3D프린팅과 대학이 함께 하는 모습을 소개하는 신도리코 [3D프린팅, 대학을 만나다]! 지난 주 연세대학교 학생들의 상상력이 실현된 ‘창의전시회’를 소개해드렸는데요. 오늘은 학생들이 꿈꾸는 3D프린터의 미래와 생동감 넘치는 3D프린터 후기까지, 지난주에 미처 소개하지 못한 두 팀의 이야기를 소개하고자 합니다.
SWAG (Smart Wifi-based Accurate Gtt control system)
기계공학과 4학년 조현준
기계공학과 4학년 김경훈
기계공학과 4학년 정윤혁
기계공학과 4학년 김우진
기계공학과 4학년 문필욱
천문학과 4학년 박연규
Q. ‘SWAG(Smart Wifi-based Accurate Gtt control system)’ 팀과 제품 소개 부탁 드립니다.
보통 간호사들이 수액을 투여할 때 한번 꽂아둔 뒤 신경을 쓰지 않아도 된다고 생각하는데요. 사실 당뇨병 환자나 고혈압 환자의 경우 10~20분 주기로 수액 투여 현황을 확인한 뒤 의사에게 보고하고 처방을 다시 받아 유량을 조절하는 번거로운 과정을 거치고 있습니다.
‘SWAG’은 링겔의 유량을 조절할 수 있고 그 과정을 휴대폰으로 실시간 모니터링 할 수 있는 기계입니다. 현실적으로 부족한 간호 인력을 대체하고 다소 번거로운 중간 과정을 해소할 수 없을까 하는 취지에서 시작하게 됐는데요. 원격 모니터링이 가능하기 때문에 간호사들의 불필요한 동선을 줄일 수 있습니다. 유량을 측정할 때는 레이저와 광센싱을 적용해보고자 했는데요. 흰색 필라멘트를 기본 베이스 값으로 두고 적외선으로 물방울이 떨어질 때 생기는 그림자 값을 통해 유량을 측정하는 방식을 사용했습니다.
Q. 외관이 시제품에 버금갈 만큼 깔끔해요. 제품 만들면서 에피소드가 있었나요?
저희는 CPU와 모터를 제외한 거의 모든 외형과 부품을 3D프린터로 제작했습니다. 3D프린터 성능이나 편리성에 대한 이견은 없지만 한가지 변수가 있었다면 바로 ‘날씨’인데요. 3D프린터는 추운 날씨에 기온차가 심해지면 출력물이 약간 휠 수 있어요. 서포트가 깔릴 때 까지는 온도가 따뜻해서 형상이 잘 유지되는데, 위로 올라갈수록 기온차가 커지면서 조금씩 휘는거죠. 이럴 땐 다시 시작 해야 돼요.
출력이 오래 걸리다 보니 밤 사이 출력을 해두고 아침에 확인하는 경우가 많았는데 오전 수업이 많은 제가 주로 그 실패 현장을 목격했어요. 실시간으로 사진 찍어 팀원들과 슬픔을 공유하고 다시 시작했었죠. 실컷 출력했는데 제품이 휘어있는 것을 발견할 때의 심정이란 정말.. 힘들었습니다. 테스팅을 한 뒤에 수정 과정을 거쳐야 하는데 프린팅이 실패하면 하루를 꼬박 날리게 되니까요.
그래도 3D프린팅이 있어 정말 편리했어요. 예전엔 아크릴 커팅도 자주 했었는데, 3D프린터는 생각한 대로 바로 출력해볼 수 있으니 확실히 좋았어요. 3D프린터 주변의 기온만 잘 맞춰 준다면 더 좋을 것 같아요. 실제로 단열을 위해 커버를 씌우기도 하더라구요!
한가지 바람이 있다면 중간에 오류가 났을 때 확인할 수 있었으면 좋겠어요. 긴 출력 시간을 거친 후 육안으로 결과물을 확인해야만 오류 여부를 파악할 수 있으니 중간에 잘 나오고 있는지 판단하기 힘들더라고요.
Q. 신도리코 3D프린터를 사용해보니 어땠나요?
중앙도서관에 신도리코 D300이 있었는데, 확실히 D200보다 버전이 높다 보니 프린터 단면이 더 깔끔하게 나오더라고요. 저희 팀은 제품 외형에도 신경을 많이 썼는데 출력물이 정말 만족스러웠어요. 물론 온도가 잘 맞아야 한다는 전제조건이 있습니다!
그리고 정교함 면에서는 말할 것도 없이 훌륭했어요. 저희 팀은 부품 크기가 가장 작았는데도 불구하고 큰 문제 없이 사용했습니다. 신도리코 3D프린터가 0.4mm단위로 쌓이는 것을 감안 하고 설계했더니 큰 문제 없이 정교하게 출력할 수 있었습니다.
Q. 앞으로 3D프린터가 어떤 분야에 접목되면 좋을까요?
아무래도 원하는 형상을 마음대로 만들어볼 수 있는 게 장점이잖아요. 그래서 디자인이나 모델링, 시제품을 테스트해볼 때 유용할 것 같아요. 비록 필라멘트가 플라스틱이라는 제한이 있지만 형상이나 구조를 미리 보고 가늠할 수 있는 건 큰 장점이니까요.
그리고 무엇보다 연구 하는 사람들이 쓰기 편하지 않을까요? 필요한 부품들을 하나씩 만들어야 하는 수고를 덜 수 있으니까요. 직접 ‘SWAG’을 제작해보니 설계 도면만 볼 때랑 실제로 부품을 조립할 때랑 차이가 있더라고요. 설계도 상 가능해 보인 것들이 막상 출력해서 끼워보면 안 될 때가 많았거든요. 그런 시행착오를 가시화해서 볼 수 있다는 게 장점인 것 같아요.
심쿵이
기계공학과 4학년 이정준
기계공학과 4학년 김태한
기계공학과 4학년 윤태두
기계공학과 4학년 정상원
기계공학과 4학년 정재우
Q. ‘심쿵이’는 사람의 생명을 살리는 구급 제품이라 들었습니다. 제품을 만들게 된 계기와 작동 원리가 궁금합니다.
혹시 회사 내 심장제세동기(AED) 위치를 아시나요? 대부분의 사람들은 AED가 있는지도 잘 모르는데요. 심정지 후 4분, 그 골든 타임을 놓치지 않기 위해 ‘급할 때 찾는 AED’가 아닌 구조를 원하는 사람에게 ‘찾아 오는 AED’를 만들게 됐습니다.
‘심쿵이’는 구조를 원하는 사람이 버튼을 누르면, 근처에 있는 AED가 자율주행해 구조가 필요한 곳에 직접 찾아가는 제품입니다. 자율주행 기법으로 현장에 도착한 후 ‘심쿵이’에 내장된 웹 캠이 환자의 신원 상태를 조회해 상태 정보를 응급구조센터로 전송하게 되는데요. 응급구조센터에서 초기 응급조치와 AED사용법 관련 피드백을 수신해 현장에 있는 사람들에게 AED 사용법까지 안내해주는 스마트한 제품입니다.
▲ 자율주행 심장제세동기(AED) ‘심쿵이’
Q. 상당히 고차원적인 소프트웨어 기술이 접목되어 있네요. 혹시 제작하면서 기억에 남는 에피소드가 있을까요?
아무래도 기술이 많이 들어가다 보니 소프트웨어 비중이 더 크긴 했어요. 그래서 업무 분담을 위해 소프트웨어 팀과 하드웨어 팀을 나눠 진행했는데, 3D프린터 덕분에 각 팀의 요구 사항들을 잘 반영한 하드웨어를 제작할 수 있었습니다.
보통 하드웨어가 지형 등 상황을 인지한 후 소프트웨어에게 신호를 전달하기 때문에, 센서 위치에 대한 의견 합일이 중요했어요. 3D프린터를 활용하니까 이런 센서 위치 맞추는 부분이 굉장히 수월하더라고요. 만들 때 편리할 뿐 아니라 업무를 원활하게 해주니 그런 점이 참 좋았습니다.
Q. 이번 수업을 통해 느낀 3D프린터의 매력을 말씀해주세요.
저는 사실 메이커스페이스뿐 아니라 학과 연구실에 있는 신도리코 3D프린터 3DWOX 2X도 사용했어요. 아무래도 듀얼 노즐이라 다양한 재질로 사용 가능하고, 출력 사이즈도 더 크더라고요. 확실히 더 견고하고 정확도도 높았고요. 메이커스페이스에 있는 D200은 좀 더 소프트하게 나와 출력 후 깔끔하게 떼어낼 수 있어 좋았어요.
아무래도 제일 좋은 건 원하는 부품을 만들고 육안으로 확인할 수 있다는 점이 아닐까요? 특히 ‘심쿵이’를 제작하며 모터 브라켓 찾는 과정에서 3D프린터의 편리성을 실감했어요. 제작 초기 단계에서 바퀴랑 핀을 연결하는 게 가장 선행돼야 하기 때문에, 모터를 고정할 브라켓을 찾고 있었는데요. 과거엔 크기에 맞는 브라켓을 찾아보고 구매해야 했다면 이제는 3D프린터로 간편하게 출력해서 바로 끼워볼 수 있었어요. 시간과 노력도 적게 들고 실패해도 여러 번 시도해볼 수 있다는 점에서 3D프린터의 유용성을 체감할 수 있었어요.
Q. 3D프린터 출력 시간이 길다고 들었어요. 제품을 완성하는데 얼마나 걸렸나요?
사실 부품 별 밀도와 쌓는 층의 높이 설정에 따라 제작 시간이 달라져서 일률적으로 말씀 드리기엔 어려운 부분이 있어요. 예를 들어 바퀴와 판 연결하는 부분은 진동이 직접적으로 발생하기 때문에 밀도 100정도로 견고하게 출력해 오래 걸렸어요. 대신 상대적으로 진동이 덜한 위의 기둥은 지지대 역할만 잘 할 수 있도록 밀도와 두께를 낮춰 빠른 출력이 가능했어요.
Q. ‘심쿵이’ 팀이 꿈꾸는 3D프린터의 미래는 무엇인가요?
3D프린터 발전 방향은 ‘제어 기술’과 ‘소재 기술’이 될 것 같아요. 현재 제어 기술은 이미 어느 정도 궤도에 오른 것 같고, 앞으로는 소재 기술 발전이 다각화 되지 않을까 예측해봅니다. 3D프린팅 할 때는 PLA 소재를 주로 사용하는데, 이 소재는 온도가 높으면 녹아 내리기 때문에 아무래도 사용 범위가 한정적일 수 밖에 없는데요. 만약 고온에서 녹지 않는 소재로 출력 후 광경화성으로 굳히는 등의 방식을 사용하면 보다 다양한 분야에서 사용할 수 있지 않을까 합니다. 더 나아가 단백질과 세포를 프린팅할 수 있다면 인공 장기도 만들 수 있지 않을까요? 더 이상 공상 과학이 아니라고 생각해요!
지금까지 연세대학교 ‘창의 전시회’의 참가팀 ‘SWAG’과 ‘심쿵이’팀을 소개해 드렸습니다. 바로 시제품으로 나와도 손색 없는 유용하고 기발한 아이디어가 돋보였는데요. 앞으로도 많은 학생들이 3D프린터를 통해 마음껏 상상력을 구현해볼 수 있었으면 좋겠습니다. 2D&3D전문기업 신도리코도 대학생들이 마음껏 상상의 나래를 펼칠 수 있도록 3D프린팅 기술에 더욱 힘쓰겠습니다.
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[3D프린팅, 대학을 만나다] 학생들이 만든 유쾌한 미래! 연세대 ‘창의전시회’
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