[김성민의 삼디 Life] 베이비그루트 여드름 치료 프로젝트

[김성민의 삼디 Life - 베이비 그루트 여드름 치료 프로젝트]

3D 프린팅 출력물에 불량이 발생했을 때 우리는 2가지 방법을 사용할 수 있습니다. 

혼자서 문제를 해결해보고자 끙끙대는 것이 첫번째 방법일 수 있습니다. 

그러나 지금과 같은 인터넷 세상에서 오로지 자신만의 지식으로 문제해결을 하려고 한다는 것은 별로 바람직하지 않아 보입니다. 

이미 그 문제의 해답은 다 나와 있는데 그걸 알지 못해서 헤매고 있다거나, 조금의 도움을 얻으면 보다 쉽게 해결할 가능성이 있는데 그러지 못하고 있기 때문이죠.

그래서, 현대사회의 대부분의 사람들이 이용하는 방법은 두번째 인듯 합니다. 

모르는 것이 나오면 예전에는 백과사전을 뒤졌다면 이제는 간단히 검색창에 그 이름을 넣고 찾기만 하면 되는 것이죠. 

제가 3D 프린터에 관심을 가지게 되면서 가입하고 활동을 하고 있는 카페에는 매일같이 수많은 사람들이 들어와 글을 남깁니다. 

그중에는 약 30%가까이의 글이 자신에게 발생한 출력불량이나 장치문제를 어떻게든 해결해 달라는 조언을 구하는 내용입니다. 

먼저 삽질을 했던 사람으로서 제가 알고 있는 문제에 대해 올린 글에는 꼭 답변을 달아서 도움을 드리고자 합니다. 

그러나 좀 아쉽기도 합니다. 

사람만 바뀌었을 뿐 동일한 문제 패턴이 계속 반복해서 올라오기 때문입니다. 

검색을 조금만 해보면 자신의 문제와 아주 똑같은 현상에 대해 자세하게 답변을 달아놓은 글이 그토록 많음에도 불구하고 그저 쉽고 간편한 방법인 자신의 문제를 올려놓는 것으로 해결책을 찾으려고 합니다.

물론 그 마음을 모르는 건 아닙니다. 검색을 하려고 해도 그 불량에 대해 어떻게 불리우는질 모르니 어려운것을요. 그래도 조금 검색을 해보고 질문을 하면 어떨까 하는 마음이 있습니다. 

넋두리는 이쯤해두고요 본격적인 이야기를 시작하도록 하겠습니다.

저는 몇일 전 카페에 '퀴즈' 하나를 올렸습니다. 

사실 퀴즈라고 했지만 제가 경험한 불량에 대해 해결방법을 물은 질문이었습니다. 

이미 그동안의 가지고 있던 지식과 혹시 몰라서 찾아본 외국사이트로 부터의 유사한 불량 형태에 대한 해결법등을 다 보고 나서 그래도 알 수가 없기에 올렸던 글이지요. 

그냥 질문글을 올리면 제대로 그 글에 반응하시는 분은 3명 미만으로 제한되어 있음을 그간의 수 많은 답글을 올리면서 경험해보았습니다. 

그래서 어떻게 하면 집단지성을 이용할 수 있을까 하는 생각에 '퀴즈' 라는 제목으로 글을 작성하였던 것이었습니다.

이런걸 Gamification(게임화)라고도 합니다. 

인간을 '놀이하는 존재' 라고 하며 '호모루덴스' 라고 지칭한 네덜란드의 역사학자 호이징가(J. Huizinga) 가 주장했던 것처럼 우리는 어렸을 때의 활동때문인지 놀이라는 것에는 깊이 몰입하고 즐겁게 참여를 하는 것 같습니다. 

예상은 적중하여 총 15명의 고수분들이 이 글에 답변을 해주셨구요.

제가 달아놓은 답글을 포함해서 모두 64개의 댓글이 달린 글이 되었습니다.  (http://cafe.naver.com/makerfac/49599)

이 분들이 올려주신 제안들을 정리해보았습니다. 

이렇게 여러명의 의견을 받고자 했던 이유는 또 하나가 있습니다. 

인터넷 공간에서 오고가는 질문과 답글은 공감없이 진행되는걸 알기 때문입니다. 

질문하는 사람이나 질문에 답을 하는 사람은 서로에 대한 공감이 없습니다. 

즉, 서로가 처한 환경과 처지에 대한 이해가 없다는 것이죠. 

답변을 하는 사람은 주어진 정보인 흐릿한 사진 하나로 답을 내려고 합니다.  답을 하는 것은 쉽습니다. 그러나 동일한 현상에 대해서도 수많은 원인이 존재할 수 있기에 자신의 한정적인 경험에서 나온 해결책은 답이 아닐 가능성이 높습니다. 

이것은 질문을 올리는 사람의 잘못일 수도 있습니다. 불량에 대한 사진 하나 없이 혹은 출력 조건에 대한 정보 한줄 없이 '무엇이 안됩니다. 해결해주세요.' 등의 호소는 답변하기도 곤란할 뿐더라 제대로 된 답변을 얻을 수 있는 확률도 극히 낮습니다. 

어쨋든, 이런 공감없는 인터넷 공간의 문제를 보완할 수 있는 방법이 집단지성의 활용이라고 보았습니다. 

한 사람의 답변은 결코 해결책이 되기 어려울 수 있지만, 여러명의 생각이 모여지면 그곳에 정답이 있을 확률이 높지 않을까 하는 생각입니다. 

달아주신 답변들을 분석해보니 위와 같이 6가지 답변들이 가장 주를 차지하였습니다. 

이런 문제에 있어서 다수결을 따르는 것은 좋은 해결책이라고 생각되진 않습니다.  특정 전문 분야에 있어서는 1000명의 무지한 사람보다 1명의 전문가의 결정이 더 힘을 갖을 수 있기 때문이죠. 그러나 저는 일단 이번 퀴즈에 답변을 주신 분들은 모두 고수분이라고 가정을 하였습니다. 그분들을 하나씩 만나서 이야기를 해본적도 없고, 어떤 분은 3D 프린터를 아직 가지고 있지 않으면서도 답변을 했다는 분도 있지만요 그렇게 가정을 해보았습니다. 그래도 이런 퀴즈에 댓글을 남겨주신 분들은 예사분이 아니실것이기 때문이죠. 평소 관심도 많이 가지고 있고, 자신의 생각이 정답으로 향해갈지 궁금해할 정도로 호기심도 있으신 분이시기에 고수라고 봐도 되지 않을까 싶었습니다. 

이 중에 모든 의견을 다 실험해 볼 수는 없었습니다. 

특히 스테퍼를 바꿔야 된다거나, 온도센서나 히터블럭을 교체해야한다는 등은 갑작스럽게 적용하기에는 어려웠습니다. 저는 가능하면 프린팅 조건을 통해 불량을 해결할 수 있기를 기대했습니다.  왜냐하면 0.1mm 의 적층높이에서는 상당히 괜찮게 출력이 되고 있기에 하드웨어상의 문제는 아닐것이라고 기본 가정을 깔아두었기 때문입니다. 물론 뒤에 나오겠지만 이 가정이 적절치 못할 수도 있었습니다.  그 부분은 글의 뒷부분에 밝히도록 하겠습니다. 

프린터를 교체해야 한다는 내용을 네분이나 제시해주셨는데, 사실 그건 좀....    마치 집에 현광등이 나가서 어떻게 갈아야 할지 문의를 했더니 이사를 하십시오. 하는 답변을 받은 듯한...  물론 퀴즈에 대한 재치있는 답변이긴 했습니다.  이건 시간이 한참 지난 후에야 테스트를 해볼 수 있지 않을까 싶습니다. 

그래서 제가 적용한 것은 다음 6가지입니다.

먼저는 고수님들의 조언 4가지를 테스트해보았구요

저의 판단으로 추가한 2가지 조건이 더 있습니다. 

<테스트 항목>

1. 노즐온도 증가 (북리지)

2. 압출량 감소 (북리지, 고수님)

3. 출력속도 감소 (고수님)

4. 노즐 교체 (고수님)

5. Outer before inner walls (북리지)

6. 노즐온도 감소 (고수님)

위의 순서는 실험을 진행한 순서이구요. 4번 노즐 교체 이후로는 이전 노즐로 돌아가지 않고 그 상태에서 5, 6을 진행한 것입니다.

마지막에 6번 실험을 진행한 이유는 그래도 관심을 가지고 정성들여 댓글을 달아주셨는데 평가를 안해본다면 글을 남겨주신분들에 대한 예의가 아닐 것 같았기 때문에 추가한 것입니다. 

그러나 사실 마지막 조건은 저로서는 탐탁지 않았습니다. 

왜냐하면, 현재 저의 출력온도는 PLA 190도로서 일반적으로 많이 진행하는 200 혹은 210도에 비해서 훨씬 낮은 온도에서 진행하고 있었구요. 0.1mm 층간높이보다 0.2mm 는 단위체적당 열에너지를 이미 더 적게 받고 있었기 때문입니다. 0.1mm 에서는 모든 조건이 동일한 상태에서 상당히 봐줄만한 결과물을 보이는것을 비춰보면 0.2mm 에서의 출력불량의 해결책으로 체적당 온도가 이미 더 낮게 진행된 상태에서 문제가 발생했는데 그보다 온도를 더 낮춘다는 것은 역행하는 것으로 느껴졌기 때문입니다. 

그래서 마지막에 추가를 했는데 그것도 결과를 함께 공유드리도록 하겠습니다. 

실험의 결과는 다음과 같았습니다. 

처음 네번 실험 조건의 결과인데요.

흠... 여기서 문제가 있었습니다. 

저는 가까이에서 출력물을 보고 있기 때문에 어느정도 개선여부에 대한 판단이 가능하지만 글을 통해 접하실 분들은 그냥 같은 것을 네번 복붙한게 아닌가 하는 생각을 하실 수도 있었고 생각되었습니다. 게다가 네가지 서로다른 결과라고 하는데 그 차이가 저런 사진에서는 알아 보기가 어렵기도 하구요.

그래서 아주 극단적으로 확대를 했습니다. 

처음에는 퀴즈에 올려놓은 사진처럼 머리 부분만을 확대했었는데요

이렇게 보여주는 것도 뭔가 부족하다고 느껴졌습니다.

왼쪽 0.2mm 에서의 결과를 보면 그루트 얼굴에 여드름이 잔뜩 난것 같았습니다. 그래서 그루트 여드름 치료 라고 프로젝트를 명명하고 진행하는데, 외국 사이트에 blob 을 개선하는 글 중에 이런 혹처럼 난 것을 Zits (여드름) 라고 불리더군요.  신기했습니다.

어쨋든, 아이폰에 있는 돋보기 기능을 이용해서 사진을 좀더 확대해서 찍어 공유하기로 했습니다.  여드름이 가장 많은 목에서 올라오는 입 근처의 턱부분을 확대한것이죠.  이제 실험 결과에 대해 그 부분의 사진을 통해 결과를 공유드리겠습니다.  

1,2. 노즐온도 증가와 압출량 감소

첫번째로 진행한 것은 기존보다 온도를 높이는 것과 압출량을 낮추는 실험이었습니다. 

온도는 기존 190도로 진행되고 있는 것을 200도로 10도를 높여서 진행하였습니다.  온도를 높이는 것은 앞서 언급드린바와 같이 필라가 노즐을 통과하면서 받게 되는 단위체적당 열에너지가 가급적 0.1과 비슷한 방향으로 맞춰주기 위해서 였습니다. 

온도증가 --->  유의차 없음

다음으론 많은 고수님들도 의견을 같이 하신 압출량이 많은게 아닌가 하는 판단하에 압출량을 줄이는 실험이었습니다. 

압출량이 요구되는 것보다 클 경우에는 노즐에서 나온 필라가 나와서 자리를 못잡고 옆으로 흘러내리거나 삐져나오는게 있을 거라는 아주 기초적인 접근이었지요.  결론은 별로 개선되는게 보이지 않았습니다.

압출량 감소 --->  유의차 없음

한분의 댓글에서 6정도밖에 압출량을 줄이지 않고 어떻게 그게 아니라고 판단할 수 있겠느냐고 하셨는데.. 저는 경향성이 중요하다고 생각되었습니다. 엄청 큰 값은 아니지만 그 정도의 값에서 어느정도 개선이 되는 모습을 보이면 추가적으로 값을 조정할 수 있겠다 생각이 들었는데, 그루트의 여드름은 전혀 개선된 모습을 볼 수 없었습니다. 

3,4. 출력속도 감소와 노즐 교체

 출력속도를 줄이는 것은 품질 향상을 위한 만병통치약과도 같습니다. 물론 그것을 알고는 있지만 메탈프레임으로 업그레이드 했다는 자존심때문이었을까요. 속도를 낮추는 것이 답이 아니길 바랬습니다. 그러나 많은 고수님들이 속도 감소에 대한 의견을 주셨을 때 저는 속도 낮추는 테스트를 해봐야겠다는 생각이 들었습니다. 단순 속도를 이야기하는 것이라기 보다는 속도를 낮춰줌으로써 충분히 쿨링이 되는것이 중요하다라는 의견에 제가 납득이 되었기 때문이지요.  쿨러를 새로 추가하는 것은 하드웨어적인 개선이 필요하지만 속도만큼은 바로 테스트해볼 수 있기 때문이지요. 

결과는 앞선 사진과 비교를 해보시면 아시겠지만 그루트의 여드름이 상당부분 줄어든 것을 확인할 수 있었습니다. 

출력속도 감소 --->  여드름 치료 효과 있음

하지만, 제가 궁금한 것은 속도를 낮추면 되더라. 라는 것보다는 왜 속도를 낮추니깐 감소를 했느냐에 있었습니다. 분명히 근본원인이 있을 것이고, 그 원인이 속도를 낮출 때 영향을 받아 개선이 되는 것으로 나타났을 것이니깐요.  참고로 말씀드리면 그루트가 아닌 포켓몬등의 피규어를 뽑을 때에는 동일 조건에서 여드름 현상을 거의 보기 어려웠었습니다. 모델링의 어떠한 부분이 제가 가지고 있는 프린터나 출력조건과 궁합이 안맞거나 해서 그런게 아닐까 하고 막연히 생각이 들었고, 그래서 노즐 교체도 해보게 되었습니다. 

노즐은 하나 추가로 구입해 놓은게 있었습니다 

조금 번거롭긴 했지만 혹시 이게 원인이 될 수도 있다면 이참에 바꿔보자는 생각이 있었고,

지금까지의 실험결과가 개선이 없자 이게 마지막이다라는 생각에 교체를 했던 것이지요. 

내심 기대를 많이 했습니다. 그래도 새거로 교체해주었으니깐 조금은 더 나아지지 않을까? 했는데, (이게 근본 원인이길 간절히 바랬던것이죠) 결과 사진 보시면 알겠지만 여드름이 거의 개선이 안되었습니다. 

전체적인 모습도 그냥 놓고봐서는 기존 실험조건이나 reference 와 비교해서 큰 차이가 없는 것을 보고 좌절했죠. 

노즐교체 --->  유의차 없음

지금 현재까지는 속도를 낮춰주는 것이 최선의 결과였습니다. 

왜 여드름은 나는 것일까? 

왜 속도를 낮춰주면 개선이 되었던 것일까? 

이런저런 생각들을 하다가 예전에 Ghost 현상을 해결했을 때와 같이 혹시 내부에 있는 불균형한 것에 영향을 받아 최외곽 벽에 굴곡이 생긴것은 아닐까 하는 생각이 들어 Cura 기능 중에 Outer before inner walls 를 켜고 진행해보고자 했습니다. 

기본 셋팅은 shell 을 형성할 때 안쪽벽을 모두 형성하고 마지막에가서 최외곽 벽을 그리는데 이번에 외곽벽부터 그려보고자 했던 것이죠. 그리고 결과는 다음과 같았습니다. 

5,6. 외벽우선출력 과 노즐온도 감소

사진을 통해 보시는 여러분은 어떻게 느끼셨을지 모르겠지만 최외곽벽 우선 출력의 경우는 출력속도 감소를 했을 때와 거의 같을 정도로 개선이 됨을 볼 수 있었습니다. 실제로 지금까지 테스트한 동일한 크기의 그루트를 외관만 보고 괜찮은 것 2개를 선택하면 그것은 출력속도 감소와 외곽벽 우선 조건이었습니다. 그리고 그 2개의 조건은 거의 구분하기 어려웠습니다. 바닥에 요렇게 조건 구분 표시를 안해뒀더라면 찾지도 못할 정도였습니다. 

외곽우선 출력 --->  여드름 치료 효과 있음

그리고 마지막으로 노즐온도를 감소시킨 결과는 사진으로 보시는바와 같이 전혀 개선되지 않았습니다. 

온도감소 --->  유의차 없음

여기까지가 퀴즈 문제에 대한 정답발표에 해당한다고 할 수 있겠습니다.

그러나 보다 진실에 접근하고자 하시는 분이라면 아래 번외편을 읽어보시길 바랍니다. 

번외편>  왜? 여드름이 생겼을까?

저는 출력속도를 낮추는 것이 아니라 외벽 우선 출력만으로 거의 비슷한 정도의 개선이 있었다는 것에서 출발하여 다시금 여드름 발생의 근본원인이 무엇일까를 생각하기 시작했습니다. 

일단, 예상되었던 압출량이나 온도조건은 전혀 해결책이 될 수 없다는 사실을 알았습니다. 그렇다는 것은 일상적인 불량이 아니라는 것이겠죠. 

그리고 최외곽벽 우선 출력이 어느정도 개선을 보였다는 말은 Ghosting 현상이 그랬던 것처럼 외벽 여드름뿐만 아니라 안쪽에도 수많은 여드름의 뿌리가 존재했다는 말이 됩니다. 

그런데, 여기서 고백할게 있습니다. 

실은 제가 낸 Quiz  질문 자체가 잘못되어 있었다는 사실입니다. 

저도 나중에 그루트의 얼굴을 확대해가면서 보다가 

문제로 제출한 정상적으로 나왔다고 한 0.1mm 의 그루트 뺨을 보았습니다.  그랬더니 놀랍게도 이런걸 발견하게 되었습니다.

0.1mm 로 출력한 그루트에도 여드름이 있었던 것입니다. 

다만 적층 높이가 낮아서 그랬는지 튀어나온 양이 크지 않았고

저렇게 확대해서 보기전에는 눈으로봐서는 정상적으로 보였던 것입니다. 

그말은 문제의 조건 자체가 잘못되어 있었다는 것입니다. 

제가 많은 고수분들의 답변글에 대댓글로 "그것이 원인이라면 왜? 0.1mm 에서는 정상이었을까요?" 라고 질문을 했던 것 자체가 잘못된 것이고, 그런 관점으로 보았기 때문에 올바른 답변을 못들었을 것이란 생각도 들었습니다.  

그런데 어쩝니까 이미 업질러진 물인데요. 

이글을 빌어 혼란을 드렸던 부분 사과를 드립니다. 

이제 문제는 0.1mm 에서는 정상인데 0.2mm 에서는 여드름이 날까? 가 아니라 왜 내 프린터는 여드름 현상이 발생하는 것일까? 가 되었습니다. 

아침에 일어나 침대에서 뒤척이다가 문득 생각나는게 얼마전 보드 쇼트로 연기가 피어올랐던 사건이었습니다. 

그때 이후로 출력 진행은 아무 이상없이 되었지만

한가지 이상했던 것이 온도 센싱 값이 너무 노이즈가 심하게 들어왔었습니다. 

저는 어제까지만 해도 이것을 단지 온도 센싱값을 읽는 것에서만 문제가 발생했을 것이라고 단정하고 있었습니다.

그런데 그루트의 여드름 치료를 진행하면서 문득 이것이 서로 관련이 있는 것은 아닐까 하는 생각이 들은 것이죠.

그래서 아침에 일어나자마자 확인해보기 위해 간단한 출력을 진행해보았습니다. 

즉, 보드 쇼트가 발생하기 이전에 출력했던 출력물과 동일한 모델링을 출력해보는 것입니다.  다행히 0.2mm 적층 높이로 출력해놓은 마네키 네코라는 일본 고양이 모델이 있었습니다. 

출력을 해본결과 그루트와는 달리 여드름 없이 아주 깨끗하게 출력되는 것을 확인할 수 있었습니다.  크기가 거의 같게 출력했음에도 불구하고 말이지요. 

하지만 혹시 하는 마음에 레이어의 취약할 것 같은 부분을 확대해서 관찰해보았는데, 이런 결과가 나왔습니다. 

단 한번의 출력으로 아주 미세한 결과를 놓고 섯부르게 판단하는게 아닌가 하면서 아주 조심스럽긴 했습니다. 그런데 결과를 보면 곡률반경이 작은 귀 뒤쪽부분에서 여드름의 차이가 나타나서 저는 반쯤 확신이 섰습니다. '보드 문제이구나'

하지만 아직은 알 수가 없음을 인정합니다. 현재까지는 그냥 저의 가정과 가설일 뿐이고, 실제로 그것이 맞는 것을 알려면 보드 교체를 하고나서의 실험결과가 있어야 하기 때문이죠.  

이미 쇼트 이후에 보드는 주문해놨지만 중국의 춘절 연휴가 우리나라 설연휴보다 일주일이나 긴 까닭에 상품발송이 어제인가 부터 되었습니다. 아마도 최소 3주 뒤에야 테스트를 해볼 수 있겠네요. 

그때 결과가 나오면 그때는 아주 짧게 글을 올려보도록 하겠습니다. 

퀴즈에 관심을 가지고 댓글을 남겨주신 분들께 진심으로 감사드리며,

이런 기회에 다양한 정보를 듣고 직접 테스트해볼 수 있는 계기가 되었다는 것에 의미가 있었다고 생각합니다.  

이제 지금까지 실험하면서 출력한 이 많은 베이비 그루트는 저를 만나는 분들에게 하나씩 선물을 할까 합니다. 그렇게 가까이 다가가지 않으면 여드름 난 얼굴이 왠지 자연스러운 나무결 같다며 아내가 그러더군요. ^^

모두들 즐거운 프린팅 생활되시길 바랍니다. 

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