[3D 프린터로 새 삶을 출력하다] 2화 - 3D 프린팅 전자의수로 종이컵 잡기까지

[만드로용]

원문 링크: http://m.newsfund.media.daum.net/episode/419

[ 지난 이야기 요약 ]

3D 프린터에 매료되어 생애 처음으로 사업을 시작했지만 특이한 것 없이 단지 바쁘게만 매일을 생활하던 어느 날이었다.

2015년 1월 8일, 사고로 두 손을 잃었다는 '정상에서' 님의 사연과 함께 3D 프린팅 전자의수 제작 문의 글을 보게 되었다. 나 스스로에 대한 반성과 함께 돕고 싶다는 마음 하나로 생애 처음으로 3D 프린팅 전자의수 제작을 시작하게 되었다. 그리고 우연히 주변 분들의 조언으로 '위키데이' 창작 지원 행사에 참가신청을 하기에 이르렀다. 

[ 성남산업진흥재단과 경기콘텐츠코리아랩이 주관하는 위키데이 2기/3기 창작 지원 행사 ] 

---

"위키데이 참가신청, 뭔가 일이 커지는 것 같다"

먼저 위의 위키데이 행사에 참가 신청서를 접수하려니 몇 가지의 구체적인 이야기를 적어야 했다. '정상에서' 라는 그 분의 닉네임을 따서 팀 이름을 '정상에서' 라고 지었고, 목표는 이 분께 전자의수를 재능기부로 만들어 드리는 것이라고 적었다.

하지만 위키데이 참가신청서는 위키데이 행사 종료 후의 중/장기 계획도 요구했고, 여기에서부터 뭔가 일이 커지고 있음을 생각하게 되었다. 재능기부로 시작했지만, 그냥 재능기부로 끝날 일 같지 않다는 느낌을 받게 되었다.

당시에 내가 적은 위키데이 참가신청서에는 이런 이야기가 적혀 있었는데 약 1달이 지난 현재 그것이 현실이 되어 있는 상황이다.

- 근육 및 관절 움직임 인식 소프트웨어 공개 (전자의수의 오픈 소스화)
- 크라우드펀딩 프로그램을 통해, 전자의수 연구 개발비의 일부를 충당

"본격적 3D 프린팅 전자의수 제작 착수"

위와 같이 위키데이 참가신청서를 접수한 이후 본격적인 전자회로 구현 및 팔에 장착할 부분들을 제작해 나가게 된다. 제일 먼저 한 일은 아래 그림과 같이 고무줄 및 구리철사를 연결하여 손이 쥐어졌다 잘 펴지는지를 확인하는 작업이었다.

[ 테스트를 위해 검정색 고무줄과 구리철사로 임시 연결한 3D 프린팅 의수의 모습 ]

[ 와이어를 당기면 손가락이 구부러지고, 놓으면 고무줄의 탄성으로 펴지는 방식 ]

상당한 시간을 각 부품의 가공 및 사포질에 쏟은 결과 손가락들이 와이어를 잡아당길 때에 부드럽게 동작하는 것을 확인했다. 아래는 일단 맥주 한 잔을 하며 '좋아요'를 만들어 본 모습이다.

[ 아래 네 손가락의 와이어를 손으로 당겨서 펴지지 않게 하고 있는 중 ]

"이틀 밤낮을 하얗게 불태우다"

드디어 2015년 1월 23일, 위키데이 창작 해커톤 행사날이 됐다. 앞서 1화에서 언급했던 '니오' 님과 함께 '정상에서' 님을 위한다는 의미로 '정상에서' 라는 이름의 팀으로 참가했다. 총 20개 팀이 이 행사에 참가했고, 한 번쯤 이름을 들어본 팀들과 우리보다 많은 인원들로 구성된 팀들이 꽤 있었기에 나름 긴장이 되는 순간이었다. 

[ 위키데이 2기/3기 창작 지원 행사가 시작되었고, 20개의 참여팀이 호명되는 순간 ]

나는 3D 프린터를 참가한 사람들 중에서 제일 잘 다루는 편이었다. 하지만 전자의수를 당장 내일까지 제작 완료 후 발표해야 한다는 압박을 받으니, 제한시간에 대한 압박감이 커져왔다.

게다가 함께 팀으로 참가하신 '니오' 님은 당일 회사업무 때문에 오후에나 작업에 합류할 수 있었다. 따라서 나 혼자서 작업을 시작해야 했다. 이런 작업의 긴장감은 그 날 밤 9시까지 화장실을 한 번도 갈 엄두를 못 낼 정도로 심했다.

[ 최초로 시도한 전자의수 제작에 사용된 부품들의 일부 모습 ]

이 작업을 위해 지난 1화에서 소개하지 않은 추가 구매 물품들은 다음과 같다. 전부 필요한 것들은 아니지만 당장 필요한 상황에 없으면 곤란하기에 여유 있게 구매했다

[ 추가 구매 물품 ]

- 다양한 굵기의 고무줄 및 낚시줄 (나일론 합사)
- 의수 장착 시, 피부 보호를 위한 천 (손목/팔목 보호대)
- 의수의 팔 부분을 잡아줄 수 있는 벨트 (강아지 목걸이)
- 충전지 및 충전기 (AA 타입)
- 3D 프린팅 결과물의 가공을 위한 물품 (사포, 아세톤 등)
- 센서 부품과 아두이노 보드 연결을 위한 굵은 전선

드디어 위키데이 첫 날의 마지막을 알리는 밤 9시를 약간 앞둔 상황에서 전자의수의 제작을 1차 마무리할 수 있었다. 아래는 당시 촬영한 동영상으로, 어깨의 관절을 머리 (귀)쪽으로 움직일 때 전자의수 손가락이 구부러졌다 펴지는 것을 확인할 수 있다. 

[ 첫 번째 3D 프린팅 전자의수 제작 후 동작 시연 ] 

생애 처음으로 전자의수라는 것을 만들어서 손에 끼우고 1월 23일 밤에 테스트하기까지 대략 걸린 시간은 다음과 같다. 물론 대부분이 처음이라 겪는 시행착오였다. 앞으로는 작업 중 터득한 노하우를 공개하여, 다른 사람들은 이런 시간낭비를 겪지 않게 할 계획이다.

[ 상당한 시행착오의 세계 ]

- 3D 프린팅 작업 160시간 + 후가공 24시간 내외 (대부분 시행 착오)
- 전자회로 구성 (3시간) 및 납땜 실수 및 전류/전압 문제로 인한 시행 착오 (12시간)
- 기타 가공 및 3D 모델링 작업 (4시간)
- 소프트웨어 개발 및 보완 (10시간)
- 기타: 아두이노 호환 보드 사용 시의 드라이버 설치 (1시간)

위와 같은 작업을 첫날 밤에 마친 후에 조금은 쉬고 싶었다. 하지만 위키데이의 일정 상 다음날 오후 1시에 발표를 해야 하기에 발표 준비를 해야 했다. 다행인 것은 '팀'이었기에 서로 도와가며 노력할 수 있었고, 각자의 센스를 발휘하여 세 시간만에 멋진 발표자료를 만들 수 있었다.

그리고 다섯 시간을 못 자고 일어난 다음 날 아침.

"'정상에서' 님을 만나다"

우리의 주인공인 '정상에서' 님께서 직접 부산에서 판교테크노밸리로 올라와 주셨다. 비록 두 손은 없으셨지만, 매우 긍정적인 분이셨고 그래서 팀 '정상에서'도 열심히 마무리 작업을 진행할 수 있었다. 

[ '정상에서' 님과 함께한 프로젝트 팀 '정상에서' 

('니오' 님은 사진 찍히는 것을 싫어하셔서 대신 사진을 찍어주셨다.) ]

이제 '정상에서' 님과 해야 할 일은 내 어깨 관절의 움직임에 맞추어 놓은 부분을 '정상에서' 님의 어깨 관절의 움직임에 맞추도록 수정하는 일이었다.

다행히 비슷한 체구를 가진 분이셔서 한 시간 정도에 작업을 완료했고, 시연을 위해 종이컵을 잡을 수 있을 정도의 손가락 움직임을 주도록 전자의수의 동작을 조절했다. 아래는 '정상에서' 님과 함께 테스트한 두 번째 테스트 영상이다.

[ '정상에서' 님이 직접 시연한 전자의수의 움직임 영상 

(어깨에 장착된 센서의 정상동작을 확인하기 위해 노트북을 연결하여 테스트를 했다) ]

마지막으로 최종 전시와 시연이 이루어졌다. 어깨 관절을 움직일 때에 전자의수의 손가락들이 구부러지고 펴지는 것을 모든 사람이 확인할 수 있었다.

여기서 내가 한 가지 결정적 실수를 했다. 종이컵을 의수에서 약간 멀리 놓은 것이다. 그 결과 동작 시연 중 의수의 손가락이 종이컵에서 살짝 미끄러졌고 종이컵을 놓치고 말았다. 이로 인해서인지 위키데이 행사에서 1등은 못했고 2등에 머물렀지만, 많은 분들꼐서 더 나은 전자의수를 만들 것을 응원해 주셨다.

[ 개선해야 할 부분이 10가지가 넘는 첫 번째 3D 프린팅 전자의수 ]

"3D 프린팅이 적정기술이 되다"

사실 나는 이 때까지만 하더라도 3D 프린팅 분야에서 "의수를 만든다"라는 것은 먼 나라에서나 있을 법한 일이라고 생각했다. 

하지만 직접 해보니, 개인별 다품종 극소량 생산에 해당되는 의수 제작이야말로 3D 프린팅이 가장 널리 활용되어야 하는 분야라는 것을 알게 되었다. 또한 어디서나 쉽게 구할 수 있는 부품들의 조합으로 구현 가능하다는 것을 알았기에 누구나 전자의수를 쉽게 제작할 수 있게 노하우를 공유해야겠다는 생각을 굳히게 되었다.

아래는 첫 번째 전자의수 제작 경험을 통해 알게 된, 이 분야의 가치 있는 일들이다.

1. 저비용 (전자)의수 보급 확산
   (3D 프린팅과 아두이노, 그리고 소프트웨어 융합)

2. 3D 프린팅 전자의수 완성도 향상
   (무게 감소, 의수 근력 강화, 의수 손가락 관절 개선)

3. 부품 자가 프린팅을 통한 개인 유지보수 비용 최소화
   (각자 필요한 부품을 스스로 제작)

4. 전자의수 제작의 어려운 부분에 대한 노하우 공개
   (전자회로 부분 및 기구적 설계, 그리고 소프트웨어 공개)

만약 위와 같은 일들이 진행되어 3D 프린팅 기술을 통해 국내 절단・지체 장애인분들에 대한 (전자)의수 보급률을 증가시킨다면, 좀 더 자유롭게 손을 쓸 수 있게 된 수 많은 장애인분들이 이 사회에 훨씬 더 큰 가치를 제공할 것으로 본다.

먼저 1) 이미 결혼한 분은 자식의 교육에 더 신경을 쓸 수 있고 2) 일할 수 있는 분은 보다 많은 일을 할 수 있을 것이고 3) 젊은 학생은 보다 창창한 내일을 위해 더 열심히 배울 수 있을 것이다.

[ '정상에서' 님께 드린 왼쪽의 전자의수와, 아직 드리지 못한 오른손 의수 부품 ]

어쨌든 '정상에서' 님께는 아직 미완성인 첫 번째 전자의수를 드렸지만 1달 이내로 개선된 전자의수를 제작해 드리기로 약속했다. 1월 24일의 만남이 첫 만남이었기에 이 전까지는 여러 가지 기술(근전도 및 기타 센서들의 활용)을 활용할 수 없었으나 직접 만나서 양 팔의 상태를 확인하였고 휴대용 3D 스캐너를 써서 3차원 스캔도 할 수 있었다. 전자의수의 개선은 지금까지의 제작 경험과 얻은 지식들을 가미하여 개선하고 있다.

이후의 이야기는 다음 화에서 이어서 다루도록 하겠다. 

[이찬호]

대단하십니다

[황금햇살]

큰 일이 이루어지는 순간의 생생한 기록입니다. 앞으로 많은 분들께 좋은 영감을 불러일으킬 것 같습니다.