◎ 미리생각해보기

우리가 사용하는 다양한 카드는 어떤 원리로 정보를 저장하는 것일까요?

각종 레스토랑이나 카페, 베이커리, 디저트전문점, 백화점 등등 이러한 곳에서 사용되는 마그네틱 카드는 모두 카드 뒷면에 검은 띠가 존재합니다. 이것은 강자성체로 이루어져 있으며, 이곳에 카드 번호, 소유한 사람의 이름, 유효 기간 등의 정보를 저장하게 됩니다. 카드 리더기에는 전류가 흐르고, 카드가 통과하게 되면 리더기는 전류를 통해 카드에 담긴 정보를 인식하게 됩니다.

◎ 실험 전 주의사항!

1. 실험에 포함된 준비물은 실험 외 다른 용도로 절대 사용하지 않도록 합니다.

2. 실험용 도구와 시약으로 절대 장난치지 않도록 합니다.

3. 날카로운 도구를 사용할 때는 다치지 않도록 주의합니다.

4. 실험 후에는 주변을 정리하고 손을 깨끗이 씻습니다.

제공된 철가루를 먹지 않습니다.

실험에 사용된 철가루가 담긴 알코올을 마시거나 피부에 바르지 않습니다.

◎ 실험 전 반드시 확인하기!

7. 6번의 카드 역시 5번과 마찬가지로 검은띠에 철가루가 섞인 알코올을 스포이트로 뿌려주세요.	8. 약 10분 정도의 시간이 지난 후 알코올이 다 마르면 투명테이프를 잘라 카드의 검은 띠에 붙였다 떼어내주세요. (주의-알코올이 반드시 다 마른 상태에서 테이프를 붙여야 하며, 테이프가 카드에 잘 붙을 수 있도록 꼼꼼하게 눌러주세요.)

5. 마그네틱카드를 나란히 두고, 한 개의 카드 마그네틱선이 있는 검은 띠에 철가루가 섞인 알코올을 스포이트로 뿌려주세요.	6. 다른 한 개의 카드 검은 띠에 네오디뮴자석을 붙인 하드스틱을 갖다댄 후 좌우로 3~4번 움직여주세요.

◎ 실험방법

1. 마그네틱카드의 비밀 활동지를 받은 후, 실험 시작 전에 먼저 확인해봅니다.	2. 제공된 종이컵에 철가루를 담고, 알코올을 부어주세요.

6. 도안을 접어 양면테이프를 이용해 붙여주세요.	7. 동전이 쌓이는 저금통 도안을 접어 양면테이프로 붙여주세요.

3. 하드스틱으로 철가루와 알코올이 잘 섞일 수 있도록 골고루 저어주세요. 제공된 하드스틱 중 한 개만 사용하도록합니다.	4. 양면테이프를 이용해 네오디뮴자석을 하드스틱에 붙여주세요.

SZ-F-R-005(Rev.3)                                                                                                      호기심의 시작 사이언스존                                                                                                     A4(210mm ×297mm)

9. 카드에서 투명테이프를 떼어 내 제공된 활동지에 붙여주세요.	10. 활동지의 질문에 답해봅니다.

◎ 실험결과 및 생각해보기

1. 네오디뮴 자석으로 문지르기 전의 마그네틱 카드에서 떼어낸 투명테이프는 어떤 특징이 있나요?

⇒ 미세한 철가루가 일정한 모양으로 배열되어 촘촘한 띠를 나타내는 것을 발견할 수 있습니다.

2. 네오디뮴 자석으로 문지른 후의 마그네틱 카드에서 떼어낸 투명테이프는 어떤 특징이 있나요?

⇒ 철가루가 흐트러져 배열이 일정하지 않음을 발견할 수 있습니다.

◎ 원리이해

1. 마그네틱카드

우리가 사용하는 카드의 검은 띠 안에는 자석의 N극과 S극이 규칙적으로 배열되

어 있습니다. 이러한 배열은 앞에서 했던 실험을 통해 확인 할 수 있는데, 철가루

가 담긴 알코올을 마그네틱 띠에 떨어뜨리면 자석에 철가루가 붙어 배열을 눈으로 볼 수 있는 것입니다. 마그네틱 카드를 이용한 자기인식 방식은 정보를 기록하거나 삭제가 간편하지만, 불법 복제가 쉽고 정보를 저장할 수 있는 양이 적으며 다른 자 석에 의해 배열이 달라져 카드가 쉽게 망가지는 단점이 있습니다. 이러한 피해를 줄이기 위해 신용카드나 체크카드, 직불카드 등 현금 인출 기능이 있는 마그네틱카

드는 카드 앞면에 작고 네모난 ‘IC칩’이 부착되어 있습니다. 이 칩 속의 데이터는

처리 단계가 일반적인 마그네틱카드보다 복잡해 복제하거나 변조의 가능성이 적습

니다. 또한 자석의 영향을 받지 않고, 더 많은 정보를 저장할 수 있습니다.

2. 마그네틱카드를 인식하는 원리

①자성과 자기장

자성은 같은 극끼리 서로 밀어내고 다른 극끼리 서로 잡아당기는 자석의 성질을 말하며, 자기장은 자석의 힘이 미치는 공간을 말합니다.

②자화와 자성체

자성을 띠지 않는 물질이 자성을 띠게 되는 것을 자화라고 합니다. 자성체는 자기장의 영향으로 자성을 띠는 물체를 말합니다. 철은 강자성체로 평소에는 자성

을 띠지 않지만, 외부 자기장의 영향을 받으면 자기 구역이 한 방향으로 정렬되어

자성을 띠게 됩니다.

③마그네틱카드의 구조

카드 뒷면의 검은 띠는 자기 기록 띠로, 정보를 저장할 수 있는 강자성체가 코팅

되어 있습니다. 코일이 포함된 리더기를 통해 정보를 읽고 쓰게 됩니다.

정보의 기록- 리더기 안의 코일에 전류가 흐르면, 코일이 감긴 철심의 주변은 앙페

르법칙(코일에 전류가 흐르면 자기장이 만들어지고, 이를 이용해 강자성체를 자화

시킴)에 따라 자기장이 발생합니다. 이 철심 아래를 마그네틱 카드가 통과하면 철

심이 만드는 자기장에 의해 카드의 검은 띠(자기 기록 띠)가 자화됩니다. 자화된 방

향은 저장하고자 하는 정보에 대응합니다.

정보의 재생- 마그네틱카드를 통한 정보의 확인은 패러데이의 ‘전자기유도’법칙을 응용한 것 입니다. 전자기유도는 코일과 자석의 상대적인 운동에 의해 코일주변의 자기장이 변할 때 코일에 전류가 흐르는 현상을 말합니다. 마그네틱카드를 리더기

에 통과시키면 리더기 안의 솔레노이드에(코일) 전류가 흐르게 되고, 리더기는 이

전류를 통해 카드에 담긴 정보를 인식하게 됩니다.

3. 마그네틱카드의 검은띠를 네오디뮴자석으로 문지르기 전과 후의 철가루 배열이 달라진 이유

네오디뮴자석은 영구자석의 한 종류로, 현재 사용되고 있는 자석 중 가장 강력한

자력을 지니며 일반 자석의 10배 이상 강한 힘을 냅니다. 영구자석이란 강한 자성 형태를 오래 보존하는 자석을 뜻하며, 네오디뮴자석, 페라이트자석, 고무자석 등이 있습니다.

이러한 네오디뮴자석을 마그네틱카드의 검은 띠에 문지르게 되면, 자석으로 인해 카드의 자성체가 모두 같은 방향으로 정렬되어 일정한 배열의 띠가 사라지게 됩니다. 자석으로 정보를 기록한 물건에(마그네틱 카드 등)자석을 가까이 대면 기록된 정보가 지워질 수 있으므로 가까이 하지 않도록 합니다.

4. 자성을 이용한 저장매체

마그네틱카드를 비롯해 자성을 이용해 정보를 기록하고 인식하는 것들에는 통장,

하드디스크, 비디오테이프 등이 있습니다. 그 중 가장 많이 쓰이는 하드디스크는 전류로 발생한 자기장을 이용해 디지털 정보를 강자성체에 영구적인 형태로 저장

하며, 컴퓨터의 전원을 꺼도 기록된 정보를 계속 유지할 수 있습니다.

학습목표

마그네틱카드의 비밀 실험을 해 보고, 마그네틱카드의 원리에 대해 알아봅니다.

실험날짜          년      월      일

학년   반    이름 :

우리가 사용하는 다양한 카드는 어떤 원리로 정보를 저장하는 것일까요?

◎ 미리생각해보기

삼산화사철, 마그네틱카드2개, 알코올, 네오디뮴자석 1개, 하드스틱 1개, 스포이트 1개,

양면테이프 1개, 투명테이프, 종이컵, 도안 1장

※직접 준비해 주세요. (가위, 펜)

◎ 실험준비물

1. 네오디뮴 자석으로 문지르기 전의 마그네틱 카드에서 떼어낸 투명테이프는 어떤 특징이 있나요?

2. 네오디뮴 자석으로 문지른 후의 마그네틱 카드에서 떼어낸 투명테이프는 어떤 특징이 있나요?

◎ 실험결과 및 생각해보기

◎ 새롭게 알게 된 사실

◎ 느낀점