212 DC모터 제어

DC모터 제어 과정은 전류 방향과 속도 제어, 모터드라이버 사용, 부하 테스트를 통해 바퀴형 이동 장치와 컨베이어형 구동 장치를 제작하는 과정이다.

0. 교육을 하는 이유와 궁극적인 목표

DC모터는 스마트카, 컨베이어, 팬, 이동 로봇처럼 연속 회전이 필요한 장치의 기본 구동부이다. 이 교육의 목표는 학습자가 모터를 직접 전원에 연결하는 위험한 방식에서 벗어나 드라이버 회로, PWM 속도 제어, 방향 전환, 과전류 예방, 주행 테스트를 이해하고 실전형 이동 플랫폼을 제작하게 하는 것이다.

참고한 유료형 교육 흐름

민간 로봇카 과정처럼 모터드라이버, 배터리, 바퀴, 차체 조립을 통합하는 흐름
유료 임베디드 수업처럼 PWM 속도 제어와 H-Bridge 원리를 실습으로 검증하는 흐름
메이커 캠프처럼 미니 컨베이어와 이동 로봇을 제작하며 부하와 마찰을 측정하는 흐름
전문 로보틱스 랩처럼 안전 전원, 케이블 정리, 반복 주행 테스트를 평가하는 흐름

입문 · 1일

PWM 속도 제어와 H-Bridge 이해

DC모터 제어 핵심 원리 이해

구분	세부 내용	실천·실습 방법
목표 1	PWM 속도 제어와 H-Bridge 이해	DC모터 제어에 필요한 부품의 전원, 신호, 데이터 흐름을 색상 스티커와 회로도로 구분한다. Wokwi 또는 Tinkercad Circuits에서 같은 구조를 가상 배치하고 실제 회로와 차이를 비교한다.
목표 2	안전한 전원·배선 조건을 점검한다	전원 연결 전 극성, 허용전류, GND 공통, 단락 가능성을 체크리스트로 확인한다. 멀티미터와 브레드보드 전원 레일 확인 활동으로 오작동 원인을 사전에 제거한다.
목표 3	기본 예제 코드를 읽고 수정한다	Arduino IDE 예제 스케치를 변수, setup, loop, 함수 단위로 주석 처리한다. Serial Monitor에 단계 메시지를 출력해 코드 실행 순서와 장치 반응을 연결한다.

사용 플랫폼	Arduino IDE, L298N/TB6612FNG, Wokwi, Tinkercad Circuits, Google Sheets
강사 스펙	DC모터 드라이버, 배터리 안전, 차체 조립, 주행 디버깅 지도 경험 4년 이상
수업대상	초등 고학년, 중학생, 고등학생, 피지컬컴퓨팅 입문·기초반
소요시간	6-8시간
준비물	Arduino Uno, DC모터 2개, 모터드라이버, 배터리팩, 바퀴, 차체, 스위치, 점퍼선
산출물	DC모터 제어 핵심 원리 이해 산출물, 회로도, 코드 주석본
평가방법	원리 이해 30%, 안전 점검 25%, 코드 해석 30%, 참여 15%

초급 · 2일

모터드라이버 기반 방향·속도 제어

DC모터 제어 회로·코드 기본 구현

구분	세부 내용	실천·실습 방법
목표 1	모터드라이버 기반 방향·속도 제어	DC모터 제어의 기본 회로를 조립하고 핀맵을 표준 양식으로 기록한다. 팀원이 회로도를 보고 역검사하는 페어 체크 방식으로 배선 오류를 찾는다.
목표 2	입력값 또는 출력 상태를 실시간 관찰한다	Serial Monitor로 센서값, 명령값, 출력값을 0.2초 간격으로 출력해 정상 범위를 기록한다. Google Sheets에 조건별 데이터를 정리하고 가장 안정적인 동작 범위를 선택한다.
목표 3	기초 오류를 수정한다	핀 번호 오류, 전원 부족, 라이브러리 누락, delay 충돌을 고의로 만들고 원인을 찾는다. 수정 전후 동작 영상을 촬영해 어떤 코드 변경이 문제를 해결했는지 설명한다.

사용 플랫폼	Arduino IDE, L298N/TB6612FNG, Wokwi, Tinkercad Circuits, Google Sheets
강사 스펙	DC모터 드라이버, 배터리 안전, 차체 조립, 주행 디버깅 지도 경험 4년 이상
수업대상	중학생, 고등학생, 메이커 동아리, Arduino 기초 이수자
소요시간	8-12시간
준비물	Arduino Uno, DC모터 2개, 모터드라이버, 배터리팩, 바퀴, 차체, 스위치, 점퍼선
산출물	DC모터 제어 회로·코드 기본 구현 산출물, 회로도, 코드 주석본
평가방법	회로 정확도 30%, 값 관찰 30%, 안정화 25%, 협업 15%

중급 · 3일

차체 구동부 조립과 주행 보정

DC모터 제어 응용 로직과 안정화

구분	세부 내용	실천·실습 방법
목표 1	차체 구동부 조립과 주행 보정	if, else if, switch, 함수 호출을 사용해 동작 상태를 최소 3단계로 나눈다. 임계값 또는 명령값을 상수로 선언해 수업 중 바로 튜닝 가능한 구조로 만든다.
목표 2	출력 장치와 사용자 피드백을 결합한다	LED, 부저, OLED, 서보, 모터 중 필요한 장치를 연결해 사용자에게 동작 상태를 명확히 표시한다. 피드백 반응의 속도, 밝기, 소리, 각도를 조정하며 가장 이해하기 쉬운 형태를 선택한다.
목표 3	코드를 함수화하고 테스트한다	readInput(), decideState(), updateOutput() 구조로 코드를 나누어 유지보수성을 높인다. 테스트 케이스 10개를 작성하고 성공·실패 결과를 표로 기록한다.

사용 플랫폼	Arduino IDE, L298N/TB6612FNG, Wokwi, Tinkercad Circuits, Google Sheets
강사 스펙	DC모터 드라이버, 배터리 안전, 차체 조립, 주행 디버깅 지도 경험 4년 이상
수업대상	중·고등학생, 센서 응용반, 로봇·IoT 프로젝트팀
소요시간	12-16시간
준비물	Arduino Uno, DC모터 2개, 모터드라이버, 배터리팩, 바퀴, 차체, 스위치, 점퍼선
산출물	DC모터 제어 응용 로직과 안정화 산출물, 회로도, 코드 주석본
평가방법	제어 로직 35%, 출력 명확성 25%, 코드 정리 25%, 테스트 15%

심화 · 4일

미니 컨베이어 또는 2륜 구동 플랫폼 제작

DC모터 제어 실전 프로젝트 제작

구분	세부 내용	실천·실습 방법
목표 1	미니 컨베이어 또는 2륜 구동 플랫폼 제작	DC모터 제어 산출물의 사용자, 사용 장면, 입력 조건, 출력 방식, 안전 조건을 기획서로 작성한다. Figma 또는 Canva로 외형 스케치와 조작 흐름을 만들고 필요한 부품 목록을 산출한다.
목표 2	회로·코드·외형을 통합한다	프로토타입을 폼보드, 아크릴, 종이상자 중 하나에 고정하고 케이블 빠짐을 방지한다. 30회 반복 테스트로 전원 연결, 값 변화, 출력 반응, 사용자 조작 오류를 점검한다.
목표 3	결과를 발표·전시한다	회로도, 핵심 코드, 동작 영상, 개선 전후 데이터를 포함한 3분 데모 발표를 구성한다. QR 코드가 포함된 전시 패널을 만들고 관람자 피드백을 받아 다음 개선안을 작성한다.

사용 플랫폼	Arduino IDE, L298N/TB6612FNG, Wokwi, Tinkercad Circuits, Google Sheets
강사 스펙	DC모터 드라이버, 배터리 안전, 차체 조립, 주행 디버깅 지도 경험 4년 이상
수업대상	중·고등학생 심화반, 방과후 메이커반, 캠프·해커톤 참가자
소요시간	16-24시간
준비물	Arduino Uno, DC모터 2개, 모터드라이버, 배터리팩, 바퀴, 차체, 스위치, 점퍼선
산출물	DC모터 제어 완성 프로토타입, 제작기획서, 발표·전시 패널
평가방법	작동성 35%, 실용성 25%, 완성도 25%, 발표 15%