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쉽게 따라 하는 미디어 아트 - Make Media Art [2편] Useless Machine(쓸모없는 기계) 제작기

2017.05.17 09:30

LG CNS 독자 여러분 안녕하세요, 미디어 아티스트 송준봉입니다. 어느덧 2017년의 5월이라 봄이 한창이네요. 미세먼지 때문에 바깥 활동도 마음대로 할 수 없는 것이 통탄할 지경이지만, 대통령 선거도 있었고 휴일도 길어서였던 덕분에 뭔가 새로운 시작이라는 생각이 많이 드는 요즘입니다. 



지난달부터 예술과 IT 두 번째 연재기획으로 ‘Make Media Art’ 즉, 매달 하나의 미디어 아트 작업을 선정해서 직접 제작해보는 것을 주제로 새롭게 연재를 진행하고 있습니다. 혹시 다음 편을 기대하셨던 독자분이 있으셨을까요? 자! 그럼, 지금부터 ‘Make Media Art’, 두 번째 주제를 시작해 보겠습니다!



 오늘 만들어 볼 작업은?

오늘 만들어 볼 작업은 ‘Useless Machine’입니다. ‘Useless Box’라는 이름으로도 많이 알려진 작업인데요. 일반적으로 아두이노 등의 피지컬 컴퓨팅을 처음 접하는 미디어 작가나 메이커 사이에서 예제로 만들어보는 인터랙션 작업으로 더 유명합니다. ‘Useless Machine’의 동작은 아주 심플한데요. Box 위에 부착된 스위치를 켜면, Box 내부의 장치가 다시 스위치를 끄는 제목 그대로 아무 쓸모 없는 기계 장치라고 생각하면 될 것 같습니다. 

하지만 이 작업은 역사가 꽤 오래되었는데요. 가장 처음 이 장치를 고안한 것으로 알려진 사람은 M.I.T에서 A.I Lab. 을 처음 만든 인공지능 분야의 선구자인 ‘Marvin Minsky’ 교수로, 그가 석사 시절인 무려 1952년에 ‘Useless Machine’을 처음 제안했다고 합니다. 관련 동영상에서 그 인터뷰 내용을 찾아볼 수 있습니다.


 Marvin Minsky교수 인터뷰

https://www.youtube.com/watch?v=C8kU3oZwVJA


재미있는 것은 30대 이상 분들은 다들 아실법한 SF소설의 거장 Arthur C. Clarke도 ‘Useless machine은 너무나 매력적인 기계장치이다’라고 표현했다는 일화도 있다고 합니다. 


어쩌면 ‘작업’보다는 ‘발명품’이라는 이름으로 부르는 것이 더 적합할지도 모르겠습니다. 일반적으로 어떠한 목적을 만들어진 기계 장치가, 정작 아무 쓸모 없는 역할을 하고 있을 때 느껴지는 특별한 경험을 주는 작업이라고 할 수 있을 것 같습니다. 지금도 끊임없이 기발하고 재미있는 다양한 ‘Useless Machine’이 나오고 있으니 검색해보시길 강력추천 드립니다.


l Marvin Minsky and ‘Useless Machine’, 1952

(출처: M.I.T(좌), http://www.instructables.com/(우))


l 다양한 버젼의 Useless Machine

(출처: https://www.banggood.com/(좌), https://www.youtube.com/watch?v=_br6QzCeCz8(우))



 어떻게 만들었을까?

그러면 지금부터 작업에 사용된 기술에 대해 분석을 해보도록 하겠습니다. 사실, 분석하기 민망할 정도로 간단한 원리인데요. 박스의 상단에 부착된 Toggle 스위치를 켜면 박스 내부에 부착된 모터(일반적으로 Servo Motor를 사용)가 움직이게 되고, 그 움직임의 끝이 Toggle 스위치를 OFF 시키도록 설계되어 있습니다. 

l Useless Box의 기본 원리 : 스위치가 ON되면 액츄에이터가 작동하여 스위치를 OFF한다.

(출처: https://www.elektor.com/(좌), http://www.edaboard.com/thread233404.html(우))


결과적으로 사용자가 모터를 구동하는 스위치를 켜면, 구동된 모터가 다시 스위치를 끄게 되는 원리입니다. 위의 그림을 참고하시면 조금 더 쉽게 이해하실 수 있을 듯하네요. 지난 시간에도 Servo motor에 대해 설명해 드린 적이 있었는데요. 


일반적으로 Servo 모터는 180도 정도의 범위 내에서 움직이지만, 배선이나 특정 각도로의 움직임이 매우 간단하고, 가격 또한 저렴해서 많이 사용된다는 것 알고 계시죠?

자! 그럼 원리에 대해 알았으니 이제 본격적으로 만들어보도록 하겠습니다!



 만들어봅시다!

우선 준비물은 아래 그림과 같습니다. 지난 시간의 Tracking Mirror와 유사하게 Servo motor를 사용하기 때문에, Servo Motor와 Arduino를 사용하게 됩니다. 스위치로 사용되는 부품은 Toggle Switch로 On•Off 와 같이 두 가지 상태 중 하나의 상태를 계속 유지해야 할 때 사용됩니다. 

 Arduino

http://Arduino.cc


볼펜과 같은 방식이라고 생각하면 쉽습니다. 모터를 고정하는 Part와Toggle Switch끄는 부품은 3D Printer로 제작할 예정입니다. 특히, 이번 프로젝트에서 중요하게 사용되는 부품으로 Box를 제작하는데 사용되는 아크릴판이 있는데요. 이 아크릴판은 Laser Cutting 장비를 사용하여 가공할 예정입니다. 그 밖에 배터리 홀더나 Jumper Cable도 사용할 예정입니다. 


l 준비물 : Arduino / Servo motor / 아크릴판 / 3d printer / 배터리 홀더 / Jumper cable / Toggle switch

(출처: www.aliexpress.com_아크릴판(좌), www.conrad.com_ Toggle switch(우))



① 하드웨어 만들기


먼저 하드웨어를 만들어 보도록 하겠습니다. 이번 프로젝트에서 하드웨어는 크게 모터•스위치 부분과 아크릴 박스 부분의 2가지로 나눌 수 있습니다. 첫 번째로 만들 부분은 모터•스위치 부분인데요. 우리의 목표는 Servo Motor가 움직여서 Toggle Switch를 작동시킬 수 있도록 Design 하는 것입니다. 


이러한 Design 방법에는 정답이라는 것이 없어서 아주 다양한 접근이 가능한데요, 저는 Toggle Switch가 부착된 면의 아래쪽에서 Clicker가 올라와서 스위치를 구동할 수 있도록 하는 방법을 사용하기로 했습니다. 이러한 구조를 만들기 위해 모터를 판에 고정하는 Bracket과 toggle Switch를 클릭하는 Clicker를 아래 그림과 같이 설계했습니다.


l 3D modeling 프로그램을 사용해 제작된 useless box motor 부품: (좌) Bracket (우) Clicker


이 글에서는 아주 간단히 ‘설계했습니다’라고 언급했지만, 역시나 여러 번의 시행착오를 거쳐서 나온 결과물입니다. 사용한 모델링 Tool은 지난 시간에도 알려드렸던 웹 기반 무료 설계 프로그램인 Tinker CAD입니다. 이제 설계된 부품을 실제로 만들기 위해 3D Printer를 사용합니다. 


 Tinker CAD

https://www.tinkercad.com 


l 3D Printer 를 사용해 제작된 Servo motor Bracket과 Clicker 부품


“아니, 내가 3D프린터가 있을 리가!”라고 분노하실 독자분들도 계시겠지만, 최근 100만 원 이하의 3D Printer도 출시되고 있고, 필요한 경우 다양한 공공기관(ex. 과천 서울 과학관 등) 이나 Fablab 또는 사설 3D Printing 업체가 운영하는 주문 제작 사이트도 있습니다. 저렴하게 소량으로 제작이 가능하니 포기하지 마시고 한번 검색해서 사용해 보시면 좋을 것 같습니다. 

제가 사용하는 3D Printer로는 약 1시간 정도 소요되었습니다. 일반적인 3D Printer 확장자는 *.STL인데요. 뽑아서 아래 그림과 같이 조립해 보았습니다. 거리와 동작 반경 등이 잘 설계된 것 같네요! 

l Servo Motor와 제작된 Bracket의 조립 과정 및 움직임 테스트


l Servo Motor를 부착하여 Clicker가 Toggle Switch를 구동시킬 수 있는지 확인 완료


두 번째로 아크릴 박스를 제작해보도록 하겠습니다. 박스를 제작하는 방법은 나무나 철판 등을 사용할 수도 있고 집안에 굴러다니는 종이박스를 사용해도 전혀 상관 없습니다. 사실 가장 중요한 것은 직접 만들어보는 과정에 있는 것이니까요. 하지만, 저는 그래도 좀 폼 나게 만들어보고 싶어서 투명 아크릴을 사용하기로 했습니다. 


여기서 또 자연스럽게 드는 의문이 “나무는 실톱으로 조심조심 자른다고 쳐도, 아크릴은 어떻게 저렇게 복잡한 모양을 가공할 수 있지?”일 것입니다. 이렇게 나무나 아크릴 등의 평면 재료(2D 소재)를 가공하는데 사용되는 장비가 바로 Laser Cutting 장비입니다.


l 일반적인Laser Cutter장비(좌), Wood cutting image(우)

(출처: http://www.cjcnc.com/(좌), https://www.youtube.com/watch?v=wPWBrISBOtA(우))


Laser Cutting 장비는 장비 이름 그대로 Laser를 사용하여 가공물을 절단하는 장비입니다. 일반적으로 나무나 아크릴 소재를 가공하는 Laser Cutting 장비가 다수이지만 철판을 잘라내는 Laser Cutting 장비도 있습니다. 


특히, 나무나 아크릴 가공은 을지로 3가 근처에 많은 수의 가공 업체가 밀집해 있으니 을지로에서 냉면 한 그릇 드시면서 가공을 맡겨 보시는 것도 별미(!)일 수 있겠네요! 


장비에 따라 Laser Cutting을 위한 파일의 확장자가 다르긴 하지만 일반적으로 *.svg 파일이나 일러스트레이터 (*.ai) 파일 등이 사용됩니다. 


특히 *.svg 확장자는 Google drawing이나 앞에서 사용했던 Tinker cad에서도 무료로 생성이 가능하니 참고하시기 바랍니다. 저는 아래 그림과 같이 설계하고 디자인해서 Laser cutting까지 완성했습니다. 박스가 열렸다 닫혔다 해야 하므로 오른쪽 그림과 같이 경첩을 미리 부착해 두었습니다.



l 2D 가공을 위한 Design 및 Laser Cutting, 그리고 조립전 모습


마지막으로 가공된 아크릴 판재 부품들을 박스의 형태로 만들어 줘야 합니다. 당연한 이야기 같지만, 아크릴 소재의 접착을 위해서는 일반적인 접착제보다는 ‘아크릴 전용 접착제’를 사용하면 아주 쉽고 빠르게 제작할 수 있습니다. 보통 주사기에 담아서 사용하는 투명한 묽은 액체인데 천원 정도 하는 저렴한 가격이지만 효과는 아주 좋습니다. 이제 하드웨어는 어느 정도 마무리가 되어가는 것 같네요.


l 아크릴 접착제를 사용하여 Box를 단단하게 고정시켰습니다


② 소프트웨어 만들기 


하드웨어가 완성되었으니 이제 소프트웨어를 만들어 세상에서 가장 Useless 한 Machine을 만들어 보도록 하겠습니다. 사실 Useless Machine의 소프트웨어는 아주 간단해서, Servo motor 구동 예제를 아주 조금만 변형하는 것으로도 충분합니다. 예제는 아래 사이트에서 확인 가능합니다. 


● Servo Motor 구동 예제

https://www.arduino.cc/en/reference/servo


Toggle Switch는 스위치의 현재 방향에 따라 물리적으로 좌•우에 연결되는 아주 간단한 스위치입니다. 일반적으로 한쪽에 Vcc(+), 다른 쪽에 GND(-)를 연결하고 가운데 Pin을 스위치의 Output으로 사용하면 됩니다.


아두이노 프로그래밍은 아두이노에서 Toggle Switch의 Output pin을 입력으로 받으며, Switch가 켜지면 Servo motor가 Switch를 끄는 위치까지 이동하게 합니다. 그리고 모터에 의해 Switch가 꺼지면 Servo motor를 Box 안쪽으로 들어가는 위치까지 이동하게 하면 완성입니다. Arduino와 Servo motor 그리고 Toggle Switch의 전선 연결 방법은 아래 그림과 같습니다. 


l Toggle Switch의 기본 원리(좌), Arduino, Servo motor, Toggle Switch 배선(우) 


③ 완성과 마무리


l 조립 완료 이미지


이제 하드웨어와 소프트웨어 모두 완성되었습니다. 마무리로 위 그림과 같이 Arduino와 Servo motor 부분을 이전에 만든 아크릴 박스 속에 조심스럽게 집어넣습니다. 이때 언제 어디서나 우리가 만든 쓸모없는 기계를 보여주고 자랑하기 위해 아두이노와 모터 전원 공급을 위한 배터리(AA size 1.5V x 4)를 넣어주도록 합니다. 물론, 따로 어댑터 등을 사용해서 유선으로 만들어주면 배터리 걱정이 없이 언제나 ‘Useless Machine’을 구동할 수 있는 장점이 있습니다. 


작업의 끝에는 언제나 마음속으로 기도하면서 테스트를 수행하죠! 아~ 정말 아무짝에도 쓸모없는 ‘Useless Machine’이 완성되었습니다! 노력을 엄청나게 했는데 정말 쓸모가 없어서 더 기쁘네요! 온종일이라도 기계와 싸울 수 있을 것만 같습니다!


l 완성된 Useless Machine – ‘인간VS기계 : 누가 이기나 보자!’



 마치며

오늘 Make Media Art 두 번째 시간으로, ‘Useless Machine’을 만들어 보았습니다. 혹시, 오늘도 조금 어렵게 느껴지셨나요? 더구나 오늘 만든 작업은 목적도 없는 것 같아 더 심란하실 수도 있을 듯합니다. 하지만, 모든 존재가 어떤 목적을 가지고 세상에 태어나야 한다고 생각하지는 않습니다만, 겉으로는 쓸모없어 보이는 것들도 어딘가에서 존재 이유를 증명해 내는 것 같습니다. 

적어도 저는 이번에 만든 ‘Useless Machine’ 덕분에 언제 어디서나 인간과 기계의 대결을 시도해 볼 수 있어서 뜻깊었던 것 같네요. 그럼 다음 시간에 더 재미있고 즐거운 작업으로 다시 찾아오겠습니다!

글 | 송준봉 | 미디어 아트 그룹 teamVOID

teamVOID는 현재 송준봉, 배재혁으로 이루어진 미디어 아트 그룹으로, 기술과 예술의 융합을 주제로 로봇, 인터렉티브, 키네틱, 라이트 조형 등 다양한 뉴미디어 매체를 통해 실험적인 시스템을 구상하고 그것을 작품으로서 구현하고 있습니다.



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Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS
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