기구쟁이 초보를 위한 기구설계 꿀팁
9. 부자재
어우, 그럴 일은 없겠지만 직접 스마트폰을 뜯어보신다면.. 각종 테이프와 쿠션들을 발견하실 겁니다. 혹시 전자제품을 뜯어보신 적이 있나요? 아마.. 그런 경우는 거의 없을지도 모릅니다. 만약 스마트폰이나 태블릿과 같은 스마트기기 내부를 뜯어본다면 각종 쿠션이나 필름, 테이프가 붙어있는 것을 발견하실 겁니다. 이런 것들이 왜 있는 걸까요?
전자제품의 경우 다양한 기능을 구현하고 성능을 높이기 위해 전기적인 복잡성이 증가하고 있습니다. 또한 점점 소형화가 되고 있습니다. 즉 물리적, 전기적으로 해결해야 하는 문제는 많아지는데 그걸 해결할 공간은 줄어들고 있다는 것이죠. 그럴 때 사용할 수 있는 방법이 쿠션, 필름, 테이프와 같은 부자재 혹은 잡자재입니다. 부자재를 잘 사용하면 부품의 충격완화, 전기적인 연결성, 열전달 등을 어느 정도 조절할 수 있습니다. 기구설계는 이러한 부자재를 얼마나 잘 알고 활용할 수 있느냐에 따라 제품의 완성도가 달라질 수 있습니다. 부자재는 그 종류가 너무나도 다양하기 때문에 각 상황에 맞는 부자재를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 여기서는 일반적인 내용만 정리하고자 합니다.
이런 스티커는 다이컷팅으로 원하는 형상으로 따내서 제작합니다.기본적으로 이러한 부자재들은 다이커팅(Die cutting) 혹은 톰슨가공(업계에서는 일명 '도무송 가공')이라는 방법으로 형상을 따냅니다. 다이커팅은 보통 목형이라고 부르는 틀(나무판에 잘라내고 자하는 형상대로 만든 칼날을 박아 만든 틀)을 프레스 기계에 물려서 강한 힘으로 부자재를 잘라냅니다. 이런 과정을 타발가공이라고도 합니다. 각종 스티커들이 이런 방법을 통해 양면테이프와 합지가 된 인쇄한 원단을 따내어 제작한 것이죠. 목형은 위에서 언급한 금형보다는 매우 저렴한 편이며 보통 10~20만 원 정도입니다. 다만 칼날을 나무판애 박아 만드는 것이기 때문에 너무 정밀하거나 칼날 사이 간격이 너무 좁은 형상은 제작이 불가합니다. 만약 정밀한 형상으로 따내고 싶다면 정밀 금형을 제작해야 하고 칼날도 더 좋은 제조사의 칼날을 사용해야 합니다. 60~100만 원 정도입니다.
부자와 관련된 용어들이 많은데요. 주로 사용되는 용어는 아래와 같습니다.
다이커팅: 톰슨가공이라고도 하며 원단을 미리 만들어둔 칼날로 따내는 것
합지: 2개 이상의 원단을 접착제로 붙이는 것
이형지 : 라이너(Release Liner), 박리지라고도 하며 일부 업체에서는 일본식 표현인 후지라고도 합니다. 스티커와 같이 점착제가 있는 부자재와 붙어있으면서 점착제를 보호하고 있다가 대상물에 붙이기 전에 제거합니다.
이형지 갈이: 일부 업체에서는 아직도 일본식 표현인 '후지갈이'라고 표현하기도 합니다. 원단 상태로 붙어있는 이형지가 아닌 다른 스펙의 이형지로 교체하는 작업을 말합니다.
경박: 혹은 경박필름이라고도 하며 부자재의 이형지가 2개 이상으로 구성된 경우 작업순서 상 먼저 제거되는 이형지를 말합니다. 접착제의 부착력이 중박보다 약합니다.
중박: 혹은 중박필름이라고도 하며 부자재의 이형지가 2개 이상으로 구성된 경우 작업순서 상 나중에 제거되는 이형지를 말합니다. 접착제의 부착력이 경박보다 강합니다.
쿠션
만약 기구물 내부에 전자보드가 있고 외부충격에도 안전한 구조를 만들어야 한다고 생각해 봅시다. 전자보드가 충격에 움직이지 않도록 아예 나사를 이용해 단단히 고정하는 것도 좋은 방법입니다. 하지만 나사를 이용할 공간이 없다면 쿠션을 사용하는 것도 아주 좋은 방법입니다. 실제로 쿠션 자체는 단순하지만 굉장히 유용하고 효과적인 방법 중 하나입니다.
쿠션은 재질과 경도, 표면 마찰력 등이 다양합니다. 그렇기 때문에 쿠션을 선정할 때에는 데이터 시트만 보고 판단하는 것보다는 여러 샘플을 실제로 받아서 직접 만져보고 테스트해 보는 것이 가장 좋습니다. 혹은 협력업체에게 이러이러한 상황에서 사용할 원단을 추천해 달라고 하는 것도 좋은 방법입니다.
보통은 한쪽면에 양면테이프를 합지 하여 대상물에 붙여서 사용합니다.
재질: PSR, HM 등
테이프
테이프는 크게 단면접착과 양면접착이 있습니다. 사실 단면접착테이프는 양면접착테이프의 한쪽면에 필름을 합지 한 형태입니다. 테이프는 접착력이 다양하며 중간기재(접착제가 붙어있는 중간층)나 접착제의 종류에 따라 재작업성이 다르기 때문에 사용하고자 하는 상황이 한번 붙이면 절대 떨어지면 안 되는 것인지, 어느 정도 재작업이 가능해야 하는 상황인지에 따라 적절한 테이프를 선정하여 사용합니다. 보통은 두께가 0.1mm 정도이며 0.3mm만 되어도 강접착인 경우가 많습니다.
방수테이프의 경우 보통 쿠션재질의 중간기재에 강력 양면접착입니다. 내부 공간이 적은 소형 전자제품이나 각종 스마트기기 등에 많이 사용합니다.
재질: 단면테이프, 양면테이프, 방수테이프 등
필름
전기적으로 절연을 하기 위해 절연필름을 사용하거나 반대로 전기적으로 연결하기 위해 도전필름을 사용하기도 합니다. 보통 테이프를 합지 하여 대상물에 접착합니다.
재질: PET, PC, 도전성 직물 등
써멀패드
데스크톱의 CPU는 써멀구리스를 이용하여 방열판과 맞닿도록 하는 경우가 있습니다. 이를 통해 CPU의 열을 다른 곳으로 훨씬 효율적으로 전달할 수 있습니다. 그러나 발열체와 열을 전달받을 대상 사이에 거리가 있는 경우에는 써멀구리스를 사용할 수 없습니다. 이때 고무찰흙과 비슷하게 생긴 써멀패드를 사용할 수 있습니다. 두께가 있지만 열전도율이 좋은 재질입니다. 써멀패드는 경도, 두께, 열전도율, 점착력 등이 다양하기 때문에 상황에 맞는 재질을 선정하는 것이 중요합니다.
리드타임
보통 목형을 제작해서 원단을 타발 하게 됩니다. 목형 제작은 보통 1주면 완성이 되며 타발 하는 작업은 세팅만 되었다면 몇 초 안에 작업이 끝납니다.
원단 수배
양면테이프를 사용할 때 ‘완전히 딱 붙었으면 좋겠어.’ 혹은 ‘ 적절한 접착력으로 붙었다가 마음만 먹으면 떼어낼 수 있으면 좋겠어’와 같이 접착성을 선택해야 하는 경우가 있습니다. 그리고 쿠션을 이용해 무언가를 눌러줄 때 ‘경도가 높아 반발력이 강하도록 눌렀으면 좋겠어’ 혹은 ‘아주 살짝 눌러주는 정도면 돼’와 같이 쿠션의 경도를 선택해야 하는 경우가 있습니다. (표면은 매끈했으면 좋겠어 or 거칠했으면 좋겠어 )
이와 같이 정확히 어떤 재질이나 특성을 가진 부자재를 선택해야 하는지가 가장 어렵기도 합니다. 때문에 가능하면 다양한 실물 샘플을 미리 받아보아서 직접 만져보고 테스트를 해보는 것이 가장 좋습니다. 혹은 협력업체에게 이러이러한 부자재를 찾고 있는데 쓸만한 게 없을까요? 하고 문의해 보는 게 빠른 경우도 많습니다. 그분들은 그 분야에 전문가들이기 때문입니다.
