POPCO.NET - Make your Digital Life

0. 공제용 접사튜브 셋트 제작방향

일단 삼성에서 NX용 렌즈와 바디 마운트의 순정 부품을 무상 기증한 부품을 받아 들고 보니 슬슬 욕심이 생기기 시작했습니다. 원래는 보유한 3D 프린터로 공제를 진행할 생각을 하고 있었는데...

NX의 순정부품에 걸맞는 수준의 품질을 가진 접사튜브 세트를 만들고 싶다는 욕망이 생기기 시작했다는 것입니다.

그래서, 한개 셋트 정도를 손으로 제작해서 작업하는 것과 70여개의 셋트를 만드는 것은 일단 접근 자체가 달라야 한다는 생각이 들었습니다. 손으로 제작하다 조금 오차가 생기더라도 우격다짐으로 수정하고 해서 어떻게 어떻게 작동하는 셋트를 만드는 수준으론 죽었다 깨나도 70세트를 제작할 수도 없고...

더 나아가서, 같은 70여개의 셋트의 품질이 제각각이 되기 때문에 결코 그런식으로 제작하는 방식을 택할 수는 없었습니다.

품질의 균일성을 맞추기 위해선 가능하면 손으로 가공하는 부분이 최소화되도록 제작하는 방안을 생각해봤습니다.

1. 제작 방향 모색 - 실패 실패 실패...

그래서 가장 먼저 시도를 한 것은 적어도 경통 부분 만큼은 금속으로 할까.. 어차피 제가 직접 생산 할 수는 없는 상황이라... 그렇다면 외주를 줘서 경통만 금속으로 만들고, 다른 부품을 보유한 3D 프린터로 제작해보자고 하고, 몇군데 미국에 있는 지역 업체와 한국에 있는 업체를 물어물어 접촉을 했습니다.

그러나, 수량 제한으로 인해 경통 한개당 30만원 정도라는 이야기를 듣고, 멘붕이 오면서 바로 포기를 할 수 밖에 없었습니다.


두번째는 외주 제작이 안되는 상황이라면 결국 자체제작해야 한다는 말인데, 순정 부품과 밸런스가 맞지는 않겠지만 어쨌든 보유한 3D 프린터를 이용해 제작해보기로 시도를 해봤습니다.

그러나, 제가 보유한 Stratasys uPrint SE Plus는 여러가지 장점에도 불구하고, 해상력이 0.3mm 근방 정도되고, 특히 1mm 이하의 미세한 구멍을 포함하는 부품을 만들기에는 아쉬운 점이 있었습니다.

예를 들자면, 이번 접사튜브 제작의 경우, 렌즈 제거 버튼과 마운트 접점용 구멍을 제작하는 것은 굉장히 힘든 작업이었습니다.

일단 테스트로 마운트 접점 구멍을 제작하는데, 일단 3D 프린터로 제작을 하고, 필요에 따라 드릴 프레스를 이용해 마운트 접점 구멍을 더 뚫는 방법을 테스트 해봤습니다.

아래 동영상은 현미경을 통해 접점 점검을 하는 모습을 동영상으로 촬영한 것입니다.
동영상의 앞부분은 3D프린터에서 나온 접점 구멍을 바디에 끼워 테스트하는 동영상이고,
뒷부분은 이 접점 구멍을 드릴로 확장하여 테스트 한 장면입니다.

앞 부분의 드릴링 작업 전엔 접점 위치가 아주 정확하게 들어맞는 것을 보실 수 있습니다. (잘 안보입니다만...)
그러나 뒷부분에선 위치가, 특히 1번 핀의 위치가 상당히 벗어나 있고, 이는 어댑터 장착 유격에 따라, 핀 접촉이 불안해 질 수 있는 상황입니다.

결국 대충 3D 프린터로 위치를 잡고 손으로 구멍을 뚫는 작업으로는 원하는 수준의 정밀도와 균일한 품질을 달성하기 어렵다는 결론에 도달하게 된 것입니다.






그래서, 현재 3D 프린터로 부품을 생산하려는 계획을 수정할 수 밖에 없게 되었습니다. 더욱 정밀하게 부품을 생산하려면, 역시 CNC를 이용할 수 밖에 없게 됩니다.

2. CNC를 이용한 부품 자체 가공 계획 확정

일단 처음에 CNC를 이용해 자체 가공 계획을 세운 것은, 경통의 경우 앞면과 뒷면의 부품을 따로 만들어서 조립하는 방법이었습니다. 그 것을 위해 새롭게 접사튜브 경통의 디자인을 했습니다.

아래 이미지는 이렇게 재설계를 완료한 16mm 접사튜브의 경통 디자인입니다.

보시다시피 경통을 두개의 조각으로 분리하고, 이를 내부에서 4개의 나사를 (지름 2mm, 길이 10mm)이용해 결합하는 방법입니다.




이런 계획을 세운 이후에도 썩 마음에 드는 것이 아니라, 그 후로, 며칠동안 좀더 좋은 방법을 구상하여, 최종적으로 경통을 2개의 분리된 부품으로 제작하는 방법 대신 단일 부품으로 제작하는 방법으로 선회하고 계획을 완성했습니다.

대신, 과정은 더욱 난해해지긴 했지만, 어쨌든 최종 부품은 훨씬 깔끔한 형태가 될 것입니다.

아시다시피 경통은 양쪽으로 마운트가 위치하기 때문에, 양쪽으로 CNC 밀링 작업이 수행되야 합니다. 그런데, 일반적인 형태의 CNC 밀링으로는 단면만 접근이 가능하기 때문에 이런 경통과 같이 양측으로 가공이 이뤄져야하는 부품의 제작은 할 수 없죠.

그래서, CNC Turning, 또는 머시닝 센터와 같이 양쪽에서 가공 중인 부품을 번갈아 잡아가면서 가공할 수 있는 가공기계가 동원 되야 합니다.

아래는 LockCircle사에서 캐논용 바디캡을 제작하는 과정을 보여주는 아름다운(?) 프로모션 동영상입니다.
동영상을 보시면 아시겠지만, 처음 한쪽 면을 제작하다가, 1:45초 쯤에 반대쪽 가공을 위해 돌려잡는 장면이 나옵니다.



그러나, 이런 가공기계는 비싸도 너~~~무 비싸기 때문에, 부품을 나누어 차후 조립하는 방법을 선택해야 합니다.

그래서, 오랫동안 고민을 통해 생각해낸 양측가공 방법입니다.

간단합니다. 한번은 한쪽면을 가공하고 두번째는 뒤집어서 가공하면 됩니다. ㅎㅎㅎㅎ

그런데, 문제가 있습니다. 앞면을 가공하고 뒤집으면, 모든 위치 레퍼런스가 흩어져서, 정확한 위치로 딱 아구가 맞게 가공할 수가 없어집니다. 그럼 어떻게 앞면과 뒷면의 레퍼런스를 깔끔하게 잡아주느냐... 이걸 고민해야죠.

단계 1: 앞면 가공 시에 위치를 참고할 수있는 기준 구멍을 뚫어 부품 판넬에 포함합니다.
단계 2: 좌표 기준 홀과 함께 앞면 가공 완료.
단계 3: CNC로 좌표를 리셋하고, 후면 가공을 위해 앞면 좌표 기준 구멍의 뒤집힌 좌표에 같은 크기의 구멍을 만듬
단계 4: 그 좌표 기준 구멍에 딱 맞는 금속 심을 박음.
단계 5: 앞면 가공에 같이 포함된 좌표 기준 구멍에 맞춰 금속 심에 뒤집어 끼움.
단계 6: 클램프로 단단히 고정하고, 후면 가공
단계 7: 후면 가공 시에 좌표 기준 구멍을 포함한 잉여 부분을 잘라내어 부품 완성.

좀... 복잡하긴 한데, 아래 이미지를 보시면 쉽게 이해가 되실 것입니다.

아래 두개의 이미지는 16mm 경통 부품의 앞면 CNC 밀링 계획에 대한 도면입니다.
위의 이미지는 304 x 101 mm의 원재료 판에 4개의 부품을 생산하는 도면 계획입니다. 보시다시피 6개의 좌표 기준 구멍들이 포함돼 있습니다.



이번엔 뒷면 CNC 밀링 디자인과 계획입니다. 바디 마운트 쪽은 부품이 좀더 많아서 더 복잡합니다.



이렇게 만들어진 CNC 가공계획을 시뮬레이션 시킨 결과는 아래와 같습니다. 시뮬레이션을 돌려보는 이유는 실제 절삭을 바로 기계에 넣고 돌리면, 오류가 있을 경우, 작게는 부품을 망치거나, 흔하게 한개에 몇만원, 몇십만원하는 밀링 비트가 부러지기도 하고, 심하면, 아예 기계 자체에 큰 손상을 주기도 하기 때문에, 이런 시뮬레이션을 거쳐서 정상적으로 문제없이 원하는 결과가 나오는가를 보기위한 사전 작업입니다.




3. 공구, 재료 모아보기

이 정도 가공 계획을 세우면서 틈틈이 필요한 기계와 공구를 모으기 시작했습니다.

거의 모든 공구는 원래 차고에 있었는데, 이번 공제의 경우 상당히 오랜 기간에 걸쳐 작업을 할 것이기 때문에, 겨울이면 추워서 작업할 수 없는 차고 대신, 방 하나에 제작에 필요한 모든 공구를 때려넣는 공방을 차리게 되었습니다.

아래의 사진에서 맨 왼쪽은 Stratasys uPrint SE Plus라는 산업용 3D 프린터, 중앙은 미국 콜로라도에서 애리조나 피닉스까지 직접 운전해 중고로 업어온 60W 이산화탄소 레이저 가공기... 맨 오른쪽은 이 공제를 위해 구입한 30cm x 40 cm 3축 CNC 밀링 머신입니다.



특히 3축 CNC는 이번 공제에서 핵심역할을 할 공구입니다. 중국산 취미가용 CNC인데... 이것 때문에 고생한 거 생각하면... 어휴..... 현재는 뼈대만 남겨놓고, 모터와 드라이버를 완전히 교체해서 사용 중입니다. 아무래도 집안에서 작업하는 것이라, 소음과 먼지 때문에 압축 스티로폼으로 인클로져를 따로 자작해 설치하였습니다.



이 밖에 수많은(?) 공구들이 대기타는 상황이지만... 차차로 선보일 기회가 있을 것입니다. ㄷㄷㄷ


3. 테스트 가공

가장 핵심적인 두개의 부품, 경통, 렌즈 접점 홀더 가공계획을 확정하고 난 후, 더 진행해 가기에 앞서, 일단 설계와 생산 방법이 목적에 부합하는지를 점검하기 위해, 시험 가공을 해보기로 했습니다.

부품 제작 재료는 엔지니어링 플라스틱의 일종인 UHMW 라는 플라스틱입니다. 좀 부드러운 느낌이 있지만, 상당히 터프한 재료로 내마모성이 우수합니다 (흔히 식당 도마로 사용하는 흰색의 플라스틱). 충격에도 강해서 잘 깨지지않는 특성이 있습니다. 그러나 CNC 가공 때, 좀 특성이 까다로와서 매번 새 엔드밀 사용이 필요할 만큼 표면도 좀 찌그러기가 남고, 뒷손이 좀 많이 가는 재료입니다.

먼저 비교적 쉬운(?) 렌즈 접점 홀더를 제작해 봤습니다.
바로 아래의 빨간 사각형 내의 부품입니다. 이 부품을 3D 프린터로 출력해보았는데, 1mm 남짓한 접점 핀 구멍의 위치가 일정치 않아 품질 문제가 발생할 소지가 다분해서 일전에 실패를 선언한 적이 있던 바로 그 부품입니다. 조~ 위의 글에서 설명드린 부품입니다.



아래는 CNC 가동 테스트와 부품 제작 테스트 영상입니다.






영상에도 잘 나와있지만, 순정 마운트 부품과 잘 맞아 들어가고, 바디에 마운트 하였을 때, 접점의 위치가 아주 정확하게 맞아들어가는 것을 보실 수 있습니다.

다음은 경통인데, 아래는 16mm경통의 가공을 시험하는 동영상입니다. 재료는 역시 UHMW 플라스틱이고, 앞서 설명드린 양면 가공법을 살짝 수정하여 적용하였습니다. 아래 동영상은 어떻게 양면가공을 하였는지에 대해서도 잘 설명하고 있습니다.






아래 이미지는 CNC가공이 끝난 16mm 접사튜브 경통의 결과물입니다.




만들어진 경통을 하나 떼어내, 앞에서 제작한 2개의 부품으로, 삼성에서 기증한 순정부품과 결합하여 16mm 짜리 접사튜브를 제작하였습니다




테스트 결과는 일단 모든 부품과 결합이 정확하고, 접사튜브의 기능이 정상적으로 잘 작동하는 상태를 확인하였습니다.
결과적으로 일단 모든 디자인의 치수에 오류를 딱히 없고, 접사튜브 부품의 제작에는 이때까지는 커다란 문제가 발견되기 전이었습니다.

4. 들어는 보셨나요? 원목 접사튜브의 탄생!!!!!

이 즈음, 즉 제작년 4월 경... 계속 이 뒷꽁지가 땡기는 알 수 없는 허전함... 거의 본격 제작해도 크게 문제가 없는 상황에 까지 도달했는데도, 불안한.. 성에 차지 않는.. 상황은 계속되었습니다.

알게모르게 CNC에서 계속 발생하는 오류... UHMW 플라스틱이 주는 마감의 한계.. 그다지 예뻐보이지도 않는...

플라스틱은 마음에 안들고... 금속은 가공하기 벅찬 이 상황.... 개인 수준에서 해볼만큼 해봤는데도 영 성에 차지 않는.. 그래서 이름을 걸고 공제를 하기엔 너무도 부족한 이 한계....

이렇게, 전전긍긍하던 차에 이 상황에 제 뒷통수를 후려갈기는 사태(?)가 발생했으니, 그건 바로 마데 차이나 NX 마운트용 접사튜브 발매 개시였습니다. 가격은 단돈 5만원..

아무리 마데 차이나라고나 하나 개인이 제작하여 넘기는 힘든 퀄리티.. 제한적인 제작 환경... 아무리 순정마운트라는 것에 기대 공제를 시작하려는 마당에, 퀄리티가 개인 수준에서 따라가기 힘든 상황에 맞닥드리게 된 것입니다.

이미 시장엔 5만원 짜리 접사튜브는 있고, 나는 이 접사튜브를 만든다면 가격을 얼마로 잡아서 공제를 해야 하나... 하는 생각...

그렇게 전전긍긍하던 어느 하루, 회사에서 근무하는 중에, 역시 뒤통수를 냅다 갈기는 아이디어가 생겼으니... 왜 여태까지 한번도 그런 생각을 하지 못했던가!!! 해결책을 바로 옆에 두고도 모르고 있었다는 자괴감까지 들게 하는 방책이 생겼으니, 바로 원목을 이용한 부품의 제작이었습니다. 이름하여 원목 접사튜브!!! 세상엔 이런 것이 존재하지 않았다!!!

그리하여 바로 집으로 돌아오는 길에 약간의 오크(Oak: 한국에선 참나무라고 하더군요)를 구입해 바로 제작을 시도했습니다.

짠!!! 아래 이미지는 CNC가공 후, 약간의 사포질로 마감한 결과입니다.



기대 이상의 결과였습니다. 딱히 가공 과정에서 쪼개지거나하지 않고, 오크 특유의 강성도 잘 유지되었습니다.

제가, (이 때까지만 해도) 오크 원목을 사용하기로 결정한 것은 아래와 같은 이유입니다.

- 오크 원목은 원목 중에서도 무겁고 상당히 단단한 목재.
- 단단한 목재이긴 하지만, CNC로 재단 후, 사포를 이용해, 마감을 통하여 품질을 더욱 높이는데 유리.
- 주변에서 용이하게 구할 수 있는 목재.
- 같은 목재이나, 후속과정으로 이어지는 착색 (스테인: Stain)과 마감 (Finish)을 통해 다양한 색과 마감효과.
- 스테인과 마감을 적절히 하면, 상당히 고급스런 외관을 달성.
- 카메라 취미를 갖기 전, 수년간 목공을 취미로 하면서, 오크 원목을 몇차례 다뤄 본 경험.
- 지금까지 제가 아는 한, 원목을 이용한 접사튜브는 없었다!!
- 특히 이런 공제와 같은 이벤트에 적합한 '희소성'.

어쨌든, 이러한 이유로, 오크 원목을 경통 재료로 이용하여, 보다 용이한 가공성과, 적절한 내구성, 고급스런 마감, 희소성을 달성할 수 있는 이번 공제를 위한 최적의 재료라 판단했습니다.

아래 이미지는 가공 후, 사포로 마감하고, 스테인 작업을 하기 전, 스테인이 고르고 예쁘게 들게 하기위한 컨디셔너를 적용 후 이미지 입니다.



이 디자인 테스트에서, 2가지 색을 이용했습니다. 에보니 컬러 (검은색에 가까운 갈색), 채리 컬러 (브라운) 두가지로 제작했습니다.

스테인을 2 중으로 칠했습니다. 스테인이 완전히 건조 후에, 마른 헝겁으로 남은 스테인을 닦아내고, 이 후에, 투명 폴리우레탄을 3중으로 마감합니다. (폴리우레탄으로 마감하면, 목재가 습기에 강해집니다.) 각 3번의 마감 사이에 600방 사포로 살짝 문질러 표면을 매끄럽게 만듭니다.

아래 이미지는 2 중의 스테인과, 2중의 무광 폴리우레탄으로 마감한 결과물입니다. (이번엔 테스트로 2번만 코팅했습니다.)

좌측이 채리 스테인이고, 우측이 에보니 스테인입니다.



이렇게 제작된 접사튜브에 순정 부품을 같이 조립했습니다.





아래는 컬러 매치를 위해 NX 바디에 물려봤습니다.





이 오크 원목 접사튜브를 내친김에 CO2 레이저를 이용해 라벨링 테스트를 실시하여봤습니다.






아래는 컨디셔너 후의 모습입니다.



아래는 착색 후의 테스트 모습입니다.



아래는 이 접사튜브로 촬영해본 발로 찍은 접사 사진입니다.





5. 공제용 접사튜브 셋트 디자인 완성 - 에보니(흑단) 원목 접사튜브

일단 오크 원목을 이용한 접사튜브를 공제용으로 이용하기로 결정한 후, 여러가지 목재를 목록에 올려놓고 고심을 했습니다.
그리고, 결심하기를, 이번 공제품은 제가 발휘할 수 있는 모든 (알량한...) 기술과 노력을 들여 달성할 수 있는 클래식의 끝판왕을 만나기로 결정합니다.
그리고는 다음과 같은 사양으로 공제 신정을 시작하게 됩니다.

삼성 NX 순정마운트를 이용한 공제용 접사튜브 셋트 사양

- 접사 튜브는 16mm와, 25mm, 2개 한 세트로 구성.
- 접사튜브는 브라운컬러의 코코볼로 원목 경통 버젼, 블랙컬러 (또는 짙은 갈색)의 에보니 (흑단목) 2가지 버젼 예정.
- 기존과는 달리, 렌즈 제거 버튼, 역시, 에보니 원목을 직접 CNC로 가공하여 제작. 플라스틱 사용 최소화.
- 접사튜브 경통의 내부에서 발생하는 산광이 닿을 만한 곳에 무광 처리.
- 접사튜브 경통 외부는 각 원목의 성질을 잘 살려, 착색제 없이 그대로 마감 예정.
- 경통의 외부 마감은 적절한 가공 후, 유광 컴파운드 (일명 '광약')을 이용하여, 유광처리 예정.
- 경통의 렌즈 착탈 지시점 (렌즈 윗부분에 있는 빨간색 지시점)은, 빨간색 페인트 대신, 구멍을 내고, 거기에 지름 약 3mm 정도의 황동 막대를 박아넣고, 상감 처리 예정.

- 공제용 접사튜브는 16mm, 24mm 튜브 전용 수납공간을 갖춘, 오크 원목의 케이스 제공.
- 케이스는 통 오크를 CNC로 가공하여, 각 튜브가 수납할 예정.
- 케이스의 마감은 TAN 컬러의 착색제와 폴리우레탄으로 표면처리.
- 접사튜브가 수납되는 접촉면에 완충 및 보호를 위해 천연가죽 사용.
- 케이스는 싸구려 경첩 대신, 케이스와 함께 통짜로 가공한 힌지 사용.
- 케이스 내부에 황동 판이 식장되고, 황동판엔 로고 및 고유 시리얼 번호 음각.
- 케이스 상판과 하판의 결합은 클래식한 느낌의 금속 걸쇠.

아래는 이 구상을 바탕으로 공짜 프로그램 Blender를 이용하여 대충 렌더링한 공제 접사튜브 셋트가 되겠습니다.

아래 렌더링에서 붉은색을 띠는 갈색의 목재가 코코볼로이고, 흑갈색의 경통이 에보니입니다.




이 공제 발표는 정확하게 제작년 5월 13일이었습니다. 벌써 2년 전의 일이군요. ㅎㅎㅎ

이렇게 야심차게 공제를 시작했는데, 지금 생각해 보니, 저 때, 저의 모습은 이제 막 레벨1의 보스를 깨고, 레벨2를 막 시작한 모습이랄까.... ㄷㄷㄷㄷ

아직 최종보스의 존재조차 모르고 있던 애송이였으니......

To be continued......


록키산맥 이었습니다.