iPhone, 전자공학도가 본 아이폰4 수신율 저하 문제 원인과 잡스 입장
/ 사과먹기이야기 |
2010/06/25 15:26 |
1줄 요약. 수신율문제는 임피던스매칭에서 문제된 것이며 이를 해결하기 위해 상단또는하단에 3G 안테나를 위치시켜야한다.
흥미로운 떡밥이 올라오는군요 (떡밥이라고 하기엔 뭐합니다만) 저는 아이폰이 없습니다. 더더욱 아이폰4 는 없죠. 8월에 구매할 예정입니다. 앱코 사이트를 돌아다니는 중에 흥미로운 기사(http://app.co.kr/738028)를 읽은 적이 잇습니다. 물론 구글리더를 통해 RSS로 인가젯에서나 맥루머를 통해 소식을 접하긴 했습니다만 앱코에서 흥미로운 짤방을 봐서 이렇게 글을 써봅니다. 짤방 내용은 수신율 저하에 대한 스티브잡스의 대처라는 것입니다. 한번 보시죠 재밌습니다 ^^ 하하 보고 한참 웃었습니다. 데스노트의 L 을 패러디 한건데 L이 말합니다. 이렇게 잡는거 맞냐고, 잡스는 말합니다. 확실히 맞다고. (패러디는 이렇게 표현했구요 좀더 자세한 글은 http://www.macrumors.com/2010/06/24/steve-jobs-describes-iphone-4-signal-strength-a-non-issue/ 참고)
앱코에 쓰신분은 인테나(intenna)라고 쓰셨는데 아이폰은 인터네가 아닙니다. 외부로 안테나가 노출되어 있습니다. 인테나는 따로 안테나 칩에 내부(http://www.dt.co.kr/contents.html?article_no=2006111302012432726001)에 있는 것을 말합니다. 일반적으로 저가형으로는 PCB 패턴을 통해 임피던스값을 50~70옴으로 맞춰서 하기도하구요 아래의 이미지가 바로 칩안테나 간단한 구조입니다. 아주 작게 만듭니다 일정한 패턴의 동선을 칩형태로 설계하여 수신율을 높이거나 감도를 높여주는 역할을 합니다.
다시 돌아와서 써보겟습니다, 잡스가 말했습니다. 발표했던것과 같은 아이폰4의 수신율을 높이기 위해서는 상단부를 잡거나 겉케이스를 씌우면 된다고 말했다고 하군요. 제가 생각하기에는 케이스를 씌우는게 가장 확실한 방법입니다. ^^ (케이스에 대해 궁금하신 분은 http://innisfreeisland.com/474 참고 하시거나 http://store.apple.com/us/product/MC597ZM/A 를 참고하시면 좋을듯 싶습니다 ^^)
잠시 글을 이어가기전에 맥루머 기사 링크와 동영상을 옮겨보겠습니다. http://www.macrumors.com/2010/06/24/iphone-4-signal-strength-indicator-issue-alleviated-by-use-of-bumper-or-case/ 와 http://www.macrumors.com/2010/06/24/iphone-4-in-hand-signal-issue-isolated-to-bottom-left-corner/
여기서 문제를 제기하는 부분은 touching the bottom left corner, 그러니까 아이폰 좌측 아랫부분 을 말합니다. 이 부분 접촉시키면 수신율이 크게 감소하게 되고 나중에는 아예통신이 되지 않는 문제가 발생한다고 되어 있습니다. 일반적인 사람들은 왜그러는 지 이해가 안될 겁니다. 하지만 전자공학을 하는 사람이라면, 또는 전자공학에 관심이 많은 사람이라면 왜 저러는 이해를 하실겁니다. 솔직히 말하면 저도 그렇게 많이 아는 건 아니지만 제 생각을 써보자면 아마 안테나의 임피던스 매칭에 문제가 있지 않을까 생각됩니다.
관련된 내용을 쓰기 전에 저의 아주 재미난 경험을 써보죠. 저는 작년만해도 저는 백수 이전에 학생이었습니다. 전자공학을 공부하는 것을 좋아하고 전자공학에 지식을 한창 쌓을 때였죠. 자취방에서 인터넷을 신청해서 쓰기 전에 자그마한 USB무선랜카드를 사서 외부창문에 위치시켜 놓고 인터넷을 사용했습니다. 하지만 수신율이 너무 떨어지기에 인터넷을 쓰기엔 가끔 무리가 잇었죠. 꼴에 전자공학을 좀한다고 USB 랜카드를 분해하고 안테나 부분에 긴전선을 연결하고 납땜했습니다. 이젠 수신율좀 올라가겠지 하고 좋아라 했지만 수신율은 그닥 상승하지 않더군요. 흐음. 그때가 2학년때였습니다. 차후에 짜증나서 무선공유기와 무선랜안테나를 구매해서 이용했지만 결국 인터넷을 신청해서 사용했습니다.
어느덧 제가 4학년이 되니까 제 후배가 생기더군요. 마침 제 앞방으로 제 후배가 하숙방을 잡더라 이겁니다. 그래서 그 친구에게 인터넷을 공유해주고 싶어서 예전 제꺼 USB무선랜카드를 주었습니다. 그런데 이상하게도 상당히 거리도 짧은데 수신이 안되더라 이겁니다. 왜 안될까 하고 고민했는데 3학년 2학기에 배운 '마이크로파공학'이 생각나더군요. (마이크로파공학 관련 문서 참고 http://www.openbind.com/46) 제가 거기서 배운 내용은 주파수 환경에서 신호를 전송할 때의 임피던스 매칭에 관련한 내용이었습니다. 스미스 차트도 그리고 어렵게 배운게 생각나더군요.
그래서 실행에 옮겼습니다. 수신율을 높이려고 했던 긴전선을 때어버리고 납땜도 싹 빨아들이고 제거를 하고 다시 연결했더니 수신율이 20% 미만이던 것이 80% 로 뛰는 것이었습니다. 그때 깨달았죠. 왜 마이크로파 공학을 배우는지 안테나 공학을 왜 배우는지 이해를 했습니다. 아주 매우 값진 경험이었습니다. 그때사 아! 마이크로파 공학에서 임피던스 매칭이 얼마나 중요한 것인지 알았습니다. 전자공학 전공을 공부할 때 아ㅅㅂ 왜 이걸 배워야 되지 하는 물음이 단 한번의 경험으로 싹 해결했던 중요한 경험이었습니다.
위의 사례를 통해 무언가를 아셨다면 이글을 읽는 님은 전자공학에 소질이 있으신겁니다. 왜 저 사례를 말하냐면 바로 우리 사람 또한 임피던스 매칭에 영향을 주는 하나의 전도성 물질로 작용할 수 있다는 것을 말합니다. 여기에 옮기기에는 좀 무리가 있으니 임피던스 매칭을 해야하는 이유에 관한 매우 좋은 문서를 소개시켜봅니다. 제가 전자공학을 공부하면서 매우 많이 도움 받은 사이트입니다. http://www.rfdh.com/bas_rf/begin/whymatch.htm 간단하게 딱 한마디로 표현하자면 신호전달을 최적화 하기 위한 방법이다 라고 표현할 수 있겠습니다.
본문 추가. http://www.rfdh.com/ez0614/ezboard.cgi?db=qna_ant&action=read&dbf=1222&page=134&depth=2 이 내용을 꼭 한번 읽어보시면 좋을 것 같습니다. 안테나 임피던스 매칭에 관한 내용인데 요약을 하자면 어떠한 안테나도 임피던스 값을 매칭 시켜야한다는 것입니다. 좀더 쉽게 말해서 도로를 확장할 때
아이폰 사례도 마찬가지입니다. 사람은 하나의 전도성 물질로 본다면 WIFI에 맞는 안테나 임피던스 매칭을 회로단에서 구성했을 것이구요 3G 통신을 위한 안테나 임피던스 매칭을 회로단에서 구성했을 것입니다. 하지만 안테나 부분에서 사람 손을 터치를 했을 경우 임피던스 값에서 변형이 발생되고 둘 중에 어느 한쪽에서는 임피던스 값이 변화가 되어서 수신율을 포기해야합니다. (임피던스 값을 변화하는게 꼭 저항성분 변화보다 커패시터 값의 변화도 한몫합니다. 아마 본인이 생각하기에는 접점은 되지 않았으므로 정전용량값 변화로 인한 임피던스 매칭 불일치라고 생각되어집니다) 그러면 이부분을 어떻게 수정해야할까요? 저는 다음과 같이 제안해봅니다.
이미지를 제가 추가한건데요 왼쪽은 기존의 설계부분을 제가 도식한거고 오른쪽 부분은 제가 제안하는 부분입니다. 초록이나 분홍색처럼 설계를 해야할 것같습니다. 어짜피 손으로 감싸고 통화를 하는 부분이니까요 초록색처럼 설계를 하면 아이폰을 쥘때 와이파이 부분을 건드리지 않으니까 3G 통화하는데 문제가 없을 것입니다. 분홍색 부분도 마찬가지입니다. 제 경험상 WIFI 부분은 손으로 만져도 수신율에 크게 변화가 없는 듯 합니다. 3G 부분이 좀 변화가 심하다고 생각되거든요. 따라서 3G 부분은 쥘 때 접촉이 되지 않는 맨 상단이나 맨 하단에 위치한다면 수신율에 문제가 없지 않을까 생각됩니다.
제가 쓴 부분이 일부 전자공학적으로 틀릴 수도 있는 부분입니다. 혹시 이글을 보시는 전문가가 계신다면 지적을 꼭 해주십시오. 저도 아이폰4를 직접 만지고 실험한 것이 아니고 영상이나 지금까지 올라온 떡밥을 가지고 유추하는 부분이기에 딱 이것이 맞다고 장담할 수 없으니까요. 많은 지적 기다리고 있습니다.
추가. 쓰다보니까 수신율 원인만 썻네요. 음 잡스도 문제가 있습니다. 우리 잘못이 아니라 너네들 잘못이야 라는 느낌입니다. 역시 애플 자부심 돋습니다! 제가 영어가 좀 잘되고 한다면 저 내용을 영어로 기술해서 잡스 횽에게 보내고 싶습니다. 물론 애플 하드웨어 개발팀도 이런 내용은 빠삭하게 알고 있겠죠. 여튼 이 문제를 사용자 문제로만 돌리기에는 잡스 횽의 태도가 좀 불쾌합니다. 저도 8월달에 꼭 구매할 건데 이런 부분이 해결되지 않으면 좀 거시기 하거든요. 혹시 범퍼 케이스를 판매하려는 잡스의 의도가 아니지 조심스럽게 생각해봅니다 ㅎㅎ (http://store.apple.com/us/product/MC597ZM/A 참고하세요) 그나저나 제가 제안한 것처럼 수정되었으면 하는 바람이 있습니다. 잡스횽에게 이메일 보내볼까요? ^^
추가. 진짜 망신살 뻣치는 일이 될 수도 있는데 잡스횽에게 되도 않는 영어로 이메일 보냈습니다. 내용은 뭐 간단하게 나는 전자공학을 사랑하고 공부하는 한국인이다 (real south korea) 영어를 잘 못해서 미안하다. 메일을 보내는 이유는 단지 안테나 디자인에 대해 제안하려고한다. 첨부한 이미지를 참고하고 반영이 된다면 좋겠다. 추가적으로 이 부분의 문제는 아마도 임피던스 매칭때문이것같다. 이 부분이 (하드웨어) 속히 해결되길 바란다. 고맙다. 항상 신과함께하기를! 뭐 이런식으로 보냈습니다. 물론 답장이 올리는 없겠죠. 답장이 온다면.. ㅎㄷㄷ 인증하겠습니다만 저같은 잡것에게 감히 잡스가 답변 줄까요. ^^
추가. 인가젯에서 올려준 이메일 떡밥 올려봅니다. 뭐 내용은 간단합니다. 아이폰4을 잡으면 수신율이 떨어진다 이건 공통된 이슈다 이것을 해결할 방법이 없나? 라고 보냈더니 그렇게 잡지마라 라고 떡밥 던져 주시네염 ㅠ
추가. 위의 동영상과 키노트 캡쳐 이미지를 보면 제 생각이 확실해 집니다. 이는 안테나 임피던스 매칭에 심각한 문제를 가져다 주는 것입니다. 각각 사용하는 주파수 범위가 다르다 보니까 임피던스 값도 다르구요 서로 금속 접촉시키거나 손으로 접촉시키면 커패시터 값을 변화가 되어서 서로 간섭을 받고 수신율에 영향을 주는 것 같습니다.
추가. 댓글로 이메디나 (http://innisfreeisland.com/479#comment4807142) 님께서 유튜브 링크를 걸어주셔서 올립니다. 하아 이건 또 무슨 조화인지! 일부 불량품인지 아닌지 모르겠네요 좀더 지켜봐야할 것 같습니다. ㅠㅠ
추가. 안드로이드펍(http://www.androidpub.com/472074)에서 유저분께서 안테나에 대한 시뮬레이션을 사전에 진행한다. 성공에 도취된 자신감 넘치는 애플이 -하드웨어 제작에- 밑천을 들어내는 거 아니냐 라고 쓰셔서 저도 당황스럽네요. 물론 이말씀도 맞는 것 같습니다. 모바일 기기에서 안테나 문제는 그냥 넣는다고 해결되는게 아니라 여러번 시뮬레이션이나 프로토타입 제작해서 테스트 하기 때문에 말이죠. 이 분 말씀을 토대로 생각하면 일부 뽑기 운 아닌가 생각해봅니다.
추가. 댓글에 에타(http://etha.egloos.com)님께서 다음과 같은 글을 달아주셨습니다. ^^ 잘 읽었습니다. 같은 전자공학도의 입장으로서 임피던스 매칭이 상당히 근거있는 주장같아요. 어제만 해도 손을 통해 전류가 흘러 안테나가 쇼트 된다는 황당한 주장이 돌아다녔는데 말이지요;; 저같은 경우는 손의 유전율때문에 그러지 않을까 생각했는데, 쓰신 글을 보니까 임피던스 매칭이 문제인것 같아요. VNA에서 오픈된 케이블로 S11을 측정할 때도, 거기에 갖다대는 손의 압력에 따라서 S11그래프가 휙휙 변하지요. 살짝 대면 오픈된걸로 뜨지만 완전히 눌러버리면 그래프가 춤을 춥니다. 여기역시 손의 압력에 의해 안테나의 임피던스가 변할수 있을 것 같네요. 좋은 정보 감사합니다. 아아 이분이 현재 미국에 유학중인 전자공학 전공 대학원생이십니다. 댓글 감사드립니다. 여튼 제가 관련 집에 있는 안테나공학 책을 보니까 일반적으로 임피던스 매칭은 항상 매우 정확한 값을 할 수 없습니다. (MMIC 쓰면 매우 정확한 값에 근접하겠지만 말입니다 ) 그래서 가장 일반 적인 대역에 매칭시킵니다. 하지만 부품이 오차율이 5%, 1% 이내의 것을 쓰기 때문에 임피던스값도 각 기기마다 천차 만별입니다. -그래봤자 대역안에 포함되어 있으니 별차이없음- 저렇게 외부에 노출된 안테나라면 임피던스 값은 정말 어떻게 달라질지 애플도 모를겁니다. 이 부분은 저도 애플이 아니니까 차후 상황을 지켜봐야 할 듯 싶습니다.
추가. http://rukxer.net/2461265 현직 엔지니어 분이 분석한 수신율 문제를 정리한 포스트입니다. 저도 생각하는 부분이 안테나 설계부분에는 다양한 부품이 있는데 최근에는 소프트웨어로 안테나 수신율이나 임피던스값을 조정할 수 있는 기술이 있습니다. (버렉터 다이오드 이용해서 정전용량값을 조절하는 등을 이용해서 말이죠) 그래서 저는 소프트웨어를 통해 이 문제를 해결할 수 있다고도 생각합니다. 최근에 제가 공부한 USN(http://thislmm.com/100) 에서도 RF의 송신파워나 주기 설정등을 소프트웨어 단에서 조정이 가능한 것을 알게 되었거든요. 하지만 소프트웨어서도 해결이 안되면 RUKXER님 말씀처럼 예초에 안테나 설계 오류, RF Calibration Error, RF Chipset Error 등 이라는 것입니다. 예전에 EDA 테크 포럼에서 PCB 안테나 설계 세미나 잠깐 들었을 땐 칩셋 에러는 거의 일어나지 않는다고 봅니다. - 칩셋을 팔기 전에 자기네들도 테스트하고 내놓으니까요 - 아마 하드웨어 오류라면, RF Calibration (임피던스 매칭) 에서 에러라고 생각됩니다. 어찌됫든간에 소프트웨어적으로 해결되리라 믿습니다.
추가. http://www.appleinsider.com/articles/10/06/25/death_grip_hysteria_may_end_monday_with_ios_4_01.html 애플인사이더에서 iOS 4.01 버전으로 해결한다는 떡밥이 나왔습니다. 다음주 월요일에 새로운 OS를 내놓다는 것인데 속히 해결되었으면 하는 바람이 있습니다. 왜냐면 저도 구매할거거든요. ㅠ
추가. 임피던스에 대해 잘 모르신 분들이 있을 까봐 링크 겁니다 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%84%ED%94%BC%EB%8D%98%EC%8A%A4 임피던스에 관한 위키 문서입니다. 간단히 말해서 교류성 저항 성분이라고 보시면 됩니다. 단순히 직류성 저항 성분이 아닌 인덕턴스(L)과 커패시턴스(C) 성분에 의해 교류환경에서 저항값이 달라지는 것이라 보면 됩니다. 좀더 써보겠습니다. 직류가 아닌 교류 환경에서 저항 성분인데 이게 인덕터(L) 과 커패시터(C) 에 의해 교류 저항값이 결정됩니다. 안테나에 신호를 전달하기 위해서는 그 주파수에 따라 결정되는데 이때 적절하게 L과 C를 조정해서 교류저항값을 최소화 시켜야합니다. (물론 항상 그렇진 않습니다) 그런데 손바닥을 접촉해버리면 C값이 변화가 생겨버리고 의도하지 않게 교류저항값이 지나치게 증가해버린다면 어떻게 될까요? 신호전달이 안되겠죠. (꼭 신호전달이라기 보다는 산란을 해버린다거나 내부회로로 반사된다거나 등등이 있습니다.) 그렇다보면 신호를 주고 받는 환경이 틀어지기때문에 문제가 발생하는 것입니다. 제가 알고 있는 것만 쓴거니 좀더 자세히 아시는 분 있으신다면 꼭 댓글로 지적 부탁드립니다.
반론. 댓글로 답을 주셨는데. 전자기학이나 초고주파공학(마이크로파공학) 통신시스템공학을 배우는 저로선 전파전력이 특정 매질에서 이동할때 주파수가 높을 수록 매질의 표피로 전파가 되며, 전파되는 길이나 방사되는 길이 또한 매질마다 차이가 잇습니다. 안테나 어느 부분에 만져도 수신율이 떨어진다는건 전자공학적으로 볼때 반은 맞고 반은 틀린이야기입니다. 전자기학2를 다시 보니 님의 말씀이 좀 안맞는 부분도 있습니다. 대한전자공학히나 IEEE에 TC편 마이크로전파전파 관련 논문을 보고 있긴한데 지식이 없어서 바로 옮기지 못하겠네요. 꼭 찾아서 관련 내용을 기제하겠습니다. 그리고 쇼트라는 표현은 잘못된 표현입니다. 마이크로파공학 책에서도, 안테나 공학 책에서도 쇼트라는 부분은 다루지않습니다. 주파수가 존재하는 환경에서는 쇼트도 하나의 마이크로 스트립으로도 해석할 수 있으니까요. 그리고 통신시스템을 배우시면 알겠지만 님 말씀도 맞습니다만 마이크로파 공학에서 MMIC를 이용하거나 기타 다른 부품을 이용해서 안테나 길이를 조정해도 통신할 수 있습니다. 물론 Gain에서 문제가 발생할 수 있는데 그 이상은 저도 잘 모르겠네요. 한번 관련 내용을 찾아보겠습니다.
※ 혹시라도 이 글이 여러분의 이해에 도움되셨다면 많은 분들이 이글을 읽을 수 있도록 어래 손가락 클릭 부탁드리겠습니다. ^^
※ 같이 보기
- 잡스횽은 우리에게 우아하게 살라하네 http://news.egloos.com/3337933
- 애플 아이폰4 레티나 디스플레이 액정 결함 통화품질 수신률 문제 발생 http://loved.pe.kr/entry/iPhone4-Retina-displays
- 잡는 방법이 문제라고? 품질 불량 논란.. http://eto.freechal.com/news/view.asp?Code=20100625153524950
- 잡스의 개소리, 아이폰4와 iOS 품질 문제 급부상 http://blog.daum.net/miriya/15601092
- 아이폰4 수신율 문제는 명백히 개발 실패이다! (전문성이 돋보입니다) http://rukxer.net/2461264
- 아이폰4의 수신율 문제 흐름 정리 http://rukxer.net/2461265
- 안테나게이트 에 관한글 http://www.e4ds.com/xboard/content.asp?board_id=17&idx=1278
※ 참고 주소
- 코난 준님의 아이폰4 안테나 수신율 불량 관련 포스트 http://blog.naver.com/jjchoo1730/100107848379
- RF기초강의실(각종 RF에 관련한 기초 지식 및 전문지식이 많은 곳) http://www.rfdh.com/
- 좀더 관련 지식을 알아보시려면 http://www.rfdh.com/bas_rf/begin/lc.htm 을 참고하시는 것도 좋습니다 (LC 값)
- 임피던스 매칭에 관련한 내용 http://www.rfdh.com/bas_rf/begin/smith4.htm 이건 꼭 읽어보시길 ^^
- 안테나 공학을 배우기 위한 전자공학 테크트리 참고하세요 http://www.rfdh.com/bas_rf/begin/curi.htm
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