[인사이트]목적에 맞게 담아낸 독창적인 사용성, 서울과학사 소형수동사출기 개발기

2024-03-07
목적에 맞게 담아낸 독창적인 사용성, 서울과학사 소형수동사출기 개발기
서울과학사 인터뷰


“소형수동사출기는 사용자에 따라 중요하게 생각하는 부분이 다르고, 
그래서 각자 다 정답이 있는 상태의 춘추전국시대 같았어요.
그래서 저희도 기존 제품을 모방하는게 아니라, 목적에 맞는 독창적인 사용성을 만들어내는게 

중요하겠다는 생각이 들었어요. “




소형수동사출기(NPS-SM01)

 보통 플라스틱은 플라스틱을 열에 녹인 후 힘을 가해 틀 안에 주입하는 ‘사출 공정'을 통해 제품으로 생산됩니다. 주로 대량 생산 공정에서 사용되는 사출기에는 다양한 주변기기가 필요하며, 넓은 공간과 안전 사항이 요구됩니다. 이런 이유로 우리 주변에서 쉽게 플라스틱으로 제품이 만들어지는 과정을 관찰하거나 플라스틱 쓰레기로 인한 환경 문제를 체감하기 어렵습니다. 

 노플라스틱선데이는 더 많은 사람들이 자원 순환에 동참하며 플라스틱 쓰레기 문제를 해결할 수 있다고 믿습니다. 버려지는 플라스틱 쓰레기의 재활용 과정을 직접 경험 함으로써 우리가 당면한 플라스틱 쓰레기 문제를 체감하고 자원 순환에 대한 관심을 효과적으로 이끌어낼 수 있습니다. 

 이에 언제 어디서나 재활용 플라스틱 사출이 가능한 소형수동사출기를 개발했습니다. 소형수동사출기(NPS-SM01)는 이동과 보관이 간편하고 누구나 쉽게 작동법을 익혀 재활용 플라스틱 사출 워크숍을 진행할 수 있습니다. 


재활용 플라스틱 사출을 통해 굿즈 제작이 가능한 소형수동사출기.



개발 및 디자인. 서울과학사

 노플라스틱선데이 소형수동사출기는 ‘서울과학사'와 함께 만들었습니다. 소형수동사출기로 만들 수 있는 제품의 모습을 상상하며 개발 파트너를 찾던 중 3D 프린터로 서울 곳곳의 구조물을 수집하고 이를 모형화하는 작업을 하는 서울과학사가 떠올랐습니다. 작은 모형에 대한 감각과 함께 엔지니어링과 디자인에 대한 전문성을 바탕으로 누구나 쉽게 사용할 수 있는 친숙한 기계 설비를 만들 수 있겠다는 기대를 품고 프로젝트를 제안했습니다. 

‘서울과학사’의 두 멤버 디자이너 종범과 엔지니어 종언은 키트형 3D 프린터 설계를 하면서 처음 같이 일을 시작했습니다. 디자인과 금속 작업을 하며 스튜디오 레어바이크를 운영하는 종범과, 기계 설계와 엔지니어링을 담당하는 종언을 만나 재활용 플라스틱 소형수동사출기 개발 과정에 대해 이야기 나눴습니다. 


서울과학사 간판서울과학사 두 멤버 종범과 종언




Q 소형수동사출기는 손으로 핸들을 돌려 사출하기 때문에 기존 공압식 사출기의 에어 컴프레셔 같은 부가적인 설비가 필요 없어요. 단순하고 편리한 재활용 플라스틱 사출기인데요. 이 소형수동사출기를 개발하면서 가장 중요하게 생각하신 부분이 궁금해요. 


종범

 저는 소형수동사출기를 처음에 리서치 할 때, 오래전부터 사용되던 기계임에도 각각의 필요에 의해 다양성들이 아직까지 존재하는 상태라는 게 너무 좋았어요. 요즘에 어떤 특정 제품들은 한 기업이 압도적으로 만들어서 생태계를 통일시켜버리는 단계의 제품들이 많잖아요. 소형수동사출기는 아직까지 사용자에 따라 중요하게 생각하는 부분이 다르고, 그래서 각자 다 정답이 있는 상태의 춘추전국시대 같았어요. 그래서 저희도 기존 제품을 모방하는 게 아니라 목적에 맞는 독창적인 사용성을 만들어내는게 중요하겠다는 생각이 들었어요. 사람의 힘으로 재활용 플라스틱 사출 작업을 할 수 있도록 평균 남녀노소의 근력으로 충분한 힘을 낼 수 있도록 고민했죠. 


종언

 사출기의 작동 과정을 살펴보면서 핸들 조작하기, 금형 장착하기와 같은 반복적인 작업을 잘 보완해야겠다고 생각했어요. 또 기존에는 공기의 압력으로 플라스틱을 금형 안으로 주입하는데, 손으로 기계를 작동시켜서 얼마만큼의 힘을 낼 수 있는지 모르잖아요. 그래서 초기 단계부터 그 힘을 계산했어요. 공압식 사출기의 힘과 비슷하게 하려면 손잡이의 길이나 기어의 크기가 얼마나 되어야 하는지 같은 걸 처음부터 계산을 했어요.

또 초반 자료 조사를 할 때부터 주변에서 참고할 수 있는 것들을 모아서 노트를 작성했어요. 사출기도 그렇고, 손으로 누르는 프랑스의 에스프레소 머신, 조선시대에 국수를 짜는 기구 같은 것들이 힘을 주는 방식을 찾아봤어요.


출처 CNN underscored-Jason Perlow


출처 국수 누르는 모양, 기산풍속도




종범

 여러가지 힘을 사용하는 방식이 있는데, 사람의 힘을 극대화 할 수 있는 방법을 찾기 시작했죠. 

소형수동사출기에 사용된 랙앤 피니언 기어는 목공 기계 중 드릴프레스나, 자동차 핸들과 바퀴를 잇는 곳 같은데에 많이 쓰죠. 





출처 superslides




Q 처음에 봤을 땐 소형수동사출기의 크기가 작으니까 힘이 약해보였거든요. 그런데 기존에 노플라스틱선데이에서 사용하는 공압식 사출기와 비슷하다는게 놀라워요. 


종언

힘의 크기를 공학적으로 계산해서 비슷하게 맞췄어요. 미팅 때 사람들에게 저울을 주고 손으로 당겨 보라고 했거든요. 보통 15kg정도의 힘으로 당기더라구요.그 15kg를 기준으로 공압식사출기의 힘과 비슷하게 설정했어요. 

기어의 크기나 핸들의 길이에 따라서도 힘의 크기가 달라져요. 핸들을 너무 많이 돌리지 않으면서도 적당한 힘을 낼 수 있는 지점을 찾았죠. 또 핸들이 너무 길어지면 기계의 크기가 커져야 하기도 하고요. 




Q 기계의 전체적인 크기나 형태도 작동 방식과 맞닿아 있네요. 디자인은 이런 공학적인 설계가 어느 정도 나오고 나면 진행되나요?


종범 

 소형수동사출기는 설계와 디자인이 맞물려 있어서 거의 동시에 진행됐어요. 그게 좋은 점이었다고 생각해요. 기계의 전체적인 프레임 구성이나 금속의 종류, 마감 방식과 같은 것을 기계의 힘을 버틸 수 있는 쪽으로 만들었어요. 마감의 경우에도 일반적인 도장이 아니라 하드 아노다이징으로 표면의 안정성과 내구성을 올렸죠. 


소형수동사출기 개발 스케치를 보는 모습

소형수동사출기 개발 스케치



Q 손으로 핸들을 돌리는 힘을 몸체가 버텨줘야 하니까, 기계 자체의 무게도 고려하는 거군요. 디자인과 설계 과정에서 가장 변화가 가장 많았던 부분은 어디있을까요?


종언

금형 클램핑 쪽을 여러가지로 생각했던 것 같아요. 실제로 기계 샘플을 제작하고 한 번 바꿨어요. 


종범

 보통은 나사처럼 돌려서 금형을 고정시키거든요. 그런데 돌려서 금형을 넣었다가 빼는 게 보통 일이 아니에요. 그래서 원터치로 장착할 수 있도록 구현하고 싶었는데 기존 제품에 그런게 거의 없었어요. 종언씨가 아이디어를 내서 캠을 이용한 클램핑이 가능한지 고민했죠. 이런 사용 편리성이 하나하나 모이면서 제품의 아이덴티티가 만들어지는 것 같아요. 여러 가지 편리성을 고려하면서 샘플을 두 번 만들고, 세 번째에 지금의 양산품이 됐어요.


캠 방식을 활용해 사출을 위한 금형을 고정하는 모습


종언

겉보기엔 비슷한데 버전 마다 많이 달라요. 사출이 끝나면 금형을 빼내는 금형 토출 버튼도 마지막에 추가했어요. 손이 닿는 곳 근처에 뜨거운 금형이 있으면 안될 것 같아서, 버튼식으로 꺼낼 수 있도록 했어요. 


종범

 처음 프로토타입과 가장 달라진 부분이 열의 이동을 차단하는 것이었어요. 처음 테스트했을 때, 생각보다 열이 이동하는 경로가 훨씬 더 다이내믹했어요. 열이 활발하게 이동해서 안전 방열판조차도 전도에 의해서 열이 상승 하는거예요. 그래서 열전도를 끊어주기 위해서 프로토타입과 양산형 제품을 계속 수정했어요.


종언

 다 볼트로 연결되어 있으니까 열이 잘 전도돼요. 그래서 프레임 사이에 단열재를 추가했어요. 또 노즐의 경우에는 교체가 쉽도록 했어요. 노즐은 교체하려면 나사를 풀어야하는 제품들이 있거든요. 최대한 쉽게 하려고  한 쪽의 고정나사만 풀면 밑으로 빠질 수 있도록 했어요. 


단열재

사출 기계 조립 모습



Q 기성 부품을 사용한 것도 있지만, 새로 설계해서 부품을 만들기도 했으니 잘 작동되도록 공차를 계산하고 업체 소통하는 것도 중요 하겠어요. 실제 기계 제작 과정은 어떻게 되나요?


종언

 여러군데 업체를 연락해서 만들어요. 알루미늄 깎는 곳은 화성에 있고, 기어는 여기 옆에 문래동이고. 절곡이랑 철판집은 인천에 있어요. 중요한 치수와 공차는 업체에 전달해요. 플라스틱이 담기는 실린더와 금형으로 밀어주는 막대 같은 부분이 중요하죠. 


종범

사실 요즘 메이드인코리아 보기가 쉽지 않은데, 국내 업체를 통해 만들었다는 것도 의미가 있는 것 같아요. 



소형수동사출기 부품 전개 모습


Q 노플라스틱선데이에서는 소형수동사출기가 재활용 플라스틱 워크숍이나, 자원 순환 교육에서 많이 활용 되었으면 하는 바람이 있어요. 서울과학사에서는 소형수동사출기를 앞으로 어떤 사람들이 어떻게 활용했으면 좋겠는지 생각하시는 부분이 있나요?


종언

저는 조그만 제품들을 직접 만드는데 활용되면 좋을것 같아요. 이번에 저희도 맨홀을 만들기도 했고요. 


종범

 저는 최근에 도구를 만드는 것에 관심을 갖기 시작했는데 하나의 도구가 생기면 그로 인해서 뭔가 만들 수 있다는 것 자체가 주는 만족감이 큰 것 같아요. 특히나 소형수동사출기 같은 높은 수준의 도구는 가지게 되면 창의력이나, 만들고 싶은 욕구가 생기는데 그것만으로도 가슴 벅찬 일인 것 같아요. 그래서 사람들이 이 기계를 보고 뭔가를 만들고 싶다는 생각을 하고, 망설이지 말고 만들고 싶은 것을 만들었으면 좋겠어요. 


재활용 플라스틱 사출 과정


Q 이번에 앞, 뒤 두면이 다른 모양의 맨홀 키링을 제작하셨죠! 서울과학사에서 만드신 맨홀 키링을 어떻게 활용하실 생각이신지도 궁금해요. 


종언

 제가 활동하는 8991스케일이라는 팀이 있어요. 저는 아파트 사진을 찌고, 지도를 수집하는 사람, 학교 건축을 연구하는 사람, 맨홀을 수집하는 사람도 있어요. 예전에 그 팀에서 맨홀 전시를 한 번 했었거든요. 많이 보이는 이 마크가 지금의 LH인 대한주택공사 로고에요. 뒷면은 그 전 마크인데 제주 이도주공에서 발견했어요. 이 두 개 마크를 앞뒤로 넣어서 만들었어요. 앞으로 진행되는 행사에서 맨홀 전시 책자와 아파트 사진집, 그리고 이 작은 맨홀도 같이 가져가보려고 해요.


맨홀 키링 금형




 소형수동사출기는 사출기 조립과 분해, 소재 투입과 금형 장착, 사출의 전 과정에서 사용자를 고려했습니다. 9kg의 무게로 안정성과 함께 이동성을 갖추었으며, 핸들을 분리하는 키트형으로 보관이 용이합니다. 노플라스틱선데이가 제공하는 영상 매뉴얼과 기성 금형, 재활용 플라스틱 소재를 활용해 누구나 쉽게 재활용 플라스틱 사출을 시작할 수 있습니다. 또한 누구도 생각하지 못한 새로운 창작을 위한 유용한 도구가 될 수도 있습니다.

언제 어디서나 재활용 플라스틱 사출이 가능한 노플라스틱선데이의 소형수동사출기(SM-01)에 대한 자세한 내용을 확인해 보세요. 



소형수동사출기(NPS-SM01)



사양 Specifications
제품명 Equipment Name소형 수동 사출기 Small Manual Injection Molding Machine
모델 번호 Model No.NPS-SM01
기계 크기 Equipment Size250×320×377~513 mm *핸들분리 시/Not included handle
기계 무게 Equiment Weight9 kg
전원 PowerAC220V 50/60Hz
최대 온도 Max Temperature280°C
소비 전력 Electric Energy Consumption240W
압력 Pressure작동 힘 Input power15kg ~ 20kg
사출 압력 Injection Pressure8.58MPa ~ 11.44MPa
설치 몰드 사이즈 Available Mold Size90×55×30 mm
사용가능 소재 Available MaterialPS, PP, ABS, POM, PA6, HDPE, LDPE, TPE, EVA, PBT
사출량 Injection Volume3g ~ 5g


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