창작집단 WAY가 2020.11.25-29 동안 스페이스 원오프에서 <DATA MINIG: 데이터마이닝>이라는 제목의 전시회를 열었습니다.
WAY 인터뷰: 성북구를 기반으로 활동하는 창작집단 웨이를 만나다 : 네이버 블로그 (naver.com)
저는 신지선 작가를 도와 데이터 오르골이 실제로 작동할 수 있도록 기계장치를 만드는 일을 했습니다. 전와 신지선 작가는 성북문화예술교육가협동조합 마을온예술의 조합원으로 알게 되었습니다.
신지선 작가: 마술사•문화예술기획자 지선이의 공간 : 네이버 블로그 (naver.com)
마을온예술: m.blog.naver.com/PostList.nhn?blogId=communityonart2016
1. 연락 옴 (2020.10.31)
미아사거리 근처의 삼계탕집에서 만났습니다. 이야기의 골자는 칼림바(kalimba)와 구멍뚫린 원판으로 오르골을 만드는 것이었습니다.
칼림바: ko.wikipedia.org/wiki/%EC%97%A0%EB%B9%84%EB%9D%BC
원판 오르골:
구멍이 안 뚫린 것: www.youtube.com/watch?v=-97sgtbcMpU
구멍이 뚫린 것: www.youtube.com/watch?v=SR_biQ4zulY
이야기를 듣고 생각한 것은 다음과 같습니다.
1. 원판에 뚫린 구멍으로 적외선을 통과시켜 송수신한다.
2. 칼림바 조각을 서보모터(servo motor)로 튕긴다.
3. 칼림바의 금속 타인(tine) 사이의 간격을 늘린다.
2. 서보모터를 사용하는 방식: 실패!
(1) 서보모터 사용
서보모터로 칼림바의 소리를 내는 것이 핵심적인 기술이었기 때문에 이것부터 실험을 해 보았습니다. 처음으로 부딪힌 문제는 서보모터가 왕복회전을 하는 것이었습니다. 서보모터에 막대 같은 것을 부착하여 칼림바의 타인을 눌러서 소리를 냈다고 했을 때, 이후 다시 원판의 구멍을 만나 소리를 내기 위해서는 막대가 처음 자리로 가 있어야 합니다. 그런데 서보모터는 일정한 각도 내에서 왕복하기 때문에 처음의 자리로 되돌아가기 위해서는 타인을 누르면서 움직인 경로를 거슬러 올라가야 합니다. 이 과정에서 타인에 다시 닿게 됩니다. 타인은 아래로 구부러져 있어 위에서 누르면 미끄러지면서 소리를 내게 되는데 아래에서 올리면 걸리게 됩니다. (아래 그림)
서보모터: 서보 기구 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)
(2) 서보모터와 솔레노이드 액추에이트 사용
위의 문제를 해결하기 위해 서보모터의 암(arm)에 선형 솔레노이드 액추에이터를 달았습니다. 암이 내려갈 때는 액추에이터의 플러저(plunger)가 나와 칼림바 타인을 누르게 하고, 암이 올라갈 때는 플런저를 넣어 타인에 걸리지 않고 올라가도록 했습니다.
선형 솔레노이드 액추에이터(linear solenoid actuator): www.electronics-tutorials.ws/io/io_6.html
동작 동영상:
위 동작에 사용한 아두이노 코드는 다음과 같습니다.
하지만 여전히 다음과 같은 문제가 남아 있었습니다.
1. 소리를 내는 장치가 부피를 너무 많이 차지한다.
2. 칼림바 타인을 충분히 누를 수 있을 정도의 힘이 나지 않는다.
이 방식으로는 위의 두 문제를 해결할 수 없다고 판단하여 새로운 방법을 찾아야 했습니다.
3. 휠을 사용하는 방법으로 변경
(1) 휠의 돌출부가 원판용과 타인용을 겸하는 방법: 버림!
단순히 기계적으로 돌출부가 있는 휠을 설치하는 방식을 생각했습니다. 회전원판에 나사와 같은 돌출부를 만들어 돌리면 휠의 돌출부가 걸릴 것이고, 그러면 휠이 돌아가면서 일정 각도에 있는 돌출부가 타인을 누릅니다. 휠이 일정 각도 이상 돌아가면 휠의 돌출부가 타인과 분리되면서 소리를 내게 됩니다. 이 방법은 아주 간단하지만 다음과 같은 문제가 예상되었습니다.
1. 휠의 돌출부가 원판의 돌출부에 걸리는 기능과 타인을 튕기는 일 두 가지를 해야 한다. 이렇게 하기 위헤서는 휠의 중심축의 위치, 휠의 반지름, 휠 돌출부의 길이, 타인의 위치와 각도가 서로 정확히 맞아야만 한다. 미세조정하는 방법이 없으면 상당히 어려운 문제이다.
2. 휠은 회전판의 돌출부에 걸려 힘을 받아 타인의 탄성력을 이기고 누르게 된다. 타인을 튕기고 나서는 빠른 속력으로 시계방향으로 회전하게 된다. 그러면 원판의 돌출부에 걸려있던 휠의 돌출부가 타인을 다시 치게 될 수 있다. 이것은 휠의 반지름, 휠 돌출부 사이의 거리, 타인의 위치 등에 의해 결정되므로 정확한 치수로 검토해 보아야 알 수 있다.
(2) 하나의 휠에 원판용 돌출부와 타인용 돌출부를 별도로 두는 방법: 채택!
위의 문제를 피하기 휠에 원판용 돌출부와 타인용 돌출부를 따로 두었습니다. 또 실제 원판은 구멍이 나 있기 때문에 원판은 구멍을 그대로 사용하고 휠의 돌출부가 원판의 구멍으로 들어가는 방식으로 했습니다.
이렇게 함으로써 원판과 타인에 대한 미세조정을 별도로 할 수 있어 원판 - 휠 - 타인이 동시에 정확히 맞아야 하는 제약이 조금 느슨하게 되었습니다. 그리고, 여러 치수를 검토한 결과 원판용 돌출부와 타인용 돌출부 사이의 각도가 60도가 적당함을 알고 그렇게 돌출부 위치를 변경했습니다.
(2) 원판용 돌출부가 원판에 미끄러지지 않는 문제
이제 원판용 돌출부가 원판의 구멍에 걸리기만 하면 기본적인 동작은 성공하게 됩니다. 빳빳한 종이에 구멍을 여러 개 뚫고 시험을 해 보니 첫번째 돌출부가 구멍으로 들어가서 휠이 따라 돌아가는 것까지는 잘 되었습니다. 그러나 두번째 돌출부가 그 다음 구멍을 만나기 전에 원판에 딸려 돌아가는 문제가 있었습니다. 이렇게 되면 구멍이 없는데도 타인을 튕기게 됩니다. 종이를 누르면서 잘 해보면 그런 현상이 안 생기기도 하지만, 실제로 아크릴로 만든 원판에서는 어떨지 확인이 필요했습니다.
아크릴로 해 보니 위 그림의 (c)와 같이 휠이 원판에 딸려 돌아가는 현상이 종이보다 훨씬 더 심했습니다. 아크릴이 딱딱하여 휠의 돌출부가 잘 미끄러질 줄로 예상했는데, 전혀 아닌 결과가 나온 것입니다. 이 문제를 해결해야 했습니다.
구멍이 없는데도 돌출부가 원판에 딸려서 돌아가는 문제를 해결하기 위해, 기존의 휠을 트리거 롤러로 대체하고, 사이드 롤러를 트리거 롤러 양쪽에 두었습니다. 이렇게 하면 사이드 롤러가 원판을 받치고 있어 트리거 롤러의 돌출부에 힘이 가해지는 것을 막을 수 있습니다. 구멍을 만나면 트리거 롤러의 돌출부가 구멍에 걸려 트리거 롤러가 돌아가게 됩니다. 이 동작을 확실하게 하는 방법은 구멍에 돌기를 만들어서 트리거 롤러의 돌출부가 확실하게 걸리도록 하는 것인데, 이미 롤러에 구멍을 뚫어 놓았고, 백 개도 넘는 구멍에 일일이 돌기를 만드는 것이 어려워 돌기는 부착하지 않는 것으로 했습니다. 그림에는 표시되지 않았지만 원판이 롤러를 만나기 전 위치에서 위에서 아래로 원판을 누르면 원판이 조금 휘어지면서 돌출부가 구멍에 걸리는 것이 더 쉽게 됩니다.
(3) 부품 제작
각 부품을 3D 프린터로 만들었습니다.
| NO | 부품명 | 모양 | 3D 프린터용 파일명 |
| 1 | 트리거 롤러 |  |
trigger_roller_2020-11-19-2.stl |
| 2 | 사이드 롤러 |  |
side_roller_2020-11-19-2.stl |
| 3 | 가로기둥 지지대_아랫부분 |  |
horizontal_support_lower_2020-11-18.stl |
| 4 | 가로기둥 지지대_윗부분 |  |
horizontal_support_upper_2020-11-18 |
| 5 | 원판 수직축 지지대 |  |
vertical_support_2020-11-18.stl |
| 6 | 칼림바 받침 |  |
kalimba_bottom_2020-11-22.stl |
| 7 | 원판구동 기어 |  |
disk_driver_2020-11-22.stl |
| 8 | 모터 홀더 |  |
motor_holder_B_2020-11-20.stl |
| 9 | 원판 받침 |  |
plate_spacer_2020-11-22.stl |
| 10 | 원판 누름 롤러 |  |
pressing_roller_2020-11-23.stl |
| 11 | 원판 누름 롤러 연결 부품 두께 5mm 원판용 |
 |
pressing_roller_linkage_long_2020-11-23.stl |
| 12 | 원판 누름 롤러 연결 부품 두께 3mm 원판용 |
 |
pressing_roller_linkage_short_2020-11-23.stl |
| 13 | 원판 누름 튜브 홀더_원판 위 |  |
pressing_tube_holder_2020-11-23.stl |
| 14 | 원판 누름 튜브 홀더_원판 바깥 |  |
pressing_tube_holder_external_2020-11-23.stl |
(4) 만들기
(5) 문제점과 해결
기어드 모터 소음
큰 힘으로 천천히 돌기 위해 기어드 모터(geared motor)를 사용했는데, 기어가 들어있는 부분에서 큰 소음이 났습니다. 이 모터를 위의 경사진 판에 고정했더니 나무로 만든 판이 울림통 역할을 하여 소음이 더욱 컸습니다. 이 문제는 신지선 작가가 소음이 적은 기어드 모터를 구입하여 해결했습니다.
제대로 소리가 안나는 문제
원판의 구멍이 뚫린 곳이 지나가면 트리거 롤러가 걸려서 소리가 나야 하지만 위 동영상에서 보듯이 어떤 것은 소리가 나고 어떤 것은 안 났습니다. 원판을 누르면 휘어질 수 있으면 이 문제가 개선될 수 있지만 아크릴로 만든 원판의 두께가 5mm인 것을 사용하기로 했고, 거기다가 원판이 조금 휘어 있었습니다. 이렇게 휜 원판을 위 사진에서처럼 봉과 휠로 누르는 것은 별 효과가 없었습니다. 휘어있는 두꺼운 아크릴판을 펼 정도의 힘이라면 다른 부품이 부서질 것이 확실하기 때문에 하지 않기로 했습니다. 이 문제의 확실한 해결책은 평평하거나 휘는 원판을 사용하고, 구멍에 돌출부를 만드는 것이었으나 전시기간이 얼마남지 않아 하지 않기로 했습니다. 그래서 원판으로 소리내는 것은 포기하고 다른 오디오 기기로 소리를 들려주기로 했습니다.
(6) 전시회
드디어 전시회를 하게 되었습니다. 전시회 내용은 아래를 보아주세요.
성북구를 기반으로 활동하는 창작집단 웨이를 만나다
지역 청년 문화예술 기획자의 목소리 듣기. 성북구를 기반으로 활동하는 창작집단 웨이를 만나다. 지역...
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4. 나에게의 의미
과학과 예술을 융합하는 일을 하고 싶지만 전자공학 인터넷 강의와 성북수경재배네트워크 대표로 활동하고 있어 기획부터 하는 일은 할 수 없는 상황입니다. 기획하는 분이 기회를 주어 참여하는 활동은 가능하다고 생각하고 있습니다. 기회를 주신 신지선 작가께 감사드립니다. 앞으로 비슷한 일들이 계속 있었으면 좋겠습니다. 언제 어떤 일이 있을지 모르겠지만 계속 준비하겠습니다. 읽어주셔서 감사합니다.
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