기술연구

김경현 2018. 10. 1. 23:30

안녕하세요. 


기술이 공유되지 않으면 미래의 사회는 지금보다 더욱 폐쇄적이고 불평등한 사회가 될 것입니다. 카피레프트(copyleft)는 개인의 지적재산권을 중시하는 기존의 카피라이트(copyright)에 대항해 사회적 공유를 강조하는 정신이자 운동입니다. DIY연구소는 카피레프트(copyleft) 정신과 4차 산업기술의 확산을 위하여 연구한 내용을 무료로 배포하고 있습니다. 오늘은 '3D프린터로 4차산업 설계제작' 을 공유합니


DIY연구소 김경현 배상 (010 8604 6802)




[교육내용]


☞ 1. 3D프린터 설계제작

☞ 2. 3D프린터 프로그램

☞ 3. 3D프린터 의수제작

☞ 4. Core XY 3D프린터 구동방식과 조립

☞ 5. Prusa i3 3D프린터 조립

☞ 6. Prusa i3 3D프린터 배선

☞ 7. 3D프린터 전기조립 기초

☞ 8. Fun i3 3D프린터 조립

☞ 9. 3D프린터 오픈소스 RepRap

☞ 10. 20만원대 교육용 3D프린터 개발

☞ 11. 3D프린터 전기자전거 개발

☞ 12. 원노즐 듀얼 3D프린터 개발









































☞ 3D프린터로 인공지능 로봇 만들기




























☞ 3D프린터 로봇머리 전기제어 (이론)

 3D프린터 로봇머리 전기제어 (제작)



 3D프린터 로봇제어를 위한 블루투스 앱









































































 3D프린터 로봇제어를 위한 음성제어 앱



















 3D프린터 로봇제어를 위한 AI 인공지능



☞ 3D프린터 로봇제어를 위한 라즈베리파이




















[3D프린터 로봇머리 (기계) KIT :  구입]



개요부터 설계제작까지 4차 산업 설계제작 김 경 현 지음 김 경 현 3D프린터 교육, 강의 전문 DIY연구소 대표다. 산업용 플라스틱사출성형기를 설계하며 LG전선에서 최다특허출원상을 수상한 경력이 있다. 금형 없이 플라스틱사출성형이 가능한 3D프린터의 무한한 가능성에 매력을 느껴 3D프린팅 시장에 뛰어들었다. 한국콘텐츠진흥원의 3D프린터 메이커스리그 1기 수료후 현재 3D프린터 교육, 강의 중이다. 홈페이지 http://cafe.daum.net/diylab 이메일 kimgyunghyun@hanmail.net 개요부터 설계제작까지 4차 산업 설계제작 김 경 현 지음 목 차 제1장 개요 1.1. 4차 산업 page 4 1.2. 4차 산업기술 page 15 제2장 설계제작 2.1. 기계 ■ 3D프린팅 (3D PRINTING) page 17 ■ 로봇 (ROBOT) page 34 2.2. 전기 ■ 사물인터넷 (IOT) page 64 아두이노 (ARDUINO) page 65 블루투스 (BLUETOOTH) page 65 앱인벤터 (APP INVENTOR) page 88 음성제어 (VOICE CONTROL) page 135 2.3. 제어 ■ 인공지능 (AI) page 152 라즈베리파이 (RASPBERRY PI) page 153 제1장 개요 1.1. 4차 산업 1.2. 4차 산업기술 제1장 개요 1.1. 4차 산업 4차 산업 세상은 어떻게 바뀌며 나는 무엇을 준비해야 하나? 인터넷을 처음 접한 이후 이런 장난스러운 시스템으로 뭔가 할 수 있을 것이라고는 생각하지 못했다. 당시 언론이나 안목이 있는 사람들은 인터넷이 세상을 바꿀 것이라고 단언했고, 인터넷시장은 제자리걸음을 반복하는듯하다 어는 한순간 폭발적으로 성장하기 시작했다. 우리는 지금 인터넷 없는 세상을 상상할 수 없는 시대에 살고 있다. 인터넷의 가능성을 얕잡아 보다 뒤늦게 안타까워하는 사람이 비단 본인만은 아닐 것이다. 현재 인터넷으로 파생된 사업은 천문학적이다. 이제 우리 앞에 놓인 새로운 기회는 4차 산업혁명이다. “너 4차 산업혁명이 뭔 줄 알아?” 요즈음 계속 뉴스에서 4차 산업혁명, 4차 산업혁명 말은 많은데 이게 무슨 뜻인지 감은 잘 오지 않는 시대에 살고 있다. 4차 산업혁명이 무엇이고, 이게 우리 삶에 어떤 영향을 미치기에 다들 난리인 것인지 알아보자. 우선 산업혁명이 무엇인지는 학교에서 배워서 대충은 알고 있다. 과학기술의 혁신과 발전이 산업에 접목되면서 사회, 경제적으로 엄청난 변화가 이루어지는 걸 산업혁명이라고 한다. 그림 1.1.1. 산업혁명 최초의 산업혁명은 1700년대 말 영국에서 시작되었다. 당시에 증기기관이 발명되면서 엄청난 생산량을 낼 수 있는 기계들이 만들어졌고, 이 혁신은 모든 걸 사람의 손으로 만들어야 했던 이전의 생산방식을 완전히 바꾸어 버렸다. 그림 1.1.2. 1차 산업혁명 그림 1.1.3. 증기 기관차 그러다가 한 100년 즈음 지나서 산업혁명의 두 번째 물결이 찾아왔다. 2차 산업혁명의 핵심은 전기 에너지와 대량 생산이다. 공장이 전기로 돌아가면서 생산량이 훨씬 더 늘었고, 석유와 철강을 쓰는 자동차 산업 같은 중화학 공업이 발전하면서 경제의 규모가 매우 커졌다. 그림 1.1.4. 2차 산업혁명 그림 1.1.5. 헨리 포드, 토머스 에디슨 그럼 3차 산업혁명은 무엇일까? 정보화 혁명이다. 컴퓨터와 디지털 기술, 인터넷의 등장으로 우리의 삶이 확 바뀌었다. 여기까지는 대부분 다 아는 내용이다. 그림 1.1.6. 3차 산업혁명 그림 1.1.7. 스티브 잡스, 빌 게이츠 그런데 이다음에 도대체 어떤 대단한 변화가 오기에 그게 ‘4차 산업혁명’ 씩이나 되는 걸까? 사실 4차 산업혁명이 정확히 무엇이고, 이게 우리 삶에 어떤 영향을 미칠지는 아직 전문가들 사이에서도 의견이 분분하다. 하지만 여러 가지 정보통신기술들이 융 복합 하면서 이전에 없었던 엄청난 변화가 불어 닥칠 것이라는 것은 모두가 인정하는 사실이다. 4차 산업혁명의 핵심 키워드는 초 연결, 초 지능, 자동화다. 컴퓨터나 스마트폰 뿐 만 아니라 자동차, 냉장고, 세탁기 등 세상의 모든 것이 네트워크에 연결되고, 덕분에 우리가 하는 모든 행동들이 데이터로 기록된다. 또, 명령을 내리지 않아도 스스로 학습할 수 있는 똑똑한 인공지능이 이렇게 쌓인 데이터, 즉 빅 데이터를 기반으로 중요한 판단을 하게 된다. 그림 1.1.8. 4차 산업혁명 그림 1.1.9. 이세돌, 알파고 과거의 기계와 인공지능은 아주 제한적인 상황에서 주어진 명령만 묵묵히 수행하는 돌쇠 같은 놈들이었지만, 이제는 인공지능이 알아서 운전도 하고, 회계도 하고, 아픈 사람을 진찰하고, 글도 쓰고, 심지어는 그림을 그리거나 음악도 만든다. 2016년 프로바둑기사 이세돌을 이겨버린 ‘알파고’가 무서운 이유는 동네 바둑학원의 매출에 영향을 미치기 때문이기도 하지만, 스스로 학습하는, 즉 ‘딥 러닝’을 하는 똑똑한 인공지능의 출현을 알렸기 때문이다. 이제 인공지능은 모든 영역에서 인간과 경쟁을 하게 될 것이다. 사람이 기계를 이기는 것은 힘들다. 그림 1.1.10. AI 인공지능 로봇 기계는 잠도 안자고, 밥도 안 먹고, 컨디션을 타지도 않고, 우리처럼 일하다가 딴 짓도 안한다. 게다가 기계는 사람보다 월등히 생산성도 높고, 싼 값으로 계속 부려먹을 수 있다. 사람이 기계보다 우월한 점은 스스로 생각하는 능력이 있다는 점이었는데, 이제는 기계가 스스로 생각도 한다는 것이다. 자, 당신이 사장이라면 사람을 쓰겠나? 기계를 쓰겠나? ‘말(Horse)'을 생각해 보자. 타는 말. 예전에 말은 할 일이 많았다. 마차도 몰아야했고, 전쟁터에도 끌려갔고, 운 나쁜 말들은 밭도 갈아야 했다. 그런데 자동차가 등장하면서 말이 할 일이 없어진 거다. 지금도 여전히 말은 잘 뛸 수 있다. 그리고 100년 전의 말보다 지금의 말이 특별히 게으르거나 못나지도 않다. 그런데 그냥 말을 필요로 하는 곳이 없어서 할 일이 없는 거다. 그림 1.1.11. 말(Horse) 사람도 말과 똑같아 질 수 있다. 학교에서 시키는 대로 열심히 공부하고, 학자금 대출해가면서 어렵게 대학 졸업장까지 땄는데, 일할 수 있는 능력은 있는데, 나를 쓸 곳이 없다면 어떨까? 무섭죠? 맞다. 우린 다 큰일 난 거다. 왜 정치인, 학자, CEO 할 것 없이 모두가 4차 산업혁명 앞에 떠는 이유는, 1차, 2차, 3차 산업혁명 시기까지는 그래도 노동에 인간의 판단력이 필요 했지만, 이번에는 기계가 인간의 판단마저 대체 할 수 있기 때문이다. 파이터치 연구원의 연구에 따르면, 우리나라에서 20년 내에 4차 산업혁명으로 사라질 일자리가 124만개 이상이라고 한다. 물론 사회가 변화하면서 새로운 직업들도 많이 나오겠지만, 시대의 흐름에 발맞춰서 정부, 사회, 기업, 개인이 잘 움직이지 않는다면 큰 위기가 닥칠 수도 있다. 그림 1.1.12. 학자금 대출 4차 산업혁명으로 세상이 어떻게 바뀔지 많은 이야기를 할 수 있겠지만, 우리에게 확 와 닿는 한 가지 기술의 이야기만 해보겠다. 자율주행이라고 들어보았죠? 사람 없이 인공지능이 알아서 운전하는 기술이다. SF 영화에서만 나오는 이야기가 아니다. 이미 우리 삶 속에 들어와 있는 미래다. 거의 모든 자율주행 자동차 회사는 2020년까지 자율주행 자동차를 상용화하겠다는 목표를 가지고 있다. 2020년이면 이제 2년 남았다. 각 나라들은 이에 발맞추어 자율주행 자동차 가이드라인을 만들고, 관련 법 내용을 개정하는 등 대비를 하고 있다. 졸음운전, 난폭운전, 음주운전 걱정 없는 기계운전사는 사람보다 훨씬 안정적이고, 애초에 기계가 혼자 움직일 수 있으면 사람이 왜 필요하겠나? 그리고 아마 자율주행 시대의 대중교통은 24시간 운행될 것이다. 이제 막차 걱정 안 해도 된다. 자율주행의 중요한 점 중 하나는 모든 자동차가 하나의 네트워크 시스템 위에서 움직일 거라는 것이다. 도로 상황과 관련된 모든 정보가 네트워크에 존재하고, 각각의 자동차들은 그 네트워크에 있는 정보에 기반 해서 계산되어 모든 자동차에 적용되면 교통체증이 사라질 수도 있다. 지금처럼 개인이 자동차를 소유하면 세금, 주차 등 여러 종류의 비용과 문제가 발생한다. 사실 자동차가 대부분의 시간을 주차장에 있는데도 말이다. 그래서 완전자율주행 시대의 도시에서는 자동차를 소유하는 것보다 공유하는 것이 훨씬 더 경제적이고 현명한 방법일 거라는 게 많은 학자들의 의견이다. 자신이 필요할 때마다 자율주행차를 불러서 타기만 하면 되니까. 이렇게 들으면 앞으로 바뀔 미래가 엄청 기대되고 신나고 그렇죠? 그런데 아직까지는 완전자율주행 시대로 가려면 넘어야 할 산이 많기는 하다. 그림 1.1.13. 자율주행 자율주행이 보편화 되려면 관련법이나 도로 시설 등 사람이 운전하는 것에 맞춰서 짜인 시스템들이 먼저 바뀌어야 할 것이다. 기술 발달이 좀 더 이루어져야 하고, 인공지능이 윤리적인 딜레마에 마주했을 때, 어떻게 판단하도록 프로그래밍을 할지, 쉽게 풀 수 없는 문제가 있다. 예를 들어 어떤 아이가 갑자기 도로에 뛰어 들었을 경우, 핸들을 급히 꺾어서 전봇대에 들이 박으면 아이는 살지만 운전자는 죽는다. 그럴 때 인공지능은 아이를 살리는 선택을 해야 할까? 또는 운전자를 살리는 선택을 해야 할까? 어렵다. 운송수단이 사람 없이 혼자 움직이면 단순히 면허 딸 필요 없어져서 좋은 것 말고, 세상이 어떻게 바뀔까? 버스 기사, 택시 운전사, 화물 운전사, 지하철 기관사, 비행기 조종사 등 운송업에 종사하는 사람들은 일단 다 직장을 잃게 될 거다. 자율주행이 상용화되면 버스나 지하철처럼 노선이 정해진 운송수단이 가장 먼저 타격을 입을 거다. 지금도 지하철 신분당선에는 기관사 없이 혼자 움직이는 전동차가 있다. 이것은 앞으로 점점 확대될 것이다. 버스 기사, 택시 운전사, 화물 운전사 등 불가피하게 일자리를 위협 받을 사람들과 자율주행기술이 바꿀 세상 사이의 갈등과 간극을 어떻게 극복할 것인지 다 같이 머리를 맞대고 소통하면서 고민해야 될 것이다. 그림 1.1.14. 지하철 신분당선 무인 전동차 인공지능이 인간의 미래를 어떻게 바꿀지를 놓고도 전문가들의 의견은 분분하다. 테슬라의 CEO 일론 머스크는 인공지능 때문에 인간은 모두 위험해질 거라 경고했다. 페이스북의 CEO 마크 주커버그는 인공지능은 인간의 삶을 더 낫게 해줄 거라 전망했다. 어느 쪽이 옳은지 속단하기는 힘들지만, 어쨌든 4차 산업혁명은 우리의 삶을 아주 획기적으로 바꿀 거대한 흐름인 것만은 분명하다. 인간은 4차 산업혁명 ‘덕분에’ 아주 적은 노동만 하고 여가를 즐기며 즐겁게 살 수도 있고, 4차 산업혁명 ‘때문에’ 설 자리를 잃고 위험해질 수도 있다. 제대로 대비하지 않으면 갑자기 불어 닥칠 변화는 큰 혼란을 만들 것이다. 지금이 엄청 중요한 순간이다. 이제는 4차 산업혁명이 어떤 것인지, 대충은 알겠죠? 그럼 우리는 어떻게 해야 될까? 4차 산업혁명시대에는 누가 정보를 많이 외우는지는 하나도 안 중요하다. 정보를 정말로 얻고 싶으면 인터넷에 검색하면 끝난다. 물론 지식과 정보는 필요하다. 하지만, 그 정보들을 토대로 어떤 창의적인 사고와 신기한 생각을 하는지가 훨씬 더 중요하다. 자율주행에 대해서만 이야기 했지만 이는 4차 산업혁명이 영향을 미치는 모든 영역에 해당하는 문제다. 4차 산업혁명이 위기가 될 지, 기회가 될지는 아직 아무도 모른다. 그래서 우리나라도 대통령 직속 ‘4차 산업혁명위원회’ 라는 것을 만들어서 다가올 큰 변화에 어떻게 대응해야 할지 고민하고 있다. 관련 내용이 궁금하다면, 4차 산업혁명위원회 홈페이지 (www.4th-ir.go.kr) 에 들어가 보기 바란다. 그림 1.1.15. 4차 산업혁명위원회 1.2. 4차 산업기술 4차 산업기술 어디서부터 시작해야 할까? 4차 산업기술은 AI (Artificial Intelligence, 인공지능) 기술을 핵심 동인으로 IOT (Internet Of Things, 사물인터넷), 로봇, 3D프린팅, AR/VR (Augmented Reality, 증강현실 / Virtual Reality, 가상현실) 기술이 상품, 서비스의 생산, 유통, 소비 전 과정에 연결되어 지능화 시키는 기술이다. 4차 산업기술의 이해를 위하여 ‘3D프린터로 인공지능 로봇 만들기’ 기계설계, 전기설계, 제어설계 기술을 공유한다. 그림 1.1.1. 4차 산업기술 제2장 설계제작 2.1. 기계 ■ 3D프린팅 (3D PRINTING) ■ 로봇 (ROBOT) 2.2. 전기 ■ 사물인터넷 (IOT) 아두이노 (ARDUINO) 블루투스 (BLUETOOTH) 음성제어 (VOICE CONTROL) 앱인벤터 (APP INVENTOR) 2.3. 제어 ■ 인공지능 (AI) 라즈베리파이 (RASPBERRY PI) 제2장 설계제작 2.1. 기계 ■ 3D프린팅 (3D PRINTING) 3D프린팅은 최근에 만들어진 기술이 아니다. 30년 전에 이미 개발되었지만 최근 관련 특허가 풀리면서, 미국의 3D프린터 업체 메이커봇 (Makerbot)을 필두로 3D시스템(3D Systems), 스트라타시스(Stratasys) 등을 비롯해 국내에서도 FDM 방식의 프린터를 대중에게 판매하고 있다. 안타까운 점은 현재 우리나라의 3D프린팅 산업이 다른 나라에 비해 크게 낙후되어 있다는 것이다. 중국의 경우 정부 주도로 3D 프린터 회사들이 질 좋은 하드웨어를 생산하고 있는 상황이고, 차세대 프린터를 개발하고 이미 판매하는 나라도 있다. 우리나라는 이제야 대중적으로 쓰일 수 있는 FDM 프린터를 판매하는 실정이고, 정부의 지원조차 막 시작하는 모양새다. 심지어 트랜드에 밝은 소수를 제외하면 대다수 사람들은 3D프린터에 대해 알지 못한다. 안다 하더라도 신기한 최신기술 정도로 여기지 세상을 바꿀 존재라고는 생각하지 않는다. 3D프린터를 활용할 수 있는 영역은 조만간 폭발적으로 늘어날 것이고, 그 실용성도 무한히 확장될 것이다. 인공지능 로봇을 3D프린팅으로 출력하고자 한다. 그림 2.1.1. 3D프린팅 3D프린터의 기초상식 3D 프린팅은 그 자체로 새로운 기술은 아니지만 어떤 재료를 사용하느냐에 따라 혁신적인 제품을 만들어 낼 수 있다. 많은 사람들이 관심을 갖는 이유도 거기에 있다. 재료는 기본적으로 무엇이든 될 수 있다. 음식, 플라스틱, 시멘트, 유리, 섬유 등등 어떠한 것이든 프린트가 가능하다. 다만 어떤 3D 프린터로 출력하느냐에 따라 사용할 수 있는 재료도 달라진다. 현재 가장 널리 보급되고 있는 FDM(Fused Deposition Modeling : 용융압출적층모델링) 방식의 3D프린터는 실처럼 길게 생긴 필라멘트를 녹여 한층 한층 쌓아서 출력물을 만들어낸다. 주로 PLS(Polylactic Acid), ABS(Acrylonitrile Polybutadiene Styrene) 두종류의 플라스틱 필라멘트를 재료로 사용한다. PLA, ABS, 소재 외에도 나무 느낌이 나는 필라멘트, 말랑말랑한 느낌의 소재 그리고 나일론 소재도 출시되어 사용되고 있다. 이중 나일론 소재는 염색이 가능한 것이 특징이다. 은 점토(Silver Clay)를 활용하여 금속 3D 프린팅도 가능하다. 은 점토는 출력 후에 오븐에 구우면 금속 결과물을 확인할 수 있다. 기본적으로 ABS 필라멘트와 PLA 필라멘트는 구분하기가 다소 어렵지만 출력과정에서 냄새로 구분이 가능하다. 외관으로는 컬러에 따라 구분하기도 한다. 결과물의 질에서도 차이가 난다. ABS는 좀 더 매끈한 느낌이지만 PLA는 약간 투박하다. 그렇다면 ABS는 언제 사용하고, PLA는 언제 사용하는 걸까? ABS는 소형부품이나 작은 캐릭터에 적합하고, PLA는 대형동상이나 대형조형물에 적합하다. 이유는 수축율 때문인데 ABS 필라멘트로 큰 것을 뽑으면 형태가 일그러진다. ABS는 PLA에 비해 표면이 매끈한 결과물을 얻을 수 있다. 그러나 녹는점이 240도이기 때문에 열을 계속 유지해주어야 해서 다루기 어렵다. 또한 열에 매우 민감해서 휨이나 수축이 일어날 수 있다. 그래서 대형제품을 출력하는 데에는 매우 불리하다. 반면 PLA는 녹는점은 215도 정도로 큰 것을 출력할 때는 PLA가 유리하다. ABS만큼 수축이 심하지 않기 때문이다. 대개 출력물의 크기가 10센티미터 이하일 경우 작은 것으로, 이상일 경우 큰 결과물로 여긴다. 1. ABS 필라멘트 : ABS 필라멘트는 유독가스를 제거한 석유추출물 재료로, 광택이 나는 것이 특징이다. 레고와 같은 재질이며 단단하지만 빨리 식기 때문에 수축성이 있다. 큰 조형물을 출력할 때 균열이 나거나 휨 현상이 발생할 수 있다. 그러므로 FDM 방식에서는 출력물이 올라가는 출력 판을 110도로 가열한다. 가열을 지속하는 이유는 열이 없으면 바로 수축을 일으키기 때문이다. 출력 판에 열 강화 테이프를 사용하면 좋은 결과물을 얻을 수 있다. ABS 필라멘트로 프린트할 때 특유의 냄새가 나기 때문에 밀폐된 공간이 아닌 환기가 되는 곳에서 사용할 것을 추천한다. 2. PLA 필라멘트 : PLA 필라멘트는 옥수수 전분을 이용해 만든 무독성 친환경적 재료다. ABS 재질에 비해 경도가 강하며 일반적으로 쉽게 부숴 지지 않는다. 큰 형상을 프린트할 때 ABS재질에 비해 균열이나 휘는 현상이 적다. 프린트 할 때 ABS 와는 달리 식물성의 달콤한 냄새가 난다. 또한 표면이 반짝인다는 특징이 있다. 3. 플렉서블 필라멘트 : 플렉서블 필라멘트(Flexible Filament)는 고무성분이 들어간 필라멘트로 탄성과 유연성이 매우 뛰어나다. 출력물이 잘 구부러지고 원형으로 되돌아오는 성질이 강하다. 단점은 출력물을 지지하는 서포터를 제거하기가 어렵다는 것이며, 빠른 속도로 출력하면 실패할 가능성이 높다. 서포터란 구조적으로 불안정한 물체를 출력할 때 이를 보완해주는 임의의 구조물이라고 여기면 된다. 샌들이나 디자인 상품으로 개발하기 매우 좋다. 4. 나무 필라멘트 : 나무공예에 적합한 재료이며, 목분과 PLA가 혼합된 필라멘트다. 나무 질감을 표현하는데 매우 유용하며 나무향이 난다. 열팽창 성질이 PLA 필라멘트와 동일하다. 유연하여 프린트할 때 조형물의 휨 현상이 거의 없다. 유독가스 등의 유해물질이 나오지 않는 인체에 안전한 재료다. 소재의 특성상 온도차에 따라 출력물 색상이 달라진다. 낮은 온도에서는 살구 색으로 출력되고 높은 온도에서는 짙은 갈색으로 출력된다. 5. 나일론 필라멘트 : 나일론 필라멘트(Nylon Filament)는 PLA 필라멘트보다 유연하고 부드러운 성질의 재료이지만 플렉서블 필라멘트에 비해 유연성이 낮다. 탄력성과 광택이 뛰어난 재료다. 염료를 이용한 도색이 쉽다. 6. PVA 필라멘트 : 물에 녹는 특성을 가진 필라멘트 재료다. 노즐이 두개인 프린터를 사용하되 노즐중 하나에는 PVA 필라멘트를 써서 서포터로 출력한다. 그런 다움, 출력물을 물에 넣으면 PVA로 만든 서포터 부분이 물에 녹아 매우 깨끗한 결과물을 얻을 수 있다. 건조한 곳에 보관해야 한다. 7. 엔지니어 필라멘트 : 공업재료와 구조재료로 사용되고 있는 강도 높은 플라스틱이다. 강철보다 강하고 알루미늄보다 전성이 풍부하며 금이나 은보다도 내약품성이 강한 고분자 구조의 고기능 수지다. 따라서 강도와 탄성뿐만 아니라 내 충격과 내마모성, 내열성, 내한성, 화학반응이나 용매작용에 의한 손상을 견디는 성질인 내약품성, 그리고 전기 절연성 등이 뛰어나 가정용 및 일반 잡화 등에 쓸수 있다. 대표적으로 헬멧, 카메라, 시계부품, 항공기, 휴대전화 등 각 분야에 걸쳐 사용된다. 8. HIPS 필라멘트 : HIPS(High Impact Polystyrene) 필라멘트의 강도는 ABS와 PLA 필라멘트의 중간이다. 유독가스를 제거한 석유 추출물 재료다. 광택이 나며 단단하지만 수축성이 있어 큰 조형물을 프린팅할 때 균열이 생긴다. 노즐이 두개인 프린터에서 주로 사용되며 본 조형물의 지지대 역할을 하는 서포터로 이용된다. HIPS로 출력된 부분을 리모넨 오일(Limonene Oil)에 담가 녹일 수 있다. 녹일 때 특유의 향과 증기가 나므로 지속적인 환기가 필요하다. 9. 스톤 필라멘트 : 스톤(Stone) 필라멘트는 표면이 거칠고 돌 같은 느낌을 주는 재료다. 재료의 특성상 165~175도 온도에서 출력을 권장한다. 온도가 올라가면 노즐에서 굳는 현상이 발생되어 노즐뿐만 아니라 노즐 윗부분의 튜브까지 교체해야 하므로 주의가 필요하다. 이는 ABS와 PLA 필라멘트를 제외한 모든 특수 재료를 사용하는 경우에 모두 해당되므로 각별히 유의해야 시간과 재료의 비용을 아낄 수 있다. 나무 필라멘트처럼 노즐 사이즈가 클수록 유리하며 가정용 프린터의 경우 0.4 밀리미터 노즐이 사용되지만, 제조사에서는 이 재료를 사용할 때 0.6 밀리미터 이상의 노즐을 사용할 것을 추천한다. 나무나 스톤 필라멘트는 특수한 재질이다 보니, 막힘 현상을 방지하기 위해 정밀하게 0.1 이나 일반적인 0.4 밀리미터 노즐보다 약간 느슨하게 0.6 밀리미터로 출력하는 것을 권장하는 것으로 생각한다. 더 섬세한 모형도 출력할 수 있을까? 이제부터 소개하는 방식은 형태가 복잡한 모형에 주로 사용되는 DLP, SLA, SLM, SLA 프린팅 방식이다. DLP(디지털광학기술) 방식은 쉽게 말하면 빛을 투사하여 투사한 모양대로 적층하는 방식이고, SLA(광경화수지조형) 방식은 광경화성 수지가 담긴 수조안에 레이저빔을 투사하여 적층하는 방식이다. 액체 재료에 레이저를 쏘아 결과물을 만든다. 한층 씩 쌓아가는 FDM 방식과 달리 DLP의 경우, 빔 프로젝터처럼 면 단위로 결과물이 출력된다. 아직 3D프린터를 접해보지 않았다면, 단번에 이해하기 쉽지 않을 것이다. 타이드 인스티튜트에서 운영하는 팹랩서울(FablabSeoul), 오픈크리에이터 등에서 3D프린터 장비교육을 받고 실제로 3D프린터가 작동하는 모습을 보면 이해가 더 빠르다. 실제 방문하는 것이 여의치 않다면, 유튜브를 통해 FDM, DLP, SLA, SLS등 다양한 프린팅 방식을 볼 수 있으니 참고하면 좋다. 1. 액상재료 '레진'과 DLP, SLA 방식 프린터 : DLP와 SLA 모두 플라스틱 레진을 사용한다. 이 프린터들은 매우 전교한 결과물을 출력할 수 있기 때문에 금속 주조로도 사용이 가능하다. 예를 들어 정교한 세공품을 만들고 그것을 만들 수 있는 금속 주조 틀을 만들면 대량생산까지 할 수 있다. 2. SLA 방식 : 아래 그림은 SLA 방식 프린터의 작동방식을 보여준다. 레이저 빛을 받은 액체 재료가 아래에서부터 서서히 고체화되는 상황을 표현한 것이다. 단층으로 한 층 한 층 쌓아가면서 오브젝트를 만들어내므로 대부분의 3D프린터는 시간이 오래 걸린다. 대부분의 3D프린터는 비슷한 방식으로 작동된다. 3. SLM 방식 : SLM(Selective Laser Melting) 프린터는 레이저를 쏘며 조형하는 방식인데, 나사(NASA)에서도 사용하는 3D프린터로, 로켓의 모터 부품을 만들어 성공적으로 사용하고 있다. 대부분의 3D프린터는 노즐에서 가늘게 재료를 뽑아 밑에서부터 쌓아가는 비슷한 구조로 되어 있으며, SLM 방식 프린터 또한 한 층 한 층 만들어진다. 복잡하게 보이지만 구동 원리는 의외로 매우 간단하다. 1) 금속파우더를 담은 용기에 레이저를 쏘이면 레이저의 영향으로 가루가 굳어 오브젝트가 형성된다. 2) 레이저를 쏘아 가루가 굳으면 왼쪽에서부터 롤러가 파우더 위로 재료를 한 겹 밀어내듯 지나간다. 3) 그러면 파우더가 출력물이 있는 곳으로 한층 더 깔리고 4) 동시에 출력 판은 출력물이 생성되는 만큼 한층 씩 내려가는 식이다. 5) 레이저로 쏘고 출력 판을 내리고 파우더를 한층 더 깔아주는 과정이 반복되면서 조금씩 형상을 만들어 낸다. 프린팅이 끝나면 물체가 마치 가루 속에 묻혀 있는 모습이 되어 있을 것이다. 이러한 방식은 파우더라는 재료의 특성에 맞춘 것일 뿐 한층 씩 쌓아서 만들어간다는 기본개념은 거의 대다수 프린팅 방식에서 같다. 그림 2.1.2. Metal 3D프린터 4. SLS 방식 프린터 : 3D시스템스사(3D Systems)의 Z프린터(Z Printer)는 석고를 이용하여 컬러 프린팅을 할수 있다. 고가의 장비에서는 분말형태의 금속을 이용하여 3D 프린팅을 하는 경우도 있다. 분말을 이용할 때 유리한 점은 서포터가 불필요해지므로, 재료의 낭비가 없고 상상한 대로 표현 가능하다는 것이다. FDM 방식은 출력물을 아래에서부터 쌓는 방식이기 때문에 디자인된 아이템이 공중에 떠있는 형태일 경우, 바닥(출력판, 베드)과 출력물이 생성되는 곳 사이의 빈 공간을 지탱해줄 '서포터'가 필요하다. SLS 방식 프린터에서는 이 서포터가 없어도 출력이 가능하다. SLS 방식 프린터의 작동방식도 SLM과 같다. SLS 방식의 프린터 역시 SLM 방식의 프린터처럼 정교한 오브젝트를 출력할 수 있다. 3D프린터의 재료개발이야말로 미개척 황금시장이다. 누가, 어떻게, 어떤 목적으로 개발하는지에 따라서 장을 선점하는 것은 물론이고 한순간에 미래를 바꿀 혁신을 가져오는 바탕이 되기도 한다. 3D 프린터 재료의 가장 중요한 요소는 친환경적 소재의 안전성과 수급가능성이다. 이 두 가지 조건은 반드시 고려해서 개발되어야 한다. 1. 음식재료 : 초코스케치(Choco Sketchs)는 초콜릿으로 그림을 그릴 수 있는 3D프린터키트다. 초코스케치의 초콜릿은 초콜릿 3D프린터에 맞게 성분이 조절되어 있다. 전용프린터에서만 출력이 가능하다. 2. 건축재료 : 콘크리트(Concrete)는 건축용 3D프린터에 사용되는 3D프린팅 재료다. 그림 2.1.3. 3D프린터 건축 3. 금속재료 : 철, 은, 구리, 황동을 아주 곱게 분말로 만든 다음, 그것을 점토 형태로 다시 가공한 페이스트형 3D프린팅 재료다. 재료의 특성상 출력 후에 토스트오븐이나 가마에 구워야한다. 일반 가정용 프린터로는 출력이 불가능하다. 3D 프린터에 대한 정보를 찾다보면 프린팅 할 때의 어려움이나 시행착오보다는 장밋빛 미래만을 이야기하는 유혹적인 정보가 눈에 띄고 거기에 사로잡히게 마련이다. 다음은 보다 제대로 3D프린터에 접근하기 위한, 동시에 시행착오를 줄일 수 있는 아홉 가지 핵심정보를 살펴볼 것이다. 사소해 보이지만, 아니 오히려 사소하기 때문에 쉽게 간과하여 놓칠수 있는 부분이니, 작업 전에 반드시 읽어보기를 권한다. 1. 프린터에 따라 결과물의 차이는 천차만별이다 : FDM 출력물의 품질로는 물건을 상품화하기가 매우 어렵다. 뱀이 몸을 여러 번 말아 또 아리를 튼 모습이나 줄을 둘러 팽이를 감싼 모습을 상상해보라. 굴곡 있는 표면이 상상되지 않는가? 노즐에서 가는 줄 같은 재료가 여러번 쌓여 면을 만든다고 한다면, 그 표면이 부드러울 리 없다. 재료가 한줄 씩 쌓이면 자연히 표면은 거칠어진다. 어느 정도 상품성을 갖추려면 FDM 으로 출력하고 나서 거친 표면을 가공해야 한다. 후가공은 시간이 많이 들고 오랜 인내가 필요하다. FDM 제조사들 중에서는 다른 고가 3D 프린터에서 출력된 제품을 마치 자사 출력물인양 홍보하는 곳도 있고, 후 가공에 정성을 들여 그럴듯한 제품으로 3D프린터의 능력을 어물쩍 부풀리는 곳도 있다. 제조사의 특성을 정확하게 알고 있어야 불필요한 투자를 막을 수 있다. 그런데 이제 막 3D 프린터를 접한 사람이 제품 설명서만 보고 그 특성에 따른 차이를 잘 알기는 어렵다. 그럴 때는 프린터를 구입하기 전에 샘플을 출력해보는 것도 좋은 방법이다. 거의 모든 3D 프린터의 출력물에는 얇은 층이 형성된다. 샘플을 출력했을 때, 출력물 표면의 층이 얼마나 얇은지 살펴본다. 고가의 프린터의 경우는 그것이 극히 미세하여 보이지 않는 것처럼 여겨진다. 2. FDM 프린터와 차세대 3D프린터 DLP 와 SLA 프린터 비교 : 현재 FDM 방식이 많이 사용된다. 그러나 3D 프린터 제조사는 DLP 와 SLA 등 다른 기술을 차용한 프린터를 개발 중이고 출시도 앞두고 있다. 몇 년 안에 다양한 프린팅 방식의 프린터들이 폭넓게 사용될 전망이다. 특히 주목을 끄는 것은 DLP 와 SLA 방식 프린터다. 이 두 방식으로 프린트하면 표면이 매끈한 출력물을 얻을 수 있으며, 가격 또한 저렴하여 인기를 끌 것이다. DLP 와 SLA 는 매우 디테일한 작업을 해야 하는 귀금속 디자이너들에게는 특히 좋은 도구가 될 것이라 본다. 그러나 고가의 레진일부를 제외하고는 대개 재료에서 냄새가 나며 연료 탱크를 주기적으로 바꿔야 한다는 단점이 있다. FDM 방식을 쓸 경우에는 국내 제조사 프린터를 선택할 것을 권한다. FDM 방식은 활용범위가 넓지만, 고장이 잘 난다는 단점이 있다. 설계도 복잡하게 되어 있으므로, 고장이 났을 때 스스로 해결하기에는 벅차다. 3. 재료의 유해성을 잘 알아보자 : FDM 방식의 ABS 필라멘트에서는 독한 냄새가 난다. 또 여러 번 언급했듯 DLP 와 SLA 방식의 재료인 액체 레진은 저렴한 것을 썼을 때 특히 냄새가 심하다. 고가의 액체 레진은 각 제조사의 사양에 따라 냄새 여부가 결정되기도 한다. 아이들이 있는 집에서는 사용하기 어려울 정도다. 4. 댜양한 후가공이 완성을 좌우 한다 : 3D 프린팅 할 때 출력물 겉면에 얇은 층이 발생하는데 화학 약품을 써서 표면을 매끄럽게 할 수 있다. 아세톤으로 약 60~70도 정도로 가열하여 그 증기통에 출력물을 넣으면 ABS 출력물의 표면이 녹으면서 매끄러워진다. 이 방법은 상업적으로도 종종 이용된다. 그러나 아세톤 외에 다른 화학 약품들은 주의 깊게 취급해야 한다. 쉽게 위험에 노출되기 때문이다. 자칫 눈이나 코로 들어갔을 때 그 유독성 때문에 담보할 수 없는 일이 벌어질 수 있다. 그러므로 확인되지 않은 화학약품은 사용하지 않기를 권한다. 5. 3D 프린터를 구입할 때 꼭 확인해야 할 사항 : 기기를 갖추고 시작하려는 사람이라면, 프린터 구입을 위해 다양한 제품을 꼼꼼하게 비교할 것이다. 하지만 어떤 기능이 우선되어야 하고, 어떤 기능이 덜 필요한지 등 프린터 구입의 기준을 세우는데 어려움을 겪는다. 이때 가장 먼저 살펴야 할 부분은 흔히 베드라고도 불리는 3D 프린터의 출력 판이다. 더 정확히 말하면 '자동 수평조정이 되는 출력 판의 유무'다. 출력 판의 중심이 자동으로 맞춰지는 기능이 있는 제품이 좋다. 많은 FDM 의 출력물 에러는 바닥이 평평하지 못하기 때문에 발생하는데 바닥이 평평하지 않으면 필라멘트가 출력 판에 안정적으로 붙지 못한다. 6. 직접 구매로 비용을 낮출 수 있다 : 실제로 3D 프린터 재료의 원가는 그다지 비싸지 않다. 공개되어 있는 가격은 거품이 많이 끼어 있는데, 3D 프린터 제조사를 통해 직접구매하면 저렴한 가격으로 필라멘트나 레진을 구입할 수 있다. 해외구매도 한 방법이다. 재료비를 아끼는 것도 중요하지만 검증된 제품을 사야 프린터 관리나 프린팅에 좋다. 자신이 가지고 있는 프린터에 최적화된 검증된 제품을 쓰는 편이 장기적으로 유리하다. 7. 3D 프린팅은 몇 개월 안에 숙련되지 않는다 : 전체적인 분위기가 3D 프린팅을 쉬운 기술로 소개하고 있기 때문에 실제 사용해보면 실망하는 이들이 적지 않다. 아무것도 모르는 초보자가 3D 프린팅에 상업적으로 성공한 제품을 만들려면 적게는 2~3개월에서 수개월은 걸린다. 물론 채색이나 출력물 표면의 품질 등은 기술이 발전되면 해결될 수 있을지 모르지만 기본적인 모델링의 개념이나 재료의 사용, 출력 후가공과 분할 등은 몇 개월 안에 해결할 수 없는 문제다. 이를 해결하기 위해서는 3D 프린터의 노하우가 반드시 필요하다. 몇 개월 연습하여 간단한 것은 만들어 낼 수 있을지 모르나 상용화 가능한 것을 만들려면 체계적인 교육과 경험이 필수다. 8. 쉬운 소프트웨어는 늘 등장 한다 : 제품을 프린트하려면 그전에 제품을 설계해야 한다. 3D 프린팅은 일반적인 소프트웨어보다는 캐드전문 설계 도구를 사용하는 것이 유리하다. 캐드전문 설계 도구는 디자인 프로그램인 마야, 맥스보다 좀 더 정확한 수치를 입력할 수 있기 때문에 3D 프린팅에 유리하다. 전문 설계 도구는 접근성이 좋지 않지만, 현재 점점 쉽게 사용할 수 있도록 진화하는 과정에 있다. 예전 포토샵을 생각해보자. 지금 얼마나 쉬워졌는가? 9. 결과물을 보려면 인내심이 필요하다 : 10센티미터 피규어 인형을 출력하는데 5~10시간이 소요된다. 오브젝트가 얼마나 단순한지, 프린팅 할 때 세팅을 어떻게 했는지에 따라 출력시간은 더 줄어들 수도, 더 늘어날 수도 있다. 또 프린터 기종에 따라 다르겠지만, 아무리 좋은 기계라 하더라도 한두 시간 안에 인형 하나를 붕어빵 찍어내듯이 출력할 수는 없다. 지금까지 3D 프린터 입문자가 알아야 할 기본적인 부분들을 살펴보았다. 어디에서부터 시작해야할지 판단해야한다. 재료와 프린팅 방식에 따른 프린터 종류에 대해 다양하게 다뤘지만 무엇보다 한번 직접 해보는 것보다 좋은 공부는 없다. 3D모델링의 기초상식 3D 모델링 사업을 고려할 때 가장 고민이 되는 부분은 3D 프린터 구입이나 장비 사용법이 아니다. 바로 제품 디자인이다. 디자인을 하려면 3D 모델링을 필수로 알아야 하는데, 초보자가 어느 정도 3D 모델링에 대한 감을 잡기까지는 적어도 3개월이라는 시간이 걸린다. 자기만의 사업을 시작하려면 3D 모델링을 반드시 습득해야 하지만, 그전에 3D 프린터를 하루빨리 사용하고 싶어 하는 이에게 도움이 될 만한 정보를 소개하려 한다. 바로 무료 3D 모델링 데이터 사이트다. 인터넷에는 특히 해외의 경우 메이커봇의 싱기버스(Thingiverse)를 중심으로 무료로 3D 데이터를 받을 수 있는 사이트가 많다. 이러한 사이트의 목적은 바로 독립적인 3D 프린터 생태계를 만드는 것이다. 사이트 내에 대량의 3D 데이터를 공유하는 시스템을 만들어 보다 많은 사람들이 3D 프린터에 관심을 갖고 자사의 3D프린터를 쉽게 사용하도록 이끈다. 이 서비스를 이용하면 직접 모델링하지 않고도 자신이 원하는 것을 아주 손쉽게 출력할 수 있다. 물론 운이 좋으면 평소에 갖고 싶었던 피규어나 스타워즈 장난감 등도 마음껏 다운로드하여 출력할 수 있다. 게다가 검증된 데이터들만 공유하기 때문에 아주 쉽게 제대로 된 결과물이 출력된다. 그래서 업 로드된 도안을 이용했을 때 3D 프린터를 처음 접한 사람들은 3D 프린팅이 매우 쉽다고 느낀다. 대표적인 3D 모델링 데이터 사이트는 싱기버스(http://www.thingiverse.com)다. 3D프린터 제조사인 메이커봇은 프린터를 판매하는데 그치지 않고 방대한 양의 3D프린팅 데이터를 공유할 수 있는 싱기버스라는 사이트를 운영하고 있다. 싱기버스는 3D프린터계의 유튜브 정도로 이해할수 있다. 메이커봇사의 창업자인 브리 페티스(Bre Pettis)는 마케터출신으로, 현재 3D 프린터 산업에서 가장 중요한 부분인 콘텐츠의 공급에 대해 정확하게 이해했다. 그래서 자사의 제품을 구입한 사람뿐만 아니라 일반인들도 쉽게 자신의 디자인을 올리고 다운로드할수 있는 생태계를 만들었다. 싱키버스는 기본적으로 무료사이트이지만 판매와 공유도 가능하다. 먼저 싱기버스에 방문하여 내가 원하는 출력물을 검색해본다. 예를 들어, 다음과 같이 싱기버스 메인화면에서 제품사진을 클릭하면 다운로드할 수 있는 링크로 연결된다. 화면 왼쪽에 나타나는 메뉴에서, 맨 아래에 있는 다운로드 버튼을 누르면 바로 다운로드할 수 있다. 다운로드 받은 파일은 STL 파일형식이다. 이것을 3D 프린터가 이해할 수 있는 G코드(G code)로 변형해야 한다. 큐라(Cura), 메이크웨어(Makeware) 등 각 3D프린터에 맞는 G코드형성 프로그램을 이용하여 변형하여 프린트에서 출력한다. 3D 모델링은 쉽지 않은 작업이고, 모델링을 처음 접하는 사람에게는 그 진입장벽이 더 높게 느껴진다. 그런 이들에게 3D 스캐너는 거의 완벽한 대안처럼 생각될 것이다. 현재 3D 스캐너의 상용화나 활용 가능성에 대해서는 다양한 의견이 있다. 향후의 발전 가능성을 고려할때 3D 스캐너 분야도 함께 성장할 것임은 분명한 일이다. 여기서는 3D 스캐너의 간단한 기본개념과 함께 실제로 사용할 수 있는 요소를 소개하고자 한다. 1. 모든 모델링 작업은 넙스와 폴리곤에서 시작된다 : 3D 모델링을 연구하다 보면 넙스와 폴리곤이라는 단어를 자주 접하게 된다. 넙스(NURBS, Non-Uniform Rational B Spline)는 일정한 점들을 연결한 직선에서 3D 곡선을 구하는 방식이고, 폴리곤(Polygon)은 입체의 표면을 만드는 다면체의 입체 형태를 말한다. 넙스에 비해서 약간 불안정한 구조이기는 하나 사용방법이 쉬워 많은 모델러들이 선호하는 방식이다. 포토샵과 일러스트레이터에 비유하자면 넙스는 벡터방식이고 폴리곤은 픽셀방식인 셈이다. 벡터와 픽셀의 특성은 다음과 같다. 벡터는 매우 부드럽고 아름다운 라인을 만들수 있는데다 아무리 늘려도 기본 모양이 깨지지 않는다. 그러나 픽셀은 점들의 집합체이기 때문에 늘리면 확장된 만큼 픽셀이 그 공간을 채우지 못하기 때문에 이미지가 깨지게 된다. 물론 폴리곤도 매끈하게 만들수 있다. 그러나 폴리곤의 수가 많이 필요하기 때문에 넙스로 부드러운 제품을 만드는것이 유리하다. 말하자면 3D 스캐너는 사람이나 특정물체의 표면 좌표값을 추출하여 넙스 또는 폴리곤 패치 형식으로 데이터를 얻는 방식이다. 흔히 물체를 스캔한다고 하면, 3D 스캐너를 이용하여 레이저나 백색광을 대상물에 투사하여 대상물의 형상정보를 취득하고 이를 디지털 정보로 전환하는 모든 과정을 통칭한다. 2. 3D 스캐너와 3D 프린팅은 찰떡궁합이다 : 3D 스캐너와 3D 프린팅은 찰떡궁합이다. 이보다 더 좋을 수는 없다. 스캐너는 마치 사진처럼 3D 형체를 표현하며 3D 프린팅까지 거치면 이 3D 파일은 생생한 형태감을 갖추게 된다. 3D 스캐너가 쓰일 만한 가장 일반적인 사례는 바로 캐릭터 상품이다. 실제 사람을 스캔해서 의미 있는 캐릭터 상품을 만드는 것이다. 오토데스크에서 나온 123D 캐치라는 소프트웨어를 사용하여 직접 찍은 사진들을 3D 데이터로 변환하거나 3D 시스템스의 센스(Sense)라는 스캐너를 이용하여 사람을 그대로 스캔하는 식이다. 실제 사람을 스캔하는 방식으로 피규어 제작이 가능하다. 그 외에도 3D 스캐너의 놀라운 기능을 활용한 영역은 3D 프린터의 가능성만큼 다양해질 것이고, 발 빠른 사람들은 이미 이를 이용한 사업을 준비하고 있다. 결론적으로 얘기하면 모든 것이 가능하다는 말이다. 현재 3D 프린터의 개발과 발전 과정처럼 3D 스캐너 역시 모델링 작업을 대신해줄 만능도구는 아니지만, 자신이 활용할 수 있는 범위를 충분히 파악하고 사용한다면, 모델링 작업의 진입장벽을 한 단계 낮춰줄 것이다. '3D 스캐너'라는 단어만 들으면 스캔만 하면 출력준비가 모두 완료될 것처럼 느껴진다. 이 역시 3D 프린터 만능 설에 대한 오해만큼이나 큰 착각이다. 3D 스캔 과정 중에도 문제는 발생한다. 출력하려는 물체에 구멍이 있거나 표면이 고르지 않다면 물체를 스캔하는데 어려움이 생긴다. 사람을 스캔할 경우 머리카락을 제대로 인식하지 못하는 등 3D 스캔 중 나타나는 문제는 제각각이다. 고가의 스캐너를 사용해도 마찬가지이므로 반드시 스캐너에 대한 정확한 이해가 필요하다. 3D 스캐너가 모델링 작업의 완벽한 대안이 될수 없는 이유는, 이런 문제들을 결국 3D 모델링 소프트웨어를 통해 해결해야 하기 때문이다. 한 예로 Z브러시(Zbrush) 라는 소프트웨어는 스캔한 데이터를 복원하는데 매우 유용하며, 모델링 파일을 다듬는데 종종 쓰인다. 고가 스캐너의 경우 스캐너를 구입하면 자체 소프트웨어를 지원한다. 그러므로 3D 스캐너를 사용하고 나서 모델링 작업이 필요하다면, 해당 스캐너 회사에 문의하여 소프트웨어를 지원받고 모델링 하면 된다. 3D 스캐너가 만능도구가 아니라는 것은 바로 이런 이유에서다. 스캔하고 나서 후 보정 작업을 거쳐야 하기 때문에, 일반 사용자가 쉽게 사용할 수 있을 것처럼 보이면서도 실제로 사용해보면 손이 많이 가는 것이다. 3D 스캐너의 강력한 장점에도 불구하고 대중화가 더딘 이유 중에 하나다. 스캐너가 해주지 못하는 몇 가지 부분들을 보완할 수 있는 모델링 실력만 갖춘다면, 자신의 아이디어를 표현할 좋은 도구가 되어줄 것이다. 모델링 파일을 쉽게 얻을수 있는 다양한 경로를 소개했지만 결국 가치있고 남다른 상품을 만들기 위해서는 자신의 아이디어를 직접 표현할 줄 아는 것이 중요하다. 그리고 3D 프린팅 제품을 만들때 필요한 부분을 이해해야 한다. 3D 프린팅용 제품을 제작할 때는 크게 두 가지 도구를 쓰게 된다. 바로 디자인용 소프트웨어와 설계용 소프트웨어다. 디자인 소프트웨어가 스케치가 가능한 3D 작업도구라면 캐드 소프트웨어는 정확한 수치를 입력해야하는 설계도구다. 캐드를 사용하게 되면 마치 레고 블록처럼 오차 없이 완벽하고 정확하게 제품을 만들수 있어 현재 3D 프린팅 최고의 모델링 도구로 치고 있다. 예를 들어 애니메이션이나 인체를 만들 때는 마야(Maya)나 3D맥스(3D Max) 등을 사용하고, 제품설계는 오토캐드(AutoCAD)나 클레오(Creo) 등의 소프트웨어를 사용하는 식이다. 그런데 앞으로는 디자인 도구와 설계도구의 경계가 점차 사라질 것이라는 것이 업계의 전망이다. 두 가지 기능이 통합된 도구가 나온다는 것이다. 그러나 상용화 가능한 단계까지 개발되는 것을 기다릴 수 없는 노릇이고, 시중에 있는 디자인 도구와 제작 도구를 선택하여 바로 사업아이템이나 작품에 적용하는 연습이 필요하다. 시중에는 너무나도 많은 소프트웨어가 사용되고 있다. 어떤 소프트웨어를 사용해야 내가 적용하려는 아이템에 적합할지, 어떤 소프트웨어로 시작해야 조금이라도 쉽고 빠르게 3D 프린팅을 익힐수 있을지, 시작하는 사람에게는 고민할 일투성이다. 오토데스크는 3D 모델링의 가장 앞단을 이끌고 있는 회사다. 오토데스크에서 오토데스크 360 이라고 부르는 것이 있다. 오토데스크의 모든 클라우드 베이스의 소프트웨어를 통합하여 부르는 전체 워크플로를 말한다. 처음 시작하는 소프트웨어로 추천하는 도구는 바로 오토데스크에서 배포하는 123D 디자인(123D Design)이다. 123D 디자인은 설계에 초점을 맞춘 매력적인 소프트웨어인데, 사용하기가 쉽고 짧은 시간 안에 상당히 괜찮은 결과물을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그런 만큼 기능에 한계가 있다는 단점이 있지만, 좀 더 다양한 기능을 활용할 수 있는 퓨전 360(Fusion 360)이나 오토데스크의 상위버전의 소프트웨어로 넘어가기에 좋다는 특징이 있다. 123D 디자인이나 퓨전360 등은 같은 오토데스크에서 나오는 소프트웨어이기 때문에 인터페이스나 기본개념을 공유한다. 이렇게 단계적으로 학습이 가능한 제품라인은 오토데스크에서 야심차게 준비하고 있는 여러 프로젝트 중에 하나이기도 하다. 좀더 깊게 공부할 의향이 있고, 미래의 비전을 보고 3D 프린팅에 접근하고 있다면 123D 디자인이 그 시작점으로 좋을 것이다. 이러한 이유로 입문자뿐만 아니라 3D 모델링에 대해 기본지식을 갖고 있는 사람이라 하더라도 한번쯤은 123D 디자인을 활용해 보기를 바란다. 3D 프린팅 제품을 접해봤다면 알겠지만 3D 프린팅으로 접근할 수 있는 분야는 무궁무진하며, 원하는 것을 얻기 위해서는 그 만큼 다룰 줄 아는 소프트웨어가 많으면 많을수록 유리하다. 그래서 입문자가 고민해볼 수 있는 다양한 초중급, 유무료 소프트웨어를 소개한다. 3D프린터 입문자에게 추천하는 심플한 소프트웨어는 아래와 같다. 1. 123D 디자인 : 123D 디자인(123D Design)은 초보자들을 위한 3D 프린트용 소프트웨어다. 기본적인 기능을 갖추고 있지만, 그것만으로도 상당히 복합한 제품을 빠른 시간 안에 만들 수 있다는 장점이 있다. 아무것도 모르는 상태에서 3D 프린트 소프트웨어를 배우고 싶다면 123D 디자인을 추천한다. 그 이유는 앞서 말했듯 오토데스크의 상위버전과 기본적인 부분들을 공유하고 있기 때문에 다양한 기능을 습득하기 위한 연결점으로 훌륭하기 때문이다. 무료인데다 흔히 3D 프린터로 출력하기까지 디자인 모델링 소프트웨어, 3D 프린터 출력용 컴파일 소프트웨어, 3D 프린터 출력의 세 단계를 거쳐야 하는데, 3D 프린터로 바로 출력할수 있게 편리하게 설계되어 있다. 아이패드, 데스크탑에서 클라우드로 작동한다. 2. 123D 캐치 : 123D 캐치(123D Catch)는 여러 각도에서 찍은 평범한 사진들을 자동으로 조합하여 3D 이미지로 변환시켜주는 클라우드 기반의 소프트웨어다. 세심하고 디테일한 디자인에는 한계가 있지만, 직접 3D 모델링하기가 어렵고, 사진에 있는것을 그대로 구현하는 것으로도 충분한 결과물을 준비하고 있다면 상당히 괜찮은 소프트웨어다. 3. 123D 크리에이처 : 123D 크리에이처(123D Creature)는 아이패드에서만 작동되는, 애플리케이션 개념의 소프트웨어다. 게임이나 영화 등에서 흔히 볼수 있는 환상적인 생명체나 캐릭터를 디자인하는데 적합하다. 4. 123D 메이크 : 123D 메이크(123D Make)는 예술작품을 만드는데 적합한 소프트웨어로, 3D 모델링을 감각적인 느낌으로 작업하고 싶은 이에게 권한다. 3D 모델을 예술작품으로 만들어 줄수 있는 컷 패턴(Cut Pattern) 기능을 사용한다. 오브젝트를 연속적인 패턴으로 자를수 있어 패턴을 이용한 창조적인 제품을 만들어 낼 때 유용한 소프트웨어다. 5. 123D 스컬프트 : 123D 스컬프트(123D Sculupt)는 123D 크리에이처처럼 아이패드에서 작동하는 애플리케이션으로, 3차원 입체 오브젝트를 조각하며 페인팅 할수 있다. 123D 디자인, 123D 케치, 123D 크리에이처, 123D 메이커, 123D 스컬프트 등은 쉽지만 전문가용이라고 하기에는 기능에도 한계가 있다. 3D 프린터 시장이 커지고 인기가 많아짐에 따라 예비 사용자에게 호소하기 위해 개발된 소프트웨어라 보는 것이 더 적합하다. 그러나 그만큼 쉽고 만들어진 기능에 따라 사용하기만 하면 된다는 장점이 있다. 전문가들이 사용하는 도구를 원한다면 다음에 소개할 퓨전 360이나 메시믹서 등을 사용하기를 권한다. 3D프린터 무료디자인 소프트웨어는 아래와 같다. 1. 123D 디자인 : 현재 오토데스크가 보유하고 있는 가장 훌륭한 디자인 기능과 라이브러리를 지원한다. 또한 아이패드에서 사용 가능하다는 점도 특징으로 꼽히며, 셰이프웨이스(Shapeways)와 바로 연결 가능하게 설계되어 있다. 윈도, 맥, 온라인 클라우드에서 사용 가능하다. 2. 싱커캐드 : 싱커캐드(Thinkercad)는 쉬운 기능을 이용하여 복잡한 것도 쉽게 설계할수 있도록 기획된 환상적인 입문자용 프로그램이다. 웹브라우저에서 작동되며 기능을 익히기가 쉽고 셰이프웨이스와도 바로 연동하여 자신의 디자인 상품을 판매할수 있다. 3. 3D 틴 : 3D틴(3D Tin)은 웹GL(Web GL)을 이용한 클라우드 기반의 소프트웨어다. 다른 이들과 디자인을 공유하는 한 무료로 사용할수 있다. 크롬, 사파리, 파이어폭스에서 작동되며 레고 스타일 디자인을 만드는데 매우 유용하다. 4. 블렌더 : 블렌더(Blender)는 막강한 전문적인 기능을 갖춘 소프트웨어다. 유튜브나 웹 레퍼런스 등이 많아 혼자서 공부하더라도 사용 가능한 자료가 많다는 것이 장점이며, 그만큼 나만의 디자인을 구현하는데 필요한 기능들도 커뮤니티를 통해 알아볼수 있다. 교육용으로도 사용되고 있다. 5. 프리캐드 : 프리캐드(FreeCAD)는 오픈소스를 이용한 매개변수 3D 모델링 도구다. 일반유저, 취미생활자 그리고 경험있는 디자이너들에게 모두 유익한 프로그램이다. 공학적인 부분과 건축분야에서 매우 유용하게 사용할수 있도록 설계되어 있다. 윈도, 맥, 리눅스에서 사용 가능하다. 6. 스컬프트리스 : 스컬프트리스(Sculptris)는 무료로 사용 가능한 디지털 조각도구다. 디저털 조각 도구 입문자들을 위해 개발되었으며, Z브러시(Zbrush)를 만든 회사에서 제공한다. 윈도와 맥에서 사용 가능하다. 7. 스케치업 : 스케치업(Sketchup)은 구글에 제공하는 드로잉 베이스 도구로 건축 디자이너가 사용하기 좋다. 스케치업 메이크라는 무료버전과 스케치업 프로라는 유료버전, 두개로 나뉘어 있다. 건축에 최적화되었지만, 자동차를 비롯한 각종 다양한 물체도 모델링할수 있다. 윈도와 맥에서 사용가능하다. 8. 3DMTP : 3DMTP(3D Model to Print)는 클라우드 기반의 서비스로, 3차원 건축모델을 만드는데 초점이 맞춰져 있다. 이프로그램은 3D 파일의 크기를 늘리거나 줄이는데 잘쓰이며 그리고 3D 프린팅 할때 효율적으로 디자인할수 있다. 온라인 서비스를 하고 있다. 그림 2.1.4. 3D모델링 사출성형기 플라스틱 제품이나 작품을 만드는 기계는 사출성형기(Injection Modling Machine)가 있다. 사출성형기는 짧은 시간에 많이 만들어야하는 플라스틱 제품을 만들기 위하여 제품형상의 틀을 뜬 금형 속에 플라스틱 안료를 녹여 사출하는 방식으로 동일한 형상의 플라스틱 제품을 대량 생산하는 산업기계이다. 그림 2.1.5. 사출성형기(대형) 그림 2.1.6. 사출성형기(소형) 사출성형기는 짧은 시간에 많이 만들어야하는 부품이나 소모품 등 동일한 물건을 복제하는데 적합하지만 새로운 제품이나 작품을 만드는 경우에는 한계가 있다. 이런 니즈에 맞는 것이 바로 3D프린터다. 또한 3D프린터로 형틀을 만들고 한번 금형을 만들면 그 다음부터는 사출성형기(소형)로 동일한 물건을 계속 만들 수도 있으므로, 집이 곧 공장이 된다. 그림 2.1.7. 금형과 성형물 ■ 로봇 (ROBOT) 기술이 공유되지 않으면 미래의 사회는 지금보다 더욱 폐쇄적이고 불평등한 사회가 될 것이다. 카피레프트(copyleft)는 개인의 지적재산권을 중시하는 기존의 카피라이트(copyright)에 대항해 사회적 공유를 강조하는 정신이자 운동이다. DIY연구소 (http://cafe.daum.net/diylab)는 카피레프트(copyleft) 정신과 운동의 확산을 위하여 연구한 내용을 무료로 배포하고 있다. 오늘은 '3D프린터로 인공지능 로봇 만들기'를 공유한다. 그림 2.1.8. 인공지능 로봇 그림 2.1.9. 로봇 머리 그림 2.1.10. 로봇 눈 그림 2.1.11. 로봇 목 그림 2.1.12. 로봇 설계제작 (1) 그림 2.1.12. 로봇 설계제작 (2) 그림 2.1.13. 로봇 머리 부품 그림 2.1.14. 로봇 눈 부품 그림 2.1.15. 로봇 목 부품 그림 2.1.16. 로봇 머리 조립 (1) 그림 2.1.16. 로봇 머리 조립 (2) 그림 2.1.16. 로봇 머리 조립 (3) 그림 2.1.16. 로봇 머리 조립 (4) 그림 2.1.16. 로봇 머리 조립 (5) 그림 2.1.16. 로봇 머리 조립 (6) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (1) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (2) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (3) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (4) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (5) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (6) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (7) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (8) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (9) 그림 2.1.17. 로봇 눈 조립 (10) 그림 2.1.18. 로봇 목 조립 (1) 그림 2.1.18. 로봇 목 조립 (2) 그림 2.1.18. 로봇 목 조립 (3) 그림 2.1.18. 로봇 목 조립 (4) 그림 2.1.19. 인공지능 로봇 교육용 기자재 2.2. 전기 ■ 사물인터넷 (IOT) 블루투스 앱 (BLUE TOOTH APPLICATION) 기술이 공유되지 않으면 미래의 사회는 지금보다 더욱 폐쇄적이고 불평등한 사회가 될 것이다카피레프트(copyleft)는 개인의 지적재산권을 중시하는 기존의 카피라이트(copyright)에 대항해 사회적 공유를 강조하는 정신이자 운동이다. DIY연구소는 카피레프트(copyleft) 정신과 운동의 확산을 위하여 연구한 내용을 무료로 배포하고 있다. 오늘은 '3D프린터 로봇제어를 위한 블루투스 앱' 을 공유한다. 그림 2.2.1. 3D프린터 로봇제어를 위한 블루투스 앱 아두이노 (ARDUINO) 그림 2.2.2. 아두이노 우노 (Arduino Uno) x 1 EA 블루투스 (BLUE TOOTH) 그림 2.2.3. 블루투스 모듈 (Bluetooth Module : HC-06) x 1 EA 그림 2.2.4. 암수점퍼 와이어 (Arduino Jumper Wire : Male-Female) x 4 EA 그림 2.2.5. 배선 (아두이노 + 암수점퍼 와이어+ 블루투스 모듈) 그림 2.2.5. 배선 (아두이노 + 암수점퍼 와이어+ 블루투스 모듈) 그림 2.2.6. 아두이노 코딩 (Arduino Sketch Coding) 아두이노 코딩 (Arduino Sketch Coding) #include // 라이브러리 소프트웨어시리얼 헤더 추가 SoftwareSerial btSerial(2, 3); // 라이브러리 소프트웨어시리얼 헤더 변수를 btSerial 이라는 이름으로 지정. btSerial 이 2번 핀 rx, 3번 핀 tx 변수 2개 사용하겠다 선언. void setup() { // 셋업 부분에서는 Serial.begin(9600); // 기본 시리얼통신 모니터에서도 블루투스에서 오는 데이터를 확인하는 속도를 9600 으로 선언. btSerial.begin(9600); // 소프트웨어 시리얼도 btSerial 이라는 이름으로 데이터를 확인하는 속도를 9600 으로 선언. } void loop() { // 루프 부분에서도 if(Serial.available()) // 컴퓨터쪽에서 아두이노로 들어온 데이터가 있는지 확인해서 만약 있다면 btSerial.write(Serial.read()); // 바로 블루투스로 시리얼통신으로 읽은 바이트를 곧바로 블루투스 모듈을 통해서 전송. if(btSerial.available()) // 만약 블루투스쪽에서 아두이노에게로 데이터가 왔다면 Serial.write(btSerial.read()); // 아두이노와 연결된 컴퓨터쪽으로 블루투스쪽에서 읽어서 받은 바이트를 곧바로 전송. } 그림 2.2.7. 아두이노 코딩 (Arduino Sketch Coding) 그림 2.2.8. 블루투스 페어링 그림 2.2.9. 블루투스 페어링 그림 2.2.10. 블루투스 페어링 그림 2.2.11. 블루투스 페어링 그림 2.2.12. 블루투스 페어링 그림 2.2.13. 블루투스 페어링 그림 2.2.14. 블루투스 페어링 그림 2.2.15. 블루투스 페어링 그림 2.2.16. 블루투스 페어링 그림 2.2.17. 블루투스 페어링 그림 2.2.18. 블루투스 페어링 그림 2.2.19. 블루투스 페어링 그림 2.2.20. 블루투스 페어링 그림 2.2.21. 블루투스 페어링 그림 2.2.22. 블루투스 페어링 그림 2.2.23. 블루투스 페어링 그림 2.2.24. 블루투스 페어링 그림 2.2.25. 블루투스 페어링 그림 2.2.26. 블루투스 페어링 그림 2.2.27. 블루투스 페어링 앱인벤터 (APP INVENTOR) 앱인벤터로 스마트폰용 블루투스 통신앱 만들기 그림 2.2.28. PC에서 앱인벤터2 사이트 검색 그림 2.2.29. 스마트폰에서 계정 승인 그림 2.2.30. 스마트폰에 MIT AI2 Companion 앱 설치 그림 2.2.31. 스마트폰에 MIT AI2 Companion 앱 설치 그림 2.2.32. 앱 사용을 위하여 PC 앱인벤터2 사이트 QR 코드 스캔 그림 2.2.33. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.34. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.35. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.36. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.37. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.38. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.39. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.40. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.41. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.42. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.43. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.44. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.45. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.46. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.47. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.48. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.49. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.50. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.51. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.52. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.53. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.54. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.55. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.56. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.57. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.58. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.59. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.60. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.61. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.62. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.63. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.64. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.65. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.66. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.67. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.68. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.69. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.70. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.71. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.72. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.73. PC에서 앱인벤터2 사이트 디자이너 모드에서 앱 제작 그림 2.2.74. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.75. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.76. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.77. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.78. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.79. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.80. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.81. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.82. PC에서 앱인벤터2 사이트 블록 모드에서 앱 제작 그림 2.2.83. QR 코드 스캔후 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.84. QR 코드 스캔후 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.85. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.86. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.87. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.88. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.89. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.90. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.91. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.92. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.93. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.94. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.95. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.96. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.97. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.98. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.99. 블루투스 앱 테스트 그림 2.2.100. 블루투스 앱 테스트 음성제어 앱 (VOICE CONTROL APPLICATION) 기술이 공유되지 않으면 미래의 사회는 지금보다 더욱 폐쇄적이고 불평등한 사회가 될 것이다카피레프트(copyleft)는 개인의 지적재산권을 중시하는 기존의 카피라이트(copyright)에 대항해 사회적 공유를 강조하는 정신이자 운동이다. DIY연구소는 카피레프트(copyleft) 정신과 운동의 확산을 위하여 연구한 내용을 무료로 배포하고 있다. 오늘은 '3D프린터 로봇제어를 위한 음성제어 앱' 을 공유한다. 그림 2.2.101. 3D프린터 로봇제어를 위한 음성제어 앱 음성제어 (VOICE CONTROL) 그림 2.2.102. 3D프린터 로봇 그림 2.2.103. 음성제어 앱 (1) 그림 2.2.103. 음성제어 앱 (2) 그림 2.2.103. 음성제어 앱 (3) 그림 2.2.103. 음성제어 앱 (4) 그림 2.2.103. 음성제어 앱 (5) 그림 2.2.103. 음성제어 앱 (6) 그림 2.2.103. 음성제어 앱 (7) 아두이노 (ARDUINO) 블루투스 (BLUE TOOTH) 그림 2.2.104. 아두이노 배선 그림 2.2.105. 아두이노 코딩 (1) 그림 2.2.105. 아두이노 코딩 (2) 그림 2.2.106. 로봇 머리 앱인벤터 (APP INVENTOR) 3D프린터 로봇 음성제어 앱은 앱인벤터 (APP INVENTOR)로 코딩한다. 그림 2.2.107. 음성제어 앱 그림 2.2.108. 앱인벤터 디자이너모드 코딩 그림 2.2.109. 앱인벤터 블록모드 코딩 (1) 그림 2.2.109. 앱인벤터 블록모드 코딩 (2) 그림 2.2.109. 앱인벤터 블록모드 코딩 (3) 그림 2.2.109. 앱인벤터 블록모드 코딩 (4) 그림 2.2.109. 앱인벤터 블록모드 코딩 (5) 2.3. 제어 ■ 인공지능 (AI) 기술이 공유되지 않으면 미래의 사회는 지금보다 더욱 폐쇄적이고 불평등한 사회가 될 것이다카피레프트(copyleft)는 개인의 지적재산권을 중시하는 기존의 카피라이트(copyright)에 대항해 사회적 공유를 강조하는 정신이자 운동이다. DIY연구소는 카피레프트(copyleft) 정신과 운동의 확산을 위하여 연구한 내용을 무료로 배포하고 있다. 오늘은 '3D프린터 로봇제어를 위한 AI 인공지능' 을 공유한다. 그림 2.3.1. 3D프린터 로봇제어를 위한 AI 인공지능 라즈베리 파이 (RASPBERRY PIE) 그림 2.3.2. 라즈베리 파이 (1) 그림 2.3.2. 라즈베리 파이 (2) 그림 2.3.2. 라즈베리 파이 (3) 그림 2.3.2. 라즈베리 파이 (4) 구글에서 제공하는 공식 버전을 다운로드 설치한다. 구글 어시스턴트 SDK가 한국어를 지원한다. 구글 어시스턴트 Service에 대한 설치방법과 자세한 가이드는 아래 링크를 참조한다. 전체적인 설치 단계는 아래와 같다. ☞ https://developers.google.com/assistant/sdk/guides/service/python/ 1. SD카드 준비 2. 오디오 설정 3. 구글 클라우드 플랫폼에서 계정과 프로젝트 만들기 4. 액션 콘솔에서 디바이스 모델 등록하기 5. 구글 어시스턴트 서비스 의존성 패키지및 프로젝트 설치 6. Credential 생성 7. 실행 구글 어시스턴트는 사용자가 선택해서 설치할 수 있는 두 가지 옵션을 제공하고 있다. Google Assistant Library와 Service 이다. 두 가지의 차이점은 아래 표를 참조한다. 그림 2.3.3. Google Assistant Library와 Service 1. SD카드 준비. 깨끗하게 포맷을 하고 최신 라즈비안 이미지 파일을 다운로드 받아서 플래싱 한다. 별도의 모니터를 사용하지 않을 것이기 때문에 SSH접속이 가능하도록 루트 디렉토리에 ssh 라는 이름의 빈 파일을 하나 만들어 준다. 이제 라즈베리파이에 장착하고 랜선을 연결하고 전원을 연결하자. 무선랜을 사용할 수 있도록 설정을 해주자. sudo raspi-config 기본적으로 해줘야 할것들을 마친다. sudo chmod 777 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf sudo wpa_passphrase "SSID name" password >> etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf sudo reboot 무선랜으로 접속이 가능해 졌다. sudo apt-get install samba samba-common-bin sudo smbpasswd -a pi sudo nano /etc/samba/smb.conf [pi] comment = Raspberry pi path = /home/pi valid user = pi browseable = yes writable = yes sudo service smbd restart 삼바 설치까지 마친다. 2. 오디오 설정 arecord -l aplay -l 사운드카드와 마이크가 어쩐 장치로 연결 되어 있는지 확인한다. card 0, device 0 card 1, device 0 을 사용중인것을 확인했다. 어떤 장치를 사용하는냐에 따라 다를 수 있다. alsamixer sudo alsactl store 보륨과 마이크 민감도를 최대로 높여 주고 저장해 준다. nano ~/.asoundrc pcm.!default { type asym capture.pcm "mic" playback.pcm "speaker" } pcm.mic { type plug slave { pcm "hw:1,0" } } pcm.speaker { type plug slave { pcm "hw:0,0" } } asoundrc파일을 만들어 위 내용처럼 넣어 준다. 앞에서 검색한 사운드 장치들 번호대로 넣어 줘야 한다. 테스트 해보자. speaker-test -t wav arecord --format=S16_LE --duration=5 --rate=16000 --file-type=raw out.raw aplay --format=S16_LE --rate=16000 out.raw 오디오 설정 완료. 그림 2.3.3. 오디오 설정 파이썬 (PYTHON) 코딩 3. 구글 클라우드 프로젝트 설정 ☞ https://console.actions.google.com/ 그림 2.3.4. 구글 클라우드 프로젝트 설정 새로운 프로젝트를 만들거나 불러온다. 이미 테스트 했었던 프로젝트가 있어서 불러 오는 것으로 설정했다. 커스텀 액션을 만드는 것은 다음에 해보고 일단 다음 단계로 넘어 가자. 4. 디바이스 모델 등록 액션 콘솔화면의 왼편 하단 메뉴에서 Device registration 메뉴를 클릭하여 디바이스를 등록 해준다. 그림 2.3.5. 디바이스 모델 등록 (1) 그림 2.3.5. 디바이스 모델 등록 (2) 그림 2.3.5. 디바이스 모델 등록 (3) 항목을 채워 주고 등록한다. 두번째 화면에 나오는 Json 파일은 저장을 해 둔다. 이 파일은 라즈베리파이 pi 홈계정으로 복사 줘야 한다. 위 3번째 단계는 당장 필요하지 않으니 패스해도 된다. 그림 2.3.5. 디바이스 모델 등록 (4) Model Id가 중요하다. 나중에 사용해야 하기 때문에 잘 숙지 해 놓는다. 하나 더 해줘야 할것이 있다. 구글 클라우드 플랫폼에 가서 Google Assistant API를 사용가능으로 세팅한다. ☞ https://console.developers.google.com 그림 2.3.6. 이미 되어 있는 모습 아래 링크에 가서 기타 음성 및 오디오 사용 등 필요한 항목의 체크박스를 사용가능으로 해준다. ☞ https://myaccount.google.com/activitycontrols?pli=1 5. 어시스턴트 SDK와 샘플코드 설치하기 드디어 구글 어시스턴트를 설치해 보자. sudo apt-get update sudo apt-get install python3-dev python3-venv python3 -m venv env env/bin/python -m pip install --upgrade pip setuptools wheel source env/bin/activate 그림 2.3.7. 어시스턴트 SDK와 샘플코드 설치 파이썬 관련 의존성 파일들을 설치하고 가상환경까지 들어 간다. 파이썬3을 이용하자. 이제 부터 모든 작업은 가상환경에서 진행된다. python -m pip install --upgrade google-assistant-library python -m pip install --upgrade google-assistant-sdk[samples] 6. Generate credentials python -m pip install --upgrade google-auth-oauthlib[tool] google-oauthlib-tool --scope https://www.googleapis.com/auth/assistant-sdk-prototype --scope https://www.googleapis.com/auth/gcm --save --headless --client-secrets /home/pi/credentials.json 앞서 다운로드 받은 json 파일의 복사해 놓은 경로를 복사후 /home/pi/credentials.json 자리에 넣어주고 실행한다. 그림 2.3.8. Generate credentials https://accounts.google.com/... =consent 로 시작되는 부분부터 복사해서 웹브라우저에 넣고 실행하여 구글 계정을 연결하도록 한다. 계정에서 승인버튼 클릭후 마지막에 나오는 인증코드를 위 터미널 화면에 넣어 주고 엔터를 치자. 이렇게 해주면 모든 과정이 끝이 난다. 7. 샘플을 실행해 보자. googlesamples-assistant-hotword --project-id Your-dev-project-id --device-model-id Your-model-id googlesamples-assistant-pushtotalk --lang ko-KR --device-id Your-dev-project-id --device-model-id Your-model-id 그림 2.3.9. 샘플 실행 (1) 앞서 숙지해 놓은 다비이스 아이디와 모델 아이디를 붉은 글자로 표시한 Your-dev-project-id 와 Your-model-id 의 해당 부분에 복사해서 넣어 주고 실행 시켜 보자. 옵션을 지정해 주지 않아도 되는 것 같다. json 파일에 다 들어 있는 것이라서 그걸 불러서 사용하는 것 같기도 하다. 좀 더 알아본다. 그림 2.3.10. 샘플 실행 (2) 여기서는 pushtotalk으로 실행 했기 때문에 키보드 엔터를 치라고 나온다. 엔터 하고 질문하면 어시스턴트가 대답을 한다. 영어로. 기존에 했었던 핫 워드로 하는 것을 해보고 싶다면. python -m pip install --upgrade google-assistant-library 먼저 라이브러리를 설치해 주자. 샘플코드는 이미 설치되어 있다. 그림 2.3.10. 샘플 실행 (3) 표시처럼 pushtotalk 대신에 hotword라고 수정하고 실행하면 핫 워드로 실행되는 구글 어시스턴트와 만날 수 있다. 8. 한국어로 대화하기 지금까지라면 별다를게 없다. gRPC 방식인 경우 한국어를 제대로 지원하고 있다. 그래서 한국어로 대화 하도록 실행 시켜 보자. 앞서 시작 단계에서 살펴 봤듯이 핫워드는 불가능하고 엔터 치면서 대화를 해야 한다. googlesamples-assistant-pushtotalk --lang ko-KR 실행시 lang 옵션을 주고 한국어를 지정해 주면 한국어 구글 어시스턴트로 작동이 된다. 그림 2.3.11. 한국어로 대화하기 (1) 음성인식도 자연스럽게 잘되고 대답도 잘한다. 굿! 반갑다 한국어! 그런데 남성 목소리뿐이다. 목소리 바꾸라고 하면 바꾸려고 노력하고 있고 지금은 목소리가 하나뿐이라고 한다. 그런데 "어떻게 도와 드려야 할지 모르겠습니다." 라는 답변을 제일 많이 한다. 그림 2.3.11. 한국어로 대화하기 (2) 개인정보가 필요한 경우 구글 어시스턴트 앱에서 개인정보검색 사용에 체크하라고 한다. 해주자. 그럼 사용자의 이름등을 응답에 사용한다. 구글 어시스턴트 앱은 구글 플레이에서 설치 할 수 있다. 그림 2.3.12. AI 인공지능 로봇 그림 2.3.13. AI 인공지능 로봇 테스트 4차 산업 설계제작 개요부터 설계제작까지 (상권) 전자책 출간일 : 2018년 10월 1일 지은이 : 김경현 출판사 : 퍼플 주소 : 서울시 종로구 종로1가 1번지 홈페이지 : www.kyobobook.co.kr ⓒ 김경현 2018 * 이 책 내용의 전부 또는 일부를 재사용하려면 반드시 저작권자의 동의를 받으셔야 합니다.





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오늘도 좋은 날!
좋은 내용 감사합니다.

이곳도 들러 주시길....생명의 양식도…
http://blog.daum.net/henry2589/344009
감사합니다. 사랑합니다.
thankyou 님. 네. 감사합니다. ^^