타이머

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1. 개요
2. 역사
3. 컴퓨터에서의 활용
- 3.1. 하드웨어 타이머
- 3.2. 소프트웨어 타이머
4. 작동 방식에 따른 분류
5. 종류
- 5.1. 단독형 타이머
- 5.2. 기기 내장형 타이머
6. 현대적 응용
7. 한국의 특수한 상황
- 7.1. IT 기술 발전과 디지털 타이머의 활용
참조

1. 개요

타이머는 시간을 측정하고 제어하는 장치로, 기계식, 전기기계식, 전자식 등 다양한 형태로 존재한다. 기계식 타이머는 태엽이나 모래시계를 사용하며, 전기기계식 타이머는 릴레이와 캠을 활용하여 작동한다. 전자식 타이머는 컴퓨터 시스템과 임베디드 시스템에서 필수적인 모듈로, 하드웨어와 소프트웨어 형태로 모두 사용된다. 타이머는 온딜레이, 오프딜레이, 플리커 등 작동 방식에 따라 분류되며, 주방 타이머, 24시간 반복 타이머, 카메라의 셀프타이머 등 다양한 종류가 있다. 최근에는 스마트폰 앱 형태로도 널리 사용되며, 시간 관리, 학습, 요리 등 다양한 분야에서 활용된다.

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타이머
타이머
종류
용도	시간 지속 측정용 시계
작동 방식	기계식 전자식
기능	경과 시간 측정 특정 시간 설정 및 알림 다양한 시간 단위 지원 (초, 분, 시간 등)
구조
기계식 타이머	태엽 구동 메커니즘 톱니바퀴 및 기어 조합 설정 시간 후 종 또는 알람 작동
전자식 타이머	디지털 디스플레이 전자 회로 및 마이크로컨트롤러 다양한 설정 및 기능 제공 (스톱워치, 카운트다운 등)
활용 분야
요리	음식 조리 시간 측정 (예: 계란 타이머)
스포츠	운동 시간 및 인터벌 측정
과학 실험	실험 시간 측정 및 제어
산업	공정 시간 제어 및 관리
기타	게임 시간 측정 프리젠테이션 시간 관리 기타 다양한 시간 관련 작업
마이크로컨트롤러 타이머
AVR 타이머	Atmel AVR 마이크로컨트롤러의 타이머 기능 다양한 타이머 모드 및 기능 제공
8051 타이머	8051 마이크로컨트롤러의 타이머 기능 시간 측정 및 이벤트 제어에 사용
활용	시간 측정 주파수 발생 PWM 신호 생성 이벤트 카운팅 실시간 시스템 제어

2. 역사

타이머는 단순 카운트다운 방식 외에도 가전제품의 '예약 동작 기능', 다기능 시계의 경과 시간 측정, 알람, 정시 시보음 기능 등을 포함한다. 소리 없는 모래시계도 타이머의 일종이다.

50년 전(2023년 11월 기준)까지 단독형 키친 타이머(en:Egg timer)는 태엽을 이용해 벨(종)을 울리는 기계식 아날로그 장치였다. 그러나 이후 전지와 전자공학 기술의 발전으로 부저나 발광을 이용해 알리는 방식이 일반화되었다. 소형 액정 디스플레이를 통해 디지털로 표시하고 버튼 전지로 작동하는 알람 기능 타이머도 등장했으며, 100엔숍에서도 구매 가능할 정도로 저렴해졌다.^[6]^[7]

범용 컴퓨터는 마더보드, BIOS 등의 하드웨어·펌웨어 레벨뿐만 아니라, 운영 체제(OS), 프로그래밍 언어 표준 라이브러리, 애플리케이션 프레임워크, 애플리케이션 소프트웨어 등 소프트웨어 레벨에서도 타이머를 구현·활용한다. 스마트폰 OS에도 알람 시계, 타이머, 스톱워치 기능을 갖춘 앱이 기본 탑재되는 경우가 많다.

과거 공업 및 컴퓨터 분야에서는 JIS 규격의 영향으로 '타이마'라는 표기가 사용되었으나, JIS 규격 개정 이후 '타이머' 표기가 증가하고 있다.

2. 1. 기계식 타이머

기계식 타이머는 시계 장치를 사용하여 시간을 측정한다.^[1] 수동 타이머는 일반적으로 다이얼을 원하는 시간 간격으로 돌려 설정하며, 다이얼을 돌리면 태엽에 에너지가 저장되어 기계가 작동한다. 이는 기계식 알람 시계와 유사하게 작동하며, 태엽의 에너지로 평형 바퀴가 앞뒤로 회전한다. 바퀴가 한 번씩 움직일 때마다 기어 트레인이 작은 고정량만큼 앞으로 이동하여 다이얼이 꾸준히 뒤로 이동하고, 레버 암이 종을 치면 0에 도달한다. 기계식 부엌 타이머는 1926년에 발명되었다.

가장 간단하고 오래된 기계식 타이머는 모래시계인데, 이는 "시간의 유리"로도 알려져 있으며, 일정량의 모래가 좁은 구멍을 통해 한 챔버에서 다른 챔버로 빠져나가 시간 간격을 측정한다.

2. 2. 전기기계식 타이머

단시간 바이메탈 전기기계식 타이머는 열 기구를 사용하며, 서로 다른 열팽창률을 가진 두 개의 금속 스트립(일반적으로 강철과 청동)으로 만들어진 금속 지지대를 사용한다. 이 지지대에 흐르는 전류는 금속을 가열하고, 한쪽은 다른 쪽보다 팽창이 적어 지지대 끝에 있는 전기 접점이 전기 스위치 접점에서 멀어지거나 가까워진다. 이 유형의 가장 일반적인 용도는 자동차의 방향 지시등을 점멸하는 "플래셔" 장치이며, 때로는 크리스마스 조명에도 사용된다. 이것은 비전자식 멀티바이브레이터의 한 유형이다.

전기기계식 캠 타이머는 작은 동기 AC 모터를 사용하여 스위치 접점의 빗에 대해 캠을 회전시킨다. AC 모터는 전력 회사가 신중하게 규제하는 교류에 의해 정확한 속도로 회전한다. 기어는 원하는 속도로 샤프트를 구동하고 캠을 회전시킨다. 현재 이 타이머의 가장 일반적인 응용 분야는 세탁기, 건조기 및 식기세척기이다. 이 유형의 타이머는 종종 기어 트레인과 캠 사이에 마찰 클러치가 있어 캠을 돌려 시간을 재설정할 수 있다.^[1]

전기기계식 타이머는 강력한 조명, 모터 및 히터를 제어하는 데 필요한 반도체 장치보다 기계식 스위치 접점이 여전히 저렴할 수 있기 때문에 이러한 응용 분야에서 계속 사용된다.^[2]

과거에는 이러한 전기기계식 타이머가 전기 릴레이와 종종 결합되어 전기기계식 컨트롤러를 만들었다. 전기기계식 타이머는 항공우주 및 무기 시스템에서 광범위하게 사용되었기 때문에 1950년대와 1960년대에 발전의 정점에 도달했다. 프로그램 가능한 전기기계식 타이머는 초기 로켓과 탄도 미사일의 발사 순서 이벤트를 제어했다. 디지털 전자 기술이 발전하고 가격이 하락함에 따라 전자식 타이머가 더 유리해졌다.^[3]

2. 3. 전자식 타이머

쿼츠 시계를 기반으로 더 높은 정밀도를 달성했으며, 집적 회로의 발전으로 가격이 저렴해졌다. 단일 칩 컴퓨터 시스템으로 구현되어 다양한 기능을 제공한다.^[6]^[7]

3. 컴퓨터에서의 활용

컴퓨터는 정확한 시간 측정을 위해 타이머 모듈을 필수적으로 사용한다. 소프트웨어만으로는 프로그램이 복잡해질수록 정확한 시간 측정이 어려워지기 때문이다. 디지털 회로(하드웨어) 기반의 타이머 회로는 대부분의 컴퓨터와 MCU 임베디드 시스템에서 활용된다.

하드웨어 타이머는 일정 시간 간격으로 인터럽트를 발생시켜 소프트웨어가 시간을 측정하도록 돕는다. 마이크로프로세서의 클럭 신호를 기반으로 동작하며, 2진 카운터를 통해 주파수를 낮춘 후 원하는 시간을 얻는 방식이 일반적이다.

타이머는 하드웨어 카운터 모듈을 통해 주기적 시간을 얻거나, 한 주기 동안 HIGH와 LOW 상태의 시간을 조절하여 PWM 기능을 지원하기도 한다. 주기와 PWM 시간 조절은 하나의 타이머 모듈에 통합되어 레지스터 설정에 따라 다양한 기능으로 동작하도록 설계된다.

또한, 시간을 전용으로 카운터하는 실시간 시계(RTC) 모듈이 있다. RTC는 별도의 수정 발진자와 배터리를 사용하여 컴퓨터 전원이 꺼져도 시간을 유지한다.

3. 1. 하드웨어 타이머

컴퓨터에서 하드웨어 타이머는 정확한 시간 측정을 위해 필수적인 모듈이다. 소프트웨어만으로는 프로그램 복잡성 때문에 정확한 시간 측정이 어렵기 때문이다. 대부분의 컴퓨터와 MCU 임베디드 시스템에서 사용된다.

하드웨어 타이머는 디지털 회로(타이머 모듈)를 통해 일정 시간 간격으로 인터럽트를 발생시켜 소프트웨어가 시간을 측정하도록 돕는다. 보통 마이크로프로세서의 클럭 신호를 사용하며, 2진 카운터로 주파수를 낮춘 후 원하는 시간을 얻는다.

주기적 타이머는 디지털 카운터 회로 모듈로, 마이크로프로세서가 소프트웨어 방식으로 시간을 측정하기 어려운 경우에 사용된다. MCU의 기본 모듈로, 8051 초기 모델에는 2개가 장착되어 있었다. MCU는 다양한 개수의 타이머를 장착하여 모델을 분리하고, 다양한 성능 요구 사항을 만족시킨다.^[10]

실시간 시계(RTC)는 시간을 전용으로 카운터하는 회로 모듈이다. 별도의 수정 발진자(결정 진동자)와 배터리를 사용하여 컴퓨터 전원이 꺼져도 시간을 유지한다. 보통 32.768kHz 수정 발진자를 사용하여 시, 분, 초, 날짜를 만든다. RTC는 마이크로프로세서 개입 없이 초부터 년까지의 시간을 디지털 회로의 카운터에 의존하며, 별도 배터리 전원으로 동작한다.^[11] ^[12]

RTC의 구성 요소는 다음과 같다.

구성 요소
날짜와 시, 분, 초 등의 시간을 카운터하는 디지털 카운터 회로
카운터 회로에 사용하는 수정 발진자(결정 진동자)
카운터 회로에 전원을 공급하는 배터리 (컴퓨터 전원 꺼짐 상태에서도 동작)

3. 2. 소프트웨어 타이머

이러한 종류의 타이머는 장치나 장치의 부품이 아니며, 소프트웨어로만 존재한다. 이들은 일반적으로 소프트웨어를 실행하는 하드웨어 장치에 내장된 클럭 발생기의 정확성에 의존한다.^[6]^[7]

범용 컴퓨터에서는 다양한 레벨(계층)에서 타이머 기능이 내장되어 있어, 그에 따라 다양하고 세밀한 동작을 실현하고 있다. 예를 들어 마더보드나 BIOS와 같은 하드웨어·펌웨어 레벨뿐만 아니라, 운영 체제(OS)나 프로그래밍 언어의 표준 라이브러리, 애플리케이션 프레임워크 및 애플리케이션 소프트웨어와 같은 소프트웨어 레벨에서도 타이머가 구현·활용된다. 타이머의 정확도 및 분해능은 구현 형태에 따라 달라진다. 스마트폰 등의 OS에도 알람 시계·타이머·스톱워치 기능을 겸비한 앱이 표준으로 탑재되어 있는 경우가 많다.

작업 관리 시스템: 설정된 일시, 요일 및 시각 등에 "작업"(컴퓨터 프로그램이나 배치 처리 등)의 시작 및 종료를 수행하는 소프트웨어다. 작업의 동작 상황을 감시하기도 한다. 마이크로소프트 윈도우에서는 이와 유사한 것을 작업 스케줄러라고 한다.
간격 타이머: 일정한 간격으로 시스템에 어떤 신호를 발생시키는(일반적으로 인터럽트인 경우가 많다) 기구다. 일반적으로 운영 체제(OS)는 실시간 시계로 시간을 획득한 후 이 간격 타이머의 인터럽트를 사용하여 내부 시간을 업데이트한다. OS가 프리엠프션의 계기로 사용하는 경우도 있고, OS 자체의 다양한 정기 처리나 장치 드라이버 등에 OS가 제공하는 타이머의 근거로 사용되기도 한다.
워치독 타이머: 컴퓨터 시스템의 정상 동작을 확인하기 위한 기구다. OS가 워치독 타이머에 일정한 간격으로 쓰기를 수행하고, 만일 그 쓰기가 규정 기간 내에 일정 횟수 이상 수행되지 않았을 때, 시스템이 멈춤(구체적으로는 간격 타이머로부터의 인터럽트가 마스크된 상태로 계속 동작하고 있는 상태)이라고 판단하여 시스템을 재설정한다. 임베디드 시스템 등에서 많이 사용된다.

4. 작동 방식에 따른 분류

온딜레이 타이머: 입력 신호가 계속 켜져 있는 경우, 설정 시간이 경과하면 작동하는 타이머 방식이다.
오프딜레이 타이머: 입력 신호가 켜졌다가 꺼진 경우, 설정 시간이 경과하면 작동하는 타이머 방식이다.
플리커 타이머: 입력 신호가 켜져 있는 경우, 설정 시간 동안 켜짐과 꺼짐을 반복하는 타이머 방식이다.

5. 종류

타이머는 단순 카운트다운 방식 외에도 가전제품의 예약 동작 기능, 다기능 시계의 경과 시간 측정, 알람, 정시 시보음 기능 등을 포함한다. 소리 유무와 관계없이 모래시계도 타이머의 일종이다.

50년 전(2023년 11월 기준)까지 단독형 키친 타이머(en:Egg timer)는 태엽식 벨(종)을 사용하는 기계식 아날로그 장치였으나, 이후 전지와 전자공학 기술을 이용해 부저나 발광으로 알리는 방식이 일반화되었다. 소형 흑백 액정 디스플레이와 버튼 전지를 사용한 디지털 알람 시계도 등장하여, 100엔숍에서도 쉽게 구매할 수 있게 되었다.^[6]^[7]

범용 컴퓨터는 다양한 계층(레벨)에 타이머 기능이 내장되어 정밀한 동작을 구현한다. 마더보드, BIOS 등 하드웨어나 펌웨어 레벨뿐 아니라, 운영 체제(OS), 프로그래밍 언어 표준 라이브러리, 애플리케이션 프레임워크, 애플리케이션 소프트웨어 등 소프트웨어 레벨에서도 타이머가 활용된다. 스마트폰 OS에도 알람, 타이머, 스톱워치 기능을 갖춘 앱이 기본 탑재되는 경우가 많다.

과거 공업 및 컴퓨터 분야에서는 JIS 규격(JIS Z8301)의 영향으로 "타이마" 표기가 사용되었으나, JIS Z8301:2019 개정 이후 "타이머" 표기가 증가하는 추세이다.

5. 1. 단독형 타이머

정해진 시간 동안 전기 장치를 가동하는 방법으로 타이머가 장착된 콘센트를 활용할 수 있다.

최근 휴대전화의 인기가 높아짐에 따라, 기존의 기계식 타이머를 모방하면서도 매우 정교한 기능을 갖춘 많은 타이머 앱이 개발되었다. 이러한 앱은 별도의 장치를 구입하거나 휴대할 필요 없이 바로 사용할 수 있기 때문에 더욱 편리하다. 타이머는 휴대전화, 스마트워치, 또는 태블릿의 소프트웨어 애플리케이션이 될 수 있으며, 카운트다운 타이머, 스톱워치 등 다양한 종류가 있다. 이러한 타이머 앱은 특정 시간으로 설정할 수 있으며,^[2] 작업 또는 훈련 시간 추적, 자녀의 과제 수행 동기 부여, 보글과 같은 보드 게임에서 모래시계 형태의 계란 타이머 대체, 요리 시간 추적 등 전통적인 목적으로 사용할 수 있다.

앱은 모래시계나 기계식 타이머보다 우수할 수 있다. 모래시계는 정확하고 명확하지 않으며 막힐 수도 있다. 기계식 타이머는 개별적인 필요에 맞는 소리 크기 조정과 같은 애플리케이션이 지원하는 사용자 지정 기능이 부족하다. 대부분의 애플리케이션은 선택 가능한 알람 소리도 제공한다.

일부 타이머 애플리케이션은 어린이들이 시간 개념을 이해하고, 시간 내에 과제를 완료하고, 동기를 얻는 데 도움이 될 수 있다.^[3] 이러한 애플리케이션은 특히 ADHD^[4], 다운증후군 등의 장애를 가진 어린이들에게 사용되지만, 다른 모든 사람들도 그 혜택을 누릴 수 있다.

단순한 카운트다운 방식의 타이머뿐만 아니라, 가전제품에 내장된 '예약 동작 기능'도 타이머이다. 다기능 시계의 경우, 경과 시간 측정 기능뿐만 아니라, 알람 기능이나 정시마다의 시보음도 타이머로 분류될 수 있다. 벨이나 부저 등의 소리로 알리는 것뿐만 아니라, 소리가 나지 않는 모래시계도 타이머이다.

; 주방 타이머

: 요리 시간을 측정하기 위한 타이머이다. 설정 시간이 경과하면 부저가 울린다. 전자 회로를 사용한 디지털 방식 제품이 보편화되어 있지만, 용수철을 이용한 간단한 다이얼 조작만으로 사용할 수 있는 아날로그 방식 제품도 사용되고 있다. 디지털 방식은 카운트업 방식의 간이 스톱워치 기능이 있는 것이 많다. 또한, 디지털 방식으로 리셋 버튼이 없는 제품에는 ‘분’ 설정 버튼과 ‘초’ 설정 버튼을 동시에 누르면 설정 시간을 0으로 리셋할 수 있는 것이 있다.

; 24시간 반복 타이머

: 조명이나 생물 사육 등을 위해 하루 중 정해진 시간에 동작을 반복하는 타이머이다. 초기에는 시계와 같은 문자판 주위의 걸쇠를 움직여 시간을 설정하는 제품이 많았지만, 이는 내부에 가동 부분(전동 시계)을 가지고 있었고, 반도체 기술의 발달과 함께 가동 부분이 없는 저가의 전자식이 등장했다.

; 표시판이 있는 타이머

: 스포츠 경기나 제한 시간이 있는 구두 발표 등에서 멀리 떨어진 위치에서도 볼 수 있도록 대형 표시판에 남은 시간 등을 표시하는 것이다. 스포츠 경기용 제품의 경우, 타이머 표시(경기 시간 표시) 외에도 득점 표시, 서브 권 표시 등을 할 수 있는 것이 많다.

단독형 키친 타이머(en:Egg timer) 등은 50년 전(2023년 11월 기준)까지는 태엽식으로 벨(종)을 울려 알리는 기계식 아날로그 장치뿐이었지만, 그 후 전지와 전자공학 기술을 사용하여 부저나 발광으로 알리는 것이 일반화되었고, 또한 소형의 흑백 액정 디스플레이로 디지털 표시되고 버튼 전지로 작동하는 알람이 울리는 것이 등장했다. 품질이나 내구성을 따지지 않으면, 100엔숍에서도 구입할 수 있게 되었다.^[6]^[7]

5. 2. 기기 내장형 타이머

; 카메라

: '''셀프타이머''' - 사진 촬영 시, 카메라를 조작하는 사람도 사진에 담을 수 있도록 일정 시간 후에 셔터를 작동시키는 기능.

: 셔터 스피드 제어 - 셔터를 열어 필름이나 센서에 빛을 쬐는 시간을 지정된 일정 시간으로 조절하는 기능.

; 녹화 기기, 밥솥, 선풍기, 에어컨 등 가전제품

: 녹화, 취사, 난방 등 기기 작동의 예약 설정이나, 전자레인지, 세탁기 등에서 카운트다운 설정을 위해 타이머(시계)가 내장되어 있다.

6. 현대적 응용

타이머는 휴대전화, 스마트워치, 태블릿 등에 앱 형태로 널리 사용된다.^[2] 이러한 타이머 앱은 특정 시간을 설정하여^[2] 작업 시간을 추적하거나, 요리 시간을 재는 등 여러 용도로 활용된다.

타이머 앱은 모래시계나 기계식 타이머보다 장점이 많다. 모래시계는 정확하지 않고 막힐 수 있으며, 기계식 타이머는 소리 크기 조절 등 사용자 맞춤 기능이 부족하다. 하지만 대부분의 타이머 앱은 다양한 알람 소리를 선택할 수 있다.

일부 타이머 앱은 어린이들이 시간 개념을 이해하고, 시간 안에 과제를 마치도록 돕는 데 유용하다.^[3] ADHD^[4], 다운증후군과 같은 장애를 가진 어린이들에게 특히 효과적이지만, 다른 사람들도 혜택을 볼 수 있다.

7. 한국의 특수한 상황

한국은 IT 기술이 빠르게 발전하면서 스마트폰 보급과 함께 디지털 타이머 앱이 일상생활에 널리 사용되고 있다.

7. 1. IT 기술 발전과 디지털 타이머의 활용

휴대전화의 인기가 높아짐에 따라, 기존의 기계식 타이머를 모방하면서도 매우 정교한 기능을 갖춘 많은 타이머 앱이 개발되었다. 이러한 앱은 별도의 장치를 구입하거나 휴대할 필요 없이 바로 사용할 수 있기 때문에 더욱 편리하다. 타이머는 휴대전화, 스마트워치, 또는 태블릿의 소프트웨어 애플리케이션이 될 수 있다.^[2] 카운트다운 타이머, 스톱워치 등이 이러한 앱 중 일부이다. 이러한 타이머 앱은 특정 시간으로 설정할 수 있으며,^[2] 작업 또는 훈련 시간 추적, 자녀의 과제 수행 동기 부여, 보글과 같은 보드 게임에서 모래시계 형태의 계란 타이머 대체, 요리 시 시간 추적 등 전통적인 목적으로 사용할 수 있다.

앱은 모래시계나 기계식 타이머보다 우수할 수 있다. 모래시계는 정확하고 명확하지 않으며 막힐 수도 있다. 기계식 타이머는 개별적인 필요에 맞는 소리 크기 조정과 같은 애플리케이션이 지원하는 사용자 지정 기능이 부족하다. 대부분의 애플리케이션은 선택 가능한 알람 소리도 제공한다.

일부 타이머 애플리케이션은 어린이들이 시간 개념을 이해하고, 시간 내에 과제를 완료하며, 동기를 얻는 데 도움이 될 수 있다.^[3] 이러한 애플리케이션은 특히 ADHD^[4], 다운증후군 등의 장애를 가진 어린이들에게 사용되지만, 다른 모든 사람들도 그 혜택을 누릴 수 있다.

참조

_[1] 서적 The Way Kitchens Work: The Science Behind the Microwave, Teflon Pan, Garbage Disposal, and More https://books.google[...] Chicago Review Press
_[2] 웹사이트 10 minute timer https://minutetimer.[...]
_[3] 웹사이트 Time management with kids http://www.psycholog[...]
_[4] 뉴스 ADHD Research https://www.washingt[...]
_[5] 웹사이트 Timer Definition & Meaning | Dictionary.com https://www.dictiona[...]
_[6] 웹사이트 キッチンタイマー、はかり | 【公式】DAISO（ダイソー）ネットストア https://jp.daisonet.[...]
_[7] 웹사이트 キッチンタイマーの検索結果一覧 | 【公式】≪大量注文専門≫Can★Doネットショップ https://ec.cando-web[...]
_[8] 웹인용 AVR Timer http://www.atmel.com[...] 2015-06-15
_[9] 웹인용 8051 Timer http://web.mit.edu/6[...] 2015-06-15
_[10] 웹인용 AVR 패밀리 http://www.atmel.com[...] 2015-06-15
_[11] 웹사이트 RTC DS12C887 http://datasheets.ma[...]
_[12] 웹인용 RTC DS1307 http://www.maximinte[...] 2015-06-15

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