breadboard
1. 개요
프로토타이핑 보드의[1] 일종으로 2.54mm (0.1인치) 간격으로 구멍이 나있는 플라스틱으로 된 틀 아래에 전류가 흐를 수 있는 라인이 배치된 형태가 일반적이다. 일반적인 인쇄 회로 기판(PCB)나 만능기판과는 다르게 납땜이 필요없는 형태의 기판으로 주로 교육용이나 간단한 전자회로 실험용 등으로 쓰인다.사진의 브레드보드는 구멍 다섯 개짜리 부분은 사진 상 세로로(abcde, fghij), 구멍 두 개짜리 부분은 가로로(빨강, 파랑) 회로가 연결돼있다. abcde줄과 fghij줄은 서로 분리되어 있고 주로 이곳에 부품을 꽂는다. 빨강 파랑 부분은 다섯 개 단위로 떨어져 있으나 줄을 따라서 전부 연결되어 있어 전원(DC)을 공급하는 데 사용된다. 뜯어보면 멀티탭의 콘센트 접점처럼 긴 구리판을 반 접어서 그 틈새에 끼워 쓰는 구조로 만들어져 있다.
400홀 빵판(브레드보드)
녹색선 방향으로 선이 연결(common)되 있다.
2. 장점
- 부품 재활용: 납땜이 필요하지 않는 관계로 부품이나 브레드보드 자체가 고장나지 않는 이상 계속해서 재사용할 수 있다. 교육기관에서 자주 쓰이는 이유 중 하나.
- 시간 절약: PCB는 개인이 만들기에는 고난이도고 만능기판에 납땜으로 배선을 까는 방식은 은근히 시간이 많이 걸린다. 하지만 브레드보드는 그냥 점프선으로 쭉쭉 연결시키면 회로를 만들 수 있다.
3. 단점
- 비효율성: 회로를 구성하는 방향의 문제로[2] 만능기판에 부품을 배치해서 납땜하는 식으로 만들면 작게 만들 수 있는 회로도 브레드보드에 구성하면 너무 커지는 경우가 많다. 또한 브레드보드 특성상 부품 간을 이어주려면 필연적으로 점퍼선이 많이 필요해지는데 점퍼선을 많이 사용하다 보면 소자를 건들기 힘들 정도로 점퍼선으로 소자가 덮이는가 하면 우발적으로 뽑히거나 전기적 노이즈에 의한 간섭 현상 등 수 많은 트러블이 발생한다.
- 화재위험: 사용하는 환경 특성상 전선 조각이나 납가루 같은 게 브레드보드 접점 사이에 끼거나 내부 동판이 휘어서 옆부분과 접촉하는 등으로 합선 및 그로 인한 화재 위험이 있다. 브레드보드 내부에서 합선이 일어나면 디버깅도 어렵다.[3]
- 부품 사용의 제약: QFP[4]나 SMD[5]형태의 부품은 별도의 변환 도구가 없는 이상 사용이 불가능하다. 이 때문에 사용 가능한 부품은 다리를 자유롭게 꽂을 수 있는 기초소자와 SIP/DIP 패키징 된 IC칩 정도로 제한된다. 그나마도 일반적인 크기의 브레드보드는 IC칩은 많아야 3개 정도 꽂는 게 한계다. 기초소자도 10개 이상은 배치가 어렵다. 또한 다리가 너무 굵은 부품은 별도의 전선을 납땜하지 않는 한 꽂을 수 없다.
- 간섭현상: 라디오 등과 같이 높은 주파수를 사용하는 회로를 만들 때 근처에 꽤 많은 간섭현상을 일으킬 수 있다. 점퍼선들이 일종의 안테나 역할을 하며, 줄과 줄 사이에 수 pF 정도의 기생 커패시턴스가 있기 때문이다. 따라서 시뮬레이션과는 다른 결과를 보이기도 한다. 간섭현상에 예민하거나 10MHz 이상의 주파수를 다루는 회로는 별도의 기판을 사용하는 것이 권장된다.
- 전력제한: 고전압이나 대전류를 취급할 수 있는 소재가 아니라서[6] 220V가 직결되는 회로나 모터 드라이버 같이 대전력을 사용하는 회로를 브레드보드로 구성해서는 안 된다. 같은 이유로 브레드보드에는 전류 제한 기능을 가진 전원장치(SMPS) 사용이 권장된다. 감전 위험이 있는 220V 전원 또는 리튬폴리머/리튬이온 배터리팩이나 납 축전지와 같이 고전류를 막 뿜어내는 전원을 그냥 사용하면 대단히 위험하다. 참고로 브레드보드의 최대 허용 전류는 1A 정도이며, 이를 초과하면 전기가 흐르는 부분이 녹을 수 있어 절대로 초과하면 안 된다.
- 접촉불량: 굵은 다리와 가는 다리를 가진 소자를 같은 줄에 끼우면 가는 다리 소자가 접촉이 안 돼있는 경우가 있다. 특히 한 줄의 구멍 다섯 개를 전부 사용하는 경우 이런 접촉불량이 잘 발생한다. 또한 너무 굵은 부품 다리를 무리하게 끼우려 시도하면 접점이 벌어지게 되어 해당 줄은 사용이 어렵게 될 수 있다.
4. 사용팁
- 점퍼선이 모자랄 경우 전기가 통하는 모든 물건으로 대체할 수 있다. 심지어 스테플러 심으로도 배선할 수 있다.
- 저항 등의 기초소자는 다리 끝부분에 접착제가 묻어 있어서 접촉이 불량하다. 끝부분을 좀 자르고 사용하는 게 좋다.
- 전해 콘덴서, 탄탈 콘덴서 등 극성이 있는 축전기는 긴 다리(+ 극)를 약간 자르면 똑바로 세워진 상태로 브레드보드에 꽂을 수 있다.
- 브레드보드에 꽂힌 채로 부러진 전선은 손톱깎이로 빼면 잘 빠진다. 핀셋보다는 확실히 좋다.
- 점퍼선 피복 색깔을 다양하게 사용해야 혼란이 적다. 관행적으로 빨간 선이 전원(+), 검은 선이 접지(-)[7] 이고 나머지 색은 자유롭게 사용한다. 전원선 포함 다섯 개 정도의 색이 준비돼 있으면 충분하다. 혹은 안 쓰는 랜 케이블을 자르면 8가닥의 서로 다른 선이 나오기 때문에 이걸 점퍼선으로 쓸 수도 있다. 간단히 피복만 벗겨 바로 쓸 수 있을 정도로 선재가 뻣뻣하기 때문에 점퍼선으로 꽤 쓸만하다.
- 건전지 소켓으로 전원을 공급해야 할 경우 소켓에 연결된 전선이 단선이 아니라 연선이어서 브레드보드에 사용하기 곤란한데 끝의 피복을 벗겨 선을 꼰 뒤에 살짝 납을 입혀주면 충분히 뻣뻣해져서 잘 꽂힌다.
- 브레드보드의 구멍 간격은 만능기판의 구멍 간격과 동일하다. 배선이 복잡한 부분은 따로 만능기판에 납땜해 붙이고 헤더 핀을 사용해서 브레드보드에 바로 꽂아 사용할 수 있다.
- 전원용의 빨강/파랑 세로줄 부분은, (+)줄과 (-)줄을 둘 다 쓰지 않는 편이 좋다. 무슨 말이냐면, 위 사진에 보면 이렇게 세로로 묶인 줄이 두 줄 있는데 사진 윗쪽의 그룹은 빨간 줄, 아랫쪽 그룹은 파란 줄만 사용하는 편이 좋다는 이야기다. 합선 위험도 줄여주고 배선하기에도 이게 편하다.
- 소자 없이 스위치보드로 사용하는 꿀팁이 있다. 디지털 회로의 입력 신호를 만들어내거나(빨간줄이 1, 파란줄이 0하는 식이다) 스피커의 출력을 시각적으로 보기 위해 LED를 대신 연결해보는 등으로 응용할 수 있다. 헤더핀과 리본 케이블(+ 글루건)을 사용해서 여러 개의 신호를 한꺼번에 라우팅할 수도 있다. 8 bit 디지털 회로까지는 무난하다.
- Fritzing이라고 부르는 교육용 브래드보드 ECAD가 존재한다.
- 일반적인 보드는 구멍 깊이가 1cm 정도라서 선을 깔 때 1cm 정도 까면 피복이 벗겨진 부분이 많이 노출되지 않으면서 안정적으로 꽂힌다.
- SMD 부품의 경우 변환 기판에 납땜하면 브레드보드에서 사용할 수 있다. 일부 부품은 SMD 패키지로만 제공되므로 이러한 부품을 브레드보드에서 테스트해야 한다면 필수이다.
- 브레드보드의 구멍보다 굵은 다리를 가진 부품은 집게전선을 활용하거나 별도의 전선을 납땜하면 사용할 수 있다.
5. 여담
이름의 유래는 초기 전자회로 개발환경 당시 비전문가들이 말 그대로 빵 자르는 나무판에다가 회로를 구성해서 붙은 것이라고. 덕분에 빵판이라는 별명으로도 불린다.이런 식의 전원장치 일체형 브레드 보드도 시중에 팔리는 경우가 많다. 브레드보드 끝단의 전원 쪽을 직접 연결해 따로 전원선을 끌어다 쓰지 않게 해놓는 경우도 있고 자체 스위치나 게이트, 심지어는 멀티미터나 주파수 카운터까지[8] 가진 초호화 물건들도 가끔 가면 보인다
일부 브레드보드는 부품 장착 홀이 굉장히 뻑뻑한데 잘못된 제품이므로 사용하지 않는 것이 좋다. 억지로 끼워넣다가 자칫하면 부품 다리가 휘어버린다.[10]
[1] 회로를 가조립하고 이를 시험하기 위해서 만들어진 기판.[2] 대부분의 브레드보드는 중앙의 경계선을 기준으로 소자들을 배치할 것을 전제로 만들어졌기에 장착 방향이 제한되는 IC를 추가하다 보면 회로가 쭈욱쭈욱 길어지는 모습을 볼 수 있다.[3] 실제로 내부 합선이나 접촉불량 등이 일어난 브레드보드로 삽질하다 다른 브래드보드를 사용해서 성공하는 경우는 회로실습 수업에 참여하다 보면 자주 겪을 수 있다. 바꾸었는데 바꾼 브레드보드도 문제여서 미쳐버리는 경우도 있다.이러면 잘 연결해 놓고서 뭐가 문제인지 수십수백 번 고민하게 된다.[4] Quad Flat Package, 정사각형에 핀이 4면 테두리를 둘러싸면서 나있는 형식[5] Surface Mount Device, 표면 실장용 소형부품[6] 대부분이 플라스틱 소재인 건 둘째치고 싸구려 브레드보드는 후면을 접착제로 고정시켜 놓은 구조라 열 받으면 불나기 딱 좋다.[7] 'GND'(Ground) 라고 쓰여있다. 가끔 초록색인 경우도 존재.[8] 7-세그먼트 디코더 같은 장치 형태로 붙어 나온다.[9] 이런 물건들은 보통 대학 학부 등에서 학부생들을 가르칠 때 쓰인다그리고 학부생들은 이거 비싼 건줄 모르고 막 건들다가 다 박살내 먹는다.[10] 특히 DIP 등의 집적회로 같은 걸 끼우다가 휘는 경우라면 말 그대로 대참사다.