[편집자주]
최근 크레아폼이 3D 스캐너와 3D 프린터 등 3D 기술을 활용한 역설계 경진대회인 ‘2023년 크레아폼 컨테스트’를 개최했다. 이번 행사는 기존의 행사와 다르게 전문가들이 참가해 3D 스캐너를 이용한 스캔 데이터를 취득한 뒤 해당 데이터를 가지고 역설계, 3D 프린팅, 치수 검사를 진행해 결과물을 심사하는 방식으로 진행됐다. 특히 단순히 3D 스캐너 사용자의 역설계 능력을 평가하는 수준을 넘어 실제 제품을 제작하는 단계까지 진행해 그 전문성을 높였다. 이번 행사에서 지온 3D는 노트북 및 쿨링팬 역설계, 노트북 내부에 쿨링팬을 부착해 발열 문제를 해결하는 콘셉트로 게이밍 노트북 메인보드 하판케이스, 노트북 쿨링 도크 스테이션을 스캔을 통해 대상을 수상했다. 이에 박시몬 지온 3D 대표이사와 인터뷰를 통해 수상 소감을 들어봤다.
 
■ 본인 소개와 참가 계기에 대한 설명을 부탁드린다

안녕하세요. 3D스캔 역설계를 전문으로 하는 업체, 지온3D 대표 박시몬입니다.

평소 ㈜솔티브의 부장님, 과장님과 친분이 있었는데, 우연히 콘테스트의 정보를 전달 받았고, 만약 참가하게 되면 여러 가지로 유익할 것이란 생각이 들었다.

현재 저는 광학식 3D스캐너를 사용하고 있는데, 이 콘테스트를 통해 레이져 3D스캐너의 성능을 비교 체험할 수 있을 뿐 아니라, 평소에 생각해왔던 ‘노트북 다이렉트 쿨링’ 장치도 지원을 받아 제대로 만들어 볼 수 있기 때문에 쉽게 참가 결정을 할 수 있었다.

■ ‘크레아폼 컨테스트 2023’에서 대상을 수상했다. 수상 소감을 부탁드린다

먼저 하나님께 감사드린다. 그리고 이번 대회를 주관한 크레아폼사, 콘테스트 출품을 위해 시간을 내어 도와 주신 솔티브 관계자분들께 감사드린다.

이번 콘테스트에 참가하기 전까지, 레이져 3D스캐너를 접해볼 기회가 없었는데 기획부터 완성까지 세 달정도의 시간동안 레이져3D스캐너 성능을 충분히 체험할 수 있어서 유익했다.

또한 개인적으로 만들어 보고 싶었던 ‘노트북 다이렉트 쿨러’ 장치를 이번 대회를 통해 무사히 제작할 수 있게 되어서 감사했다.

한편으로 이번 출품작이 대중적인 관심사가 부족한 컨텐츠가 아닐까 우려했었는데, 엔지니어링적인 측면으로 좋게 평가해 주셔서 우승까지 하게 된 것 같다.

아직 부족한 점이 많지만, 앞으로 레이져 3D스캐너를 다양한 방면으로 활용해 흥미롭고 유익한 컨텐츠로 보답하도록 최선을 다하겠다.

■ 최종 제출품에 대한 주제 및 설명 부탁드린다

이번 출품작은 제목은 ‘다이렉트 노트북 쿨러’ 장치다.

평소 게이밍 노트북으로 MMORPG게임을 즐겨 하는데, 내부 발열로 노트북이 셧다운 될 까봐 걱정이 되곤 했다.

그래서 어떻게 하면 내부 발열의 근원지인 CPU, GPU의 온도를 낮출까 고민해왔었고, 데스크탑 PC처럼 CPU와 GPU 위에 냉각팬을 설치하면 좋겠다 생각했다.

기존의 노트북의 냉각시스템은 CPU, GPU의 열이 히트파이프로 전달되고 장착돼 있는 양 끝의 소형 블로워팬에서 그 열을 배출하는 구조다.

또한 노트북 구조상 긴 히트파이프를 사용하기 때문에 데스크탑PC보다 열을 전달하는 구간이 길다.

따라서 최대한 빨리 열을 블로워팬으로 전달하고 배출시켜야 냉각 성능이 좋아진다.

반면에 노트북 양 끝단의 장착돼 있는 블로워팬의 rpm을 올리는 것은 이미 한계 상태이기 때문에 CPU, GPU위를 지나가는 히트파이프 부분의 열을 낮추는 방법으로 방향을 잡았다.

히트파이프는 단열구조이기 때문에 단순한 외부 송풍으로는 온도를 낮출 수 없다.

그래서 히트파이프 위에 알루미늄 방열판을 설치해 열을 최대한 끌어당기고 송풍으로 식히는 구조를 만들었다.

또한 히트파이프와 방열판 사이에 미세 간극이 존재하면 열전달 효율이 떨어지기 때문에, 써멀구리스(Thermal Compound)을 도포해서 장착했다.

송풍 장치의 경우 원형팬을 쓰면 부피가 너무 커지고 냉각 효율이 낮기 때문에, 강력한 120㎜ 블로워팬을 사용했다. 블로워팬은 USB타입이라 편하게 전원공급을 할 수 있고, 바람세기도 조절할 수 있다.

방열판 안착을 위해 노트북 하판 커버에 방열판 크기만큼 사각 구멍을 만들어, 하판 커버가 간섭 없이 조립되게 했고, 기존의 노트북 볼팅 자리를 공용으로 사용할 수 있도록 블로워팬 장착용 브라켓을 설계했다.

이 브라켓을 설계하기 위해서 노트북 히트파이프의 위치, 하판 커버의 홀 위치, 메인보드와 하판의 간격, 블로워팬 아웃렛 크기 등등 여러 치수를 알아야 하는데, 크레아폼 레이져 3D스캐너의 도움을 받아 정확하게 측정할 수 있었다.

크레아폼에서 제공해주신 VXmodel 프로그램으로 3D스캔해 만들어진 메인보드, 하판커버, 블로워팬의 메쉬 모델들을 정렬해 실제 장착될 모습으로 위치를 맞추고, 이 치수를 바탕으로 브라켓 설계를 진행했다.

완성된 브라켓 모델은 3D프린팅으로 제작했고, 출력물의 치수가 설계 값에 거의 정확히 맞아, 조립하거나 작동시키는 데 매우 수월했다.

평소 즐기던 MMORPG 게임을 하면서 장착 전후로 온도를 비교해보았는데, 장착전에는 CPU온도가 90℃ 이상 넘어갔던 것에 비해, 장착 후로는 65∼70℃ 정도로 유지했다.

물론 CPU가 인텔6세대 i7-6700HQ로 지금 출시된 CPU에 비해 전력소모 자체가 낮아서 큰 폭의 냉각효과를 볼 수 있었던 점도 있는 것 같다.

이 장치를 만들면서 히트파이프와 방열판이 강하게 밀착될수록 냉각 효과가 개선된다는 점을 알게 됐고, 열전도가 더 좋은 구리계열 소재나, 핀 표면적이 더 넓은 방열판을 쓰면 더 좋았을 것이란 아쉬움도 남는다.

다음에 열전달 관련 컨텐츠를 만들 기회가 생긴다면 이런 경험을 살려서 더 좋은 장치를 만들어 보고 싶다.

■ 현업에 종사하시면서 대회를 치르기가 쉽지 않았을 것 같은데, 컨테스트 과정 중 어려운 점이 있었다면

업무 특성상 일이 바쁠 때, 출품작 설계에 신경 쓸 시간이 많이 부족하게 된다. 그래서 최대한 시간이 있을 때 미리 작업을 해 놓았고, 나중에 일이 겹치면 힘들 것을 예상해, 3D프린팅도 공지된 일정보다 빨리 의뢰했었다.

반면에 콘테스트 관련 3D프린팅 일정은 미리 잡혀 있어서. 제가 원하는 기간에 샘플을 받아볼 수는 없었다.

운이 나쁘게도 업무가 바쁜 와중에 샘플이 도착하게 되서, 결과적으로 시간 배분이 비효율적이게 돼 버린 것이 조금 아쉬웠다.

콘테스트 일정에서 3D프린팅 결과물을 의뢰하고 받을 수 있는 기간이 더 여유가 있게 된다면, 좀 더 완성도 높은 출품작 및 제작 영상을 만들 수 있지 않을까 라는 생각을 해본다.

■ 설계 전문가로 알고 있다. 설계시 3D 스캐너 사용이 결과물에 어떠한 도움을 주는지 궁금하다. 또한 실 사용한 입장에서 크레아폼 3D 스캐너의 장단점이 있다면

먼저, 제품 복원 또는 데이터 관리 관점에서 보면 3D스캐너를 사용해야만 복원 대상물의 모든 구간의 치수 정보를 정확하게 획득할 수 있기 때문에 원본 그대로의 복원이 가능하고, 누락 구간 없이 데이타를 관리할 수 있다.

설계 관점에서 보면, 3D스캔을 사용하면 기존의 검증된 제품의 치수나 구조, 작동 원리를 빠르게 CAD화 시켜 알아낼 수 있다.

그리고 설계 작업은 무에서 유를 창조하기 보다는, 시중에 나온 제품의 중요 구조나 작동 원리를 조금씩 상황에 맞게 변경해서 설계에 적용시키는 것이 일반적이다.

만약 기존 제품을 참고하더라도 아무 것도 없는 상태에서 프로토타입 설계 모델을 만들려고 하면 치수 문제로 시행착오도 많이 겪고 시간도 오래 걸리고 힘든 점이 많다.

반면에 3D스캔을 사용하면, CAD화된 치수 데이터를 바탕으로 쉽고 빠르게 여러 가지 프로토타입 모델을 만들 수 있고 시뮬레이션을 할 수 있다.

따라서 3D스캔을 이용해서 설계를 하면 높은 완성도의 프로토타입 모델에 빨리 도달할 수 있어, 설계 시간 및 비용을 단축시킬 수 있다.

크레아폼 3D스캐너의 장점은 무엇보다 치수정확도, 정밀도에 있다고 본다.

장시간 사용시 발열 관리가 안 되면, 미세한 열변형으로 인해 정밀도가 달라질 수 있는데, 이런 면에서 크레아폼 제품은 매우 안정적인 것 같다.

반면에 3D스캐너 성능이 아무리 좋아도 구동 프로그램이 좋지 않으면 성능을 100% 낼 수 없다. 그런데 크레아폼 3D스캐너 구동 프로그램 VXmodel은 기능도 많고 데이터처리 알고리즘도 좋은 것 같다.

단점이라고 한다면, 측정 해상도의 경우 0.025㎜, 0.05㎜, 0.1㎜ 정도로 세밀한 성능을 보여주는데 반해 결과물의 메쉬 해상도는 그의 4배인 0.1㎜, 0.2㎜ 정도다. 기술적으로 가능하다면 최대 메쉬 해상도가 더 높았으면 하는 아쉬움이 있다.

■ 앞으로 크레아폼 3D 스캐너의 홍보대사를 맡을 예정인데, 어떻게 진행하실지 계획이 있다면 소개를 부탁드린다

크레아폼 홍보대사로 활동하게 되어서 영광이고 또 감사드린다.

홍보대사로 있는 동안, 두 가지 방향성으로 가지고 3D스캐너를 활용하려고 한다.

먼저 업무적으로 3D스캔, 역설계를 하기 때문에 앞으로 있을 많은 의뢰들 중 3D스캐너의 활용도가 높은 사례를 소개할 생각이다.

나머지 하나는 3D스캐너를 활용해서 엔지니어적으로 좀 더 흥미롭고 유익한 컨텐츠 제작하는 것이다. 저는 평소에 물건을 고치거나 개조해서 사용하는 것을 좋아한다.

그래서 이런 관심사를 좀 더 확장시켜, 일상생활에서 겪는 불편한 제품, 오랫동안 개선되지 않은 제품 등에 3D스캐너를 활용해 솔루션을 제공할 계획이다.

물론 완벽한 해결책이 되지는 않겠지만, 단순히 소비자 불만 사항을 전달하는 것보다, 문제 해결에 도움이 될 수도 있는 제작 사례를 보여준다면, 개발자들이 자극을 받고 더 좋은 제품을 만들 수 있지 않을까 기대해 본다.

또한 혼자서 컨텐츠를 기획하면 시야가 좁아질 수 있기 때문에, 크레아폼 매니저분들과 소통하면서 3D스캐너를 잘 홍보하면서 유익한 내용의 컨텐츠를 만들도록 최선의 노력을 하겠다.

감사합니다.