머리말
이 실험책(Experiments in Basic Circuits, 10판)에 있는 여러 실험들은 플로이드(Floyd, Thomas L.)가 지은 ‘Floyd의 회로이론(원서:Principles of Electronic Circuit)’ 책에 맞추어 만들어진 것이다.
이번 10판에는 수록된 실험과제 중에서 몇 개를 골라 ‘멀티심(Multisim)’이라는 컴퓨터 프로그램으로 수행하는 예제와 고장진단 문제를 풀어보도록 하였다. 이러한 멀티심 파일이 포함되어있는 실험과제인 경우에는 차례와 본문에 있는 제목 옆에 컴퓨터 모양의 아이콘을 넣어서 알아볼 수 있게 하였다. 멀티심 예제는 멀티심 프로그램을 보유하고 있는 학교라면 이를 활용할 수 있도록 포함시킨 것으로 실험실에서 직접 실험을 할 때 사용되는 것은 아니다. 이 책에는 멀티심 프로그램에 대한 간략한 설명이 실려 있는데, 상세한 내용은 필요에 따라 여러분이 직접 알아보기 바란다.
이 책에 있는 각 실험의 내용을 정리한 파워포인트(Power Pointⓡ) 슬라이드가 마련되어 있는데, 이번 10판에서는 기존 슬라이드에 몇 장의 슬라이드를 새롭게 추가하였다. 슬라이드에는 실험 내용을 복습하고 정리할 수 있도록 ‘고장(Trouble)’, ‘관련문제(Related Problem)’ 등이 함께 실려 있다. 이 실험책을 사용하는 강사는 이 슬라이드를 무료로 이용할 수 있다.
이 책은 한 번의 실험에 할당된 실습시간 동안, 본문의 ‘기본실험’과 ‘응용문제와 심화연구’에서 제시하는 추가실험을 끝마치도록 내용을 구성하였다. 기초 전자공학 과목에서 배우는 기본법칙과 수동소자들로 구성된 회로들이, 더욱 복잡한 능동회로에서는 어떻게 응용되는지 알고 싶어 하는 학생들을 지금까지 많이 만나보았다. 그래서 각 장의 기본 실험에 여러 전자공학 분야의 응용 예를 포함시켰다. 이것은 학생들에게 앞길을 미리 보여주기 위한 것으로, 이러한 실제 응용 예를 통해 앞으로 맞닥뜨릴 가능성이 있는 여러 상황에 기본법칙들을 적용해볼 수 있다. 이러한 응용을 통해, 여기서 다루는 기본원리들이 왜 중요한지를 확실히 인식하여 이 원리들을 배우는 것이 더욱 가치 있게 되기를 바란다.
각 장의 실험은 다음과 같은 부분으로 구성되어 있다.
·실험목적 : 학생들이 실험을 끝마친 다음에 할 수 있어야 할 내용을 설명하는 부분이다.
·읽어보기 : 실험 전에 미리 해야 하는 ‘읽기 과제’로, 플로이드의 ‘회로이론’ 책에서 실험에 참고할 내용이 들어있는 부분이다.
·실험재료 : 실험에 필요한 부품과 물품 목록을 작성한 부분으로 되도록이면 전자공학 실험실에 보통 갖추어져 있거나 쉽게 구할 수 있는 것들을 지정하였다. 실험실에 보통 갖추어져 있는 실험장비 목록은 써넣지 않았다. 심화연구와 응용문제를 실험하는 데 필요한 재료들의 목록도 작성하였다.
·이론요약 : 실험을 하기에 앞서서 중요한 점을 복습할 수 있도록 플로이드의 ‘회로이론’ 책에서 확실히 알아두어야 할 중요한 개념들을 간추려 정리한 부분이다.
·실험순서 : 실험을 수행하기 위한 여러 단계를 정리하여 순서대로 나열한 부분이다. 오실로스코프 사용법과 같은 실험·실습 기술이 자세히 설명되어있다.
·심화연구 : 본문에서 수행한 기본실험과 관련하여 추가로 수행할 실험과제가 제시되어 있는 부분이다. 심화연구를 활용하는 방법으로는, 정규 실험에 포함시켜 할당된 실험시간동안 기본실험에 이어서 수행하도록 하여 실험보고서를 작성하게 하거나, 정규실험 외에 실험능력을 향상시키기 위한 보강실험으로서 추가로 해보기를 권장할 수 있다.
·응용문제 : 본문에서 수행한 기본실험에서 사용한 법칙이나 회로가 실제 산업현장에서 어떻게 응용되는지를 설명하는 추가실험이 제시된 부분이다. 본문의 기본실험과는 달리 실험순서를 일일이 적어놓지 않아 학생들이 스스로 생각하여 만들어낸 방법으로 회로를 실험할 수 있도록 하였다. 이러한 응용문제를 정규실험에 대한 보강실험으로 할당하거나 정규실험의 전체적인 내용을 검토하는 정리용 실험으로 활용할 수 있다.
·실험보고서 : 실험보고서의 양식은 많이 쓰이는 형식을 따랐다. ‘실험개요’ 부분의 빈 곳에는 실험 전체의 내용을 정리해서 쓰도록 하여 학생들이 간결하게 요약하는 능력을 기를 수 있도록 하였다. 처음 두 실험에 대해서는 ‘실험개요’를 미리 작성하여 학생들이 보기로 삼을 수 있도록 하였다. ‘실험데이터’ 부분에는 실험결과를 기록하는 데 필요한 표와 그래프를 미리 만들어 두었다. ‘결과분석 및 결론’ 부분에는 실험에서 알아낸 중요한 내용을 간추려 적는다. 심화연구와 응용문제의 실험결과를 쓰는 공간도 함께 마련되어 있다.
·평가 및 복습문제 : 학생들이 실험의 결론을 이끌어내는 데 필요한 중요개념들을 얼마나 잘 이해하고 있는지 알아볼 수 있도록 5~6개의 문제를 출제하였다. 고장의 원인을 찾아내는 문제들을 많이 실었다.
실험실의 실험대마다 적어도 직류전원공급기(가변전압출력 2개 이상), 함수발생기, 멀티미터, 오실로스코프(채널 2개 이상)를 갖추고 있어야 한다. 커패시터와 인덕터의 값을 측정할 수 있는 장비가 있다면 여러 가지로 쓸모가 있으며 여기에 더해 계측기 교정기(calibrator)나 상용 휘트스톤브리지(Wheatstone bridge)가 있으면 많은 도움이 되지만 없어도 괜찮다. ‘부록 C’에 실험에 필요한 모든 부품의 목록을 실었다.

이 실험책의 9판까지 검토와 교정을 맡아본 North Dakota State College of Science의 Harvey Laabs, Hillsborough Community College의 Arnold Kroeger, Salt Lake Community College의 Ulrich E. Zeisler에게 감사를 드린다. 그리고 이 책이 나오기까지 애써주신 출판부의 모든 분들께 감사를 드린다. 끝으로 오랜 세월동안 내 옆에서 모든 것을 참고 견디며 변함없는 지지를 보내준 아내 로레인(Lorraine)에게는 말로 표현할 수 없을 만큼 큰 고마움을 전한다.

옮긴이 머리말
현재 많은 대학의 전기, 전자, 통신 관련 학과에서 플로이드(Floyd)가 지은 ‘Floyd의 회로이론’책을 교재로 쓰고 있습니다(원서:Principles of Electronic Circuit, 번역: 유태훈 외 공역, 성진미디어). 쉽고 명쾌한 설명, 적절한 그림, 다양한 예제를 사용하여 전기의 개념과 회로의 동작원리에서 실생활이나 산업현장의 응용사례에 이르기까지 전기·전자 회로의 분야의 거의 모든 내용을 다루고 있기 때문입니다.
지난 몇 년 동안 플로이드의 ‘회로이론’ 책으로 강의를 하면서 이 책의 특징을 살려 전기, 전자회로에서 기본이 되는 이론과 원리를 더욱 잘 이해하고 이들을 실제 회로에 적용하고 응용하는 데 도움이 되는 적합한 실험책을 찾는 데 어려움이 있었습니다. 플로이드의 동료이며 여러 권의 회로이론, 전자회로 책을 함께 쓴 부클라(Buchla, David)가 플로이드 책에 맞춰 만든 실험책인 ‘Experiments in Basic Circuits: Theory and Application’이 여기에 가장 잘 맞는다고 생각되어 우리말로 옮기기로 결정하였습니다. 원서의 내용을 충실히 따르는 것을 원칙으로 삼아 거의 모든 내용을 그대로 우리말로 옮겼지만 현실을 고려하여 그다지 필요 없다고 생각된 부분은 과감히 생략하고 부족하다고 생각된 부분은 보충하였습니다. 또 원서의 문장이나 그림에서 잘못을 찾는 대로 이들을 바로잡았습니다.
이렇게 해서 원서의 내용에서 바뀐 부분은 크게 다음과 같습니다.
·원서의 ‘오실로스코프 가이드(Oscilloscope Guide)’ 부분에 들어있는 내용이 부족하다고 생각되어 더욱 자세한 내용과 사진을 추가하여 ‘부록 B’에 실었습니다.
·원서에 있는 33개의 실험 가운데 7개의 실험에는 컴퓨터 시뮬레이션(simulation) 프로그램인 피스파이스(PSpice)와 멀티심(Multisim)을 사용하여 예제를 풀어보는 부분이 포함되어 있습니다. 원서에는 텍스트로 소스파일을 작성해서 회로를 모의 실험하는 PSpice 예제를 담고 있는데 요즈음 우리가 사용하는 그래픽 환경의 Pspice 프로그램과 견주어보면 한참 오래된 방식이므로 이 부분은 생략하기로 하였습니다. 현재 거의 모든 대학에는 Pspice, Multisim을 비롯한 다양한 컴퓨터 프로그램으로 회로를 시뮬레이션 할 수 있는 실험 체제가 갖추어져 있고 산업현장에서도 시뮬레이션이 널리 쓰이고 있습니다. 따라서 이 책에 실은 모든 실험과제에 대해 컴퓨터 시뮬레이션을 하는 것을 기본원칙으로 실험 교과과정을 운영하는 것이 바람직하다고 생각합니다.
·원서 〈실험 1〉의 이론요약(Summary of the Theory) 설명 가운데 ‘유효숫자와 유효자리’ 부분에 유효숫자끼리의 연산방법에 관한 내용을 짧게 덧붙였습니다. 이것은 실험데이터와 결과의 정확성과 신뢰성에 영향을 주는 내용이므로 실험 담당 강사나 학생들은 책의 소개내용을 바탕으로 더욱 자세히 알아보기 바랍니다.
·계측기 교정기를 갖추고 있는 실험실이 많지 않으므로 원서의 〈실험 2〉에서 계측기 교정기(calibrator)를 사용하는 내용을 담고 있는 ‘심화연구’ 부분은 생략하였습니다.

다른 실험 책들과 견주어 이 책이 가진 특징을 살펴보면 다음과 같습니다.
·단계별 실험 구성 : 다른 책과는 달리 한 번의 실험이, 난이도에 따라 기본실험→심화연구→응용문제의 세 단계로 이루어져 있어 수준별 학습은 물론이고 체계적인 실험실습을 통해 탄탄한 기초를 확보하면서 높은 수준의 내용까지 다룰 수 있습니다. 세 단계의 실험 내용은 다음과 같습니다.
－ 기본실험 : 본문에서 수행하는 실험으로 가장 기본이 이론이나 원리를 이해하는 데 도움을 주는 실험과제입니다. 제시된 실험순서에 따라 차근차근 실습을 하면 쉽게 끝마칠 수 있는 쉬운 실험내용으로 되어 있습니다.
－ 심화연구 : 기본실험에서 수행한 과제를 바탕으로 수준 높은 내용을 다룰 수 있도록 추가 실험과제가 제시되어 있는 부분입니다. 심화연구에서는 기본실험에서처럼 실험순서가 일일이 지시되어 있지 않으므로 정해진 틀에서 벗어나 스스로 실험계획과 순서를 세우고 실험내용을 연구하고 분석하게 됩니다. 따라서 심화연구를 통해 전반적인 실험능력을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
－ 응용문제 : 기본실험과 심화연구에서 다룬 이론, 법칙, 기술, 그리고 회로가 실제 일상생활이나 산업현장에서 어떻게 적용되고 응용되는지를 설명하는 추가 실험과제가 제시된 부분입니다. 여기에서도 심화연구와 마찬가지로 실험순서가 적혀있지 않으므로 학생들이 스스로 생각하여 만들어낸 방법으로 회로를 실험하게 됩니다.
·다양한 실험 과제와 내용 : 이 책에는 기본 수동소자(passive component)인 저항(R), 커패시터(C), 인덕터(L) 회로와 릴레이, 변압기, 그리고 기본 실험장비, 계측기에 대해 33개라는 많은 실험내용이 실려 있습니다. 따라서 두 학기에 걸쳐 교육과정을 운영할 수 있으며 이 가운데 적합한 실험들을 골라 한 학기로도 할 수 있습니다.
우리의 일상생활 속에 깊숙이 들어와 있으며 모든 산업의 근간을 이루고 있는 전기, 전자, 통신, 컴퓨터 분야의 밑바탕을 이루고 있는 학문이 ‘회로이론’입니다. 특히 통신과 컴퓨터 분야에서 눈부신 발전과 변화기 일어나고 있지만 이러한 성과도 결국 회로이론을 기초로 한 것이므로 그 중요성은 결코 줄어들지 않는다고 할 수 있습니다.
전기, 전자, 통신 공학 분야를 공부하는 학생들에게 당부하고 싶은 말이 있습니다. 공학이란 지식을 실용적인 문제에 적용하는 학문입니다. 즉 공학을 전공하는 사람은 어떤 것을 ‘아는 것’에 그치지 않고 그것을 직접 ‘하는 것’으로 나아가야 합니다. 제가 좋아하는 신영복 선생님의 글 가운데 ‘신발을 사러 가기 위해 발을 종이 위에 올려놓고 붓으로 본을 뜬 사람의 이야기’가 있습니다. 그런데 그 사람은, 막상 장에 갈 때는 본을 가져가는 것을 깜빡하고 다시 집에 본을 가지러 갔습니다. 그 사이에 장은 이미 파해서 결국 신발을 사지 못했답니다. 아니, 신발 가게에서 ‘자기가 직접 발로 신어보는 것’보다 더 확실한 게 있을까요· 우리도 실제 발을 믿지 못하고 그 본이 더 정확하다고 믿는 것과 비슷한 어리석음을 범하는 일이 없는지 생각해볼 일입니다. 회로에서 일어나는 여러 가지 전기현상 다루는 학문이 회로이론입니다. 따라서 회로의 동작을 분석하는 데 꼭 필요한 기본 개념, 원리, 법칙을 이해하고 이를 실제 문제에 적용할 수 있도록 실생활이나 산업현장에서 회로의 설계, 조립, 시험에 필요한 기술(회로제작기술, 계측기 사용기술, 고장진단 및 수리기술 등)을 습득하는 것이 회로이론과 실험 교육의 가장 중요한 목적이라고 할 수 있습니다.
이제 이 분야에서 첫 발을 내민 여러분들이 이러한 목적을 이루는 데는 오랜 시간이 필요하고 험난한 과정이 기다리고 있을지 모르지만 ‘소걸음으로 천리를 가는’ 자세로 한 걸음씩 꾸준히 나아가면 언젠가는 그 끝에 다다를 것입니다.
이 책이 나오기까지 세심한 기획, 편집, 교정을 해주신 성진미디어 출판사 여러분들께 감사드리며, 이 실험책이 회로이론과 실험을 처음 배우는 분들에게 도움이 되기를 바랍니다.

옮긴이 씀