작
__9.1 하드웨어 구성
____9.1.1 아두이노 우노와 나노의 크기 비교
__9.2 소프트웨어 작성
__9.3 정리

10장. 순서 암기 게임기 제작
__10.1 하드웨어 구성
__10.2 소프트웨어 작성
__10.3 정리

11장. 승강기 제작
__11.1 하드웨어 구성
__11.2 소프트웨어 작성
__11.3 정리

12장. 클라우드에 데이터 저장하고 제어하기
__12.1 하드웨어 구성
__12.2 소프트웨어 작성
__12.3 정리

13장. 아두이노 미세먼지 측정기
__13.1 Open API 사용하기
__13.2 하드웨어 구성
__13.3 소프트웨어 작성
__13.4 정리

14장 자동차 속도 측정기 제작
__14.1 모션 감지 센서를 이용해 고정식 과속 측정기 만들기
__14.2 적외선 장애물 감지 센서를 이용해 고정식 과속 측정기 만들기

15장. 가정용 채소 재배기 제작
__15.1 하드웨어 구성
__15.2 소프트웨어 작성
__15.3 정리

16장. 손가락 전자드럼 제작
__16.1 하드웨어 구성
__16.2 소프트웨어 작성
__16.3 정리

17장. 계기 제작
__17.1 하드웨어 구성
__17.2 소프트웨어 작성
__17.3 정리

부록
A.1 참고 사이트
A.2 라이브러리 추가 방법
A.3. 프로그래밍 기본
A.4. 마이크로컨트롤러와 마이크로프로페서 비교
A.5 옴의 법칙
A.6 기본 용어 정리
A.7 스크래치를 이용해 아두이노 제어하기

★ 지은이의 말 ★

우리는 지금 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 클라우드, 딥러닝(Deep Learning), 모바일, 블록체인 등 엄청난 기술의 홍수 속에 살고 있습니다. 웹 2.0의 데이터 홍수에 이어 웹 3.0에서는 정보의 의미와 품질이 중요해지고 개인화되어 가는 새로운 흐름을 맞이하고 있습니다. 이런 데이터 기반이 기술을 DT(Data Technology)라고 부릅니다. 이런 기술들은 어느 날 갑자기 생겨난 것이 아닙니다. 한때 어디서든 컴퓨터를 사용할 수 있다는 유비쿼터스라는 말이 유행하던 시대가 있었습니다. 이에 더 나아가 모든 전자기기나 사물 간에 연결되는 M2M(Machine to Machine)으로, 그 모든 연결을 인터넷을 기반으로 정보를 수집하고 제어하는 IoT(Internet of Things)로, 요즘에는 연결 대상에 대한 제안을 한정 짓지 않는 초연결시대를 일컫는 IoE(Internet of Everything)로 그 범위를 확대해가고 있습니다.
IoT의 성장은 단지 기기 간 연결하기 위한 통신 기술에만 있지 않습니다. 수집된 방대한 데이터를 저장하기 위해 공유 인프라 형태의 클라우드 서비스 환경이 필요했고, 대량의 데이터를 분석하기 효율적으로 다루며 깊이 있는 분석을 하기 위해 빅데이터 기술도 발전했습니다. 이제 머지않아 실현될 1,000배 빠른 네트워크 5G가 도래하면 IoT로 생산되는 데이터의 시공간적 한계는 없어질 것입니다.
이런 모든 기술은 서로 순환하는 형태로 발전되고 있습니다. 가상화 기술이 분산컴퓨팅 기술로 구현되며 클라우드 기술이 발달했고, 이렇듯 저렴하고 신축성 있는 인프라 기술은 그동안 침체되어 있던 인공지능 및 머신 러닝을 발전시켜 딥러닝이나 왓슨과 같은 인지컴퓨팅이 가능하게 만들었습니다. 성능이 표준화된 x86 서버의 확대와 성숙도 높은 다양한 리눅스 운영 체제가 발달해 유닉스 서버를 대체하고 있고, 이런 서버 장비의 범용화(commodity)는 대량의 장비를 운용하는 서비스 사업자에게는 기존의 스토리지 제품, 네트워크 장비들을 대체하고 싶은 욕망을 이끌어내서 소프트웨어 기반으로 장비를 제작하는 SDx(Software Defined Anything)으로 확대되어 기존 상용제품으로부터의 독립을 시도하고 있습니다.
최근에 화두 되는 이러한 기술들은 몇 가지 특징을 가지고 있습니다. 첫 번째는 IT 기술이 활용되는 비중이 점점 커지고 산업의 경계가 허물어지고 있다는 것입니다. 기존 IT 의존도가 높았던 금융이나 가전, 반도체 등과 같은 영역 이외에도 전통적인 제조 영역인 자동차, 항공, 서비스 업종에서도 IT를 통한 변화의 폭이 커지고 있으며 법률이나 의학과 같은 전문가 중심의 영역에서도 인공지능을 통한 새로운 사례가 증가하고 있습니다. 두 번째는 기술과 산업 영역이 경계가 무너지고 기술이 다양한 방식으로 함께 활용되며 융합과 조화를 이루며 새로운 가치를 만들어 간다는 점입니다. 세 번째는 오픈소스에 기반을 두고 있다는 점입니다. 아두이노는 오픈 하드웨어라 불리는 제품군입니다.
아두이노는 IoT의 최말단을 구성하는 센서류이기도 하고, 다른 한편으로는 자동화된 로봇을 구성하는 핵심 엔진으로 동작하기도 합니다. 예전에도 마이크로프로세서를 이용해 간단한 로봇을 제작하는 사례는 많았습니다. 그러나 아두이노의 차별점은 오픈소스 플랫폼이라는 것입니다. 오픈소스는 공개의 힘으로 확대되고 성장하는 속도가 빠릅니다. 벌써 아두이노를 모방한 많은 유사 보드들이 출시돼 있습니다. 더 저렴하고 기능이 좀 더 추가된 제품들도 있습니다. 아두이노는 이러한 건전한 성장을 추구합니다. 바로 이것이 아두이노에 주목하는 이유입니다. 이미 외국에서는 소프트웨어 교육을 초등학교 공식 교과목으로 채택하고 있으며, 우리나라도 2018년 올해부터 소프트웨어 교육을 의무화했습니다. 올해 중학교 1학년으로 시작된 소프트웨어 의무교육 대상은 내년부터 초등학교 5, 6학년까지 확대됩니다. 이에 따라 컴퓨터 관련 기업, 대학, 지방자치단체 등이 주최하는 코딩 대회도 매년 늘어나는 추세입니다.
아두이노는 어린이들도 쉽게 소프트웨어와 하드웨어를 동시에 경험해볼 수 있는 도구입니다. 처음 아두이노를 접하고 나서 아두이노는 어른들이 재미있어 할만한 도구라는 생각과 더불어 어린 학생들에게도 참 좋은 학습 도구가 될 것 같다는 생각을 해봤습니다. 아이디어를 모은 저희는 소프트웨어 프로그램이나 공학 전문 지식이 없는 사람도 아두이노의 재미에 빠져볼 수 있게 도와주는 책을 함께 쓰게 되었습니다. 이 책을 쓰는 몇 개월 동안 단순히 글을 쓴다는 것 이상으로 아이디어를 모으고 실험하는 과정을 중요하게 생각하고, 가능하면 아두이노를 처음 접하시는 분들에게 도움이 될 수 있는 책이 되기를 바라며 노력했습니다.
십여 년 이상 소프트웨어 개발자로 살면서 많은 개발 프로젝트를 수행했고 다양한 개발 언어를 활용해본 경험에 비춰볼 때 아두이노에서 사용하는 프로그래밍은 난이도가 월등히 높은 것은 아니지만, 단순히 소프트웨어뿐만 아니라 직접 하드웨어 작품을 만들며 프로그래밍하는 데에서 각종 센서나 디스플레이 등 보이고 움직이는 장치들을 사용하는 또 다른 재미를 느낄 수 있었습니다. 여러분들도 쉽지만 단순하지 않은 아두이노의 가능성과 즐거움을 경험해 보시기를 기대해 봅니다.