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피아노는 건반을 눌러 연주하는 악기예요. 건반을 누르면 피아노 안에 있는 철로 만든 현이 눌리면서 진동해요. 줄의 진동이 피아노 울림판으로 전달된 뒤 진동의 세기가 더 강해지면서 소리가 크게 울리는 원리입니다. 이번 시간에는 전자회로로 작동하는 그랜드피아노를 만들어 볼 거예요. 

전자회로 그랜드피아노는 나무로 만든 피아노 건반과 몸체, 전자회로, 그리고 스피커로 이루어져 있어요. 전자회로에는 8개의 버튼이 달려 있어요. 건반으로 버튼을 누르면 각 버튼은 각기 다른 전기 신호를 스피커로 전달해요. 스피커는 신호에 따라 다른 진동수의 소리를 내보냅니다. 진동수는 1초 동안 진동하는 횟수를 의미해요. 진동수가 클수록 높은음의 소리가 나지요. 전자회로 그랜드피아노는 1번 건반에서 8번 건반으로 갈수록 스피커에서 높은음의 소리가 나와요. 

피아니스트는 연주 수준이 최상위까지 올라가면, 아무리 연습해도 실력이 느는 정도가 더딘 현상이 일어날 수 있어요. 이를 천장 효과라고 해요. 1월 15일 일본 소니컴퓨터공학연구소 신이치 후루야 연구원팀은 여러 마디의 뼈대를 연결해 피아니스트의 천장 효과를 해결하기 위한 로봇을 개발했어요.   

연구팀은 30명의 피아니스트에게 4개의 건반을 두 개씩 번갈아 누르는 연습을 2주 동안 시켰습니다. 이후 피아니스트들은 로봇을 손에 끼워 30분 동안 훈련 받았어요. 로봇은 손가락을 움직여 건반을 1초에 4번 누르게 만들었지요. 30명 중 15명은 모든 손가락을 동시에 구부리는 단순한 훈련을, 나머지는 검지와 약지, 그리고 중지와 소지를 동시에 움직이는 복잡한 훈련을 받았습니다.

훈련을 받기 전 피아니스트가 건반을 누르고 다음 건반을 누를 때까지 걸린 시간은 평균 0.45초였어요. 로봇의 단순한 훈련을 받자 다음 건반을 누를 때까지 걸린 시간은 평균 0.435초로, 복잡한 훈련을 받은 뒤에는 평균 0.42초로 감소했습니다. 건반을 더 빠르게 누를 수 있게 된 거예요. 후루야 연구원은 “로봇을 e스포츠에도 적용할 수 있을 것”이라고 전했어요. 

▲Shinichi Furuya<

로봇을 손에 끼운 모습.

그랜드피아노, 이렇게 만들자

➊ 피아노 건반을 몸체에 연결한다.

➋ 전자회로와 스피커를 나무판자에 연결한다.

➌ 피아노 몸체를 조립한다.

➍ 피아노 뚜껑을 덮는다.