[강좌] 멤브레인 키보드, 'E'를 입력하라. (2)
- 시장을 독점하고 있는 멤브레인 방식 키보드의 원리를 알아 본다. -

스캔 코드와 키보드 내장 마이크로 프로세서

 키보드의 데이터는 독자여러분들도 잘 알고 계시는 아스키 코드(ASC Code)가 아닌 스캔 코드로 이동하며 처리 되게 된다. 아스키 코드는 문자를 전송하기 위한 규약으로 각각의 문자에 이미 적용되어 있는 코드 값을 의미한다.

 이와는 달리 키보드에서 사용되는 스캔코드는 키에 할당되는 코드 값이다. 예를 들어 '0'은 아스키 코드로 48로 일정하지만 스캔코드는 키보드 상에서 왼쪽 자판과 오른쪽 키패드 중에서 어떤 '0'이 눌려 졌는지에 따라 달라지게 된다. 일반적으로 키보드에서 사용되는 코드는 확장 키 코드로 (2 바이트) 상위비트는 스캔코드로 하위 비트는 아스키 코드로 이루어져 있다.

 스캔 코드를 발생한 후 PC 와 키보드 내의 마이크로 프로세서가 이 스캔 코드를 처리하는 일련의 과정을 통해 데이터가 입력되게 된다. 이러한 과정은 멤브레인 / 기계식 키보드 모두 동일하며 두 방식의 차이는 단지 접점을 어떻게 연결하는 가의 차이만 존재한다.

키보드 내에 위치한 마이크로 프로세서

데이터 'N'을 입력하라.

멤브레인 스위치의 원리 ( 키보드에도 그대로 적용할 수 있다. )

출처 : Jisung Tech(www.membraneswitch.co.kr)

 좀 더 자세한 이해를 돕기 위해 위의 모식도를 보도록 하자.
 C 는 접점인 D 사이의 공간을 확보하기 위한 스페이서이다. 기본적으로 키보드 내에서는 박막과 박막사이의 얇은 또 하나의 박막이 이를 대신하게 된다. 박막과 박막 사이에 위치한 박막은 회로가 그려진 두 박막의 신호 간섭을 배재하고 접점에서의 여유 공간을 주는 역할을 한다.

키보드 내의 3 장의 박막 - 왼쪽에 보이는 뭉툭한 손가락은 필자의 것

 사용자가 데이터의 입력을 위해 인위적인 압력을 작용하여 키를 누르게 되면 키는 바로 아래에 연결된 멤브레인을 누르게 된다. 멤브레인 재질의 탄성력이 좋을수록 키를 누른 후 제자리로 복귀하는 속도가 빠르다.

멤브레인을 구성하고 있는 셀

 키보드의 수명이 정해져 있는 이유는 바로 이 멤브레인의 탄성력에 기인한 것으로 키를 누르면 누를수록 멤브레인의 탄성력은 낮아지게 된다. 대부분의 멤브레인 키보드는 키에 해당하는 셀당 100 만번 정도의 수명을 가진다고 하니 적어도 개인 사용자들은 키보드의 수명으로 인한 걱정은 하지 않아도 될 것 같다.

원형 접점은 두 박막의 회로가 연결되는 부분에 위치한다.

 멤브레인이 박막을  누르게 되면 접점 D 와 D 는 순간적으로 연결되게 된다.  신호가 흐르기 위해서는 접점인 D 와 D가 연결이 되어야 하는데 평소에는 접점이 떨어져 있다가 바로 이 짧은 연결 시간 동안 연결된 박막 위의 회로로 신호는 이동하게 된다.

박막에서 처리된 신호가 마이크로 프로세서로 진입하는 통로

 이러한 과정을 거쳐 처리된 최종적인 데이터는 키보드 내의 PCB에서 탈출하여 키보드 선을 통해 PS/2 포트로 가게 된다. 만약 키보드 케이블이 절단 되거나 손상을 입을 경우 아래의 사진에서 보이는 케이블만을 교체 해 주기만 하면 된다.

PS/2 포트로 연결되는 케이블

박막?

 일반적인 기계가공으로는 실현 불가능한 두께 μm 이하의 엷은 막을 말한다. 영어로는 thin film 이라 하며 전자 장치의 초소형 화에 절대적으로 기여한 전자 및 재료 기술의 총아이다. 박막의 실용화로 인한 장점은 박막의 사용으로 인해 제품이 작아지고 가벼워 지게 되며 얇고 표면적이 넓기 때문에 열 발산이 좋아져 큰 전력을 사용할 수 있게 된다.

 이 외에도 다양한 장점이 있으나 멤브레인 키보드와는 무관하므로 여기서는 자세히 다루지 않겠다.

P.S  키보드에서 사용된 박막은 플라스틱의 일종인 폴리에틸렌 재질로 되어 있다.