산이나 공원등 야외에서 해먹이나 로프 구조물을 설치할 때, 가장 흔한 방식이 “나무에 와이어를 감거나 고정”하는 방법입니다. 그런데 이 방식은 나무 껍질과 형성층에 압력이 집중되어 손상이 생길 수 있고, 금속 부품이 돌출되면 사람이나 동물에게도 위험이 됩니다. 그래서 이번에는 3D프린터 기반의 친환경 산림보호 링 을 개발해, 나무도 보호하고 설치 구조도 안정화하는 제품 개발 의뢰에 대한 이야기를 해볼까 합니다. 본 제품은 사업화 초기 단계 이므로 본제품에 관심이 있으신 분은 연락을 주시면 의뢰자 분과 연락을 주고 받으 실 수 있도록 정보를 드리겠습니다.
1. 의뢰자의 요구사항
- 나무에 파고 들어가지 않도록 할 것
- 사람 손이나 동물에게 위해하지 않을 것(돌출부, 날카로운 모서리 금지)
- 자연친화적일 것(산림보호 관점에서 반복 사용 및 훼손 최소화)
2. 문제정의
해먹 같은 설치물은 보통 다음 두 방식으로 고정합니다.
못이나 나사로 고정
와이어 또는 로프를 나무에 감아 장력으로 고정
하지만 1)은 산림보호 관점에서 직접적인 상처가 남고, 2)는 하중이 “선 접촉”으로 집중되면 껍질과 형성층 손상 가능성이 커집니다. 또한 와이어 클립, 고리 같은 금속이 노출되면 보행자나 동물의 긁힘, 걸림 위험이 생깁니다. 그래서 나무를 보호하면서도 해먹 설치가 가능한 인터페이스(링)를 개발하는 것이 핵심 문제였습니다.
3. 해결 방법
이번 개발의 핵심은 “하중이 집중되는 접점”을 바꾸는 것입니다.
- 선 접촉(와이어, 로프) > 면 접촉(링 접촉면) 으로 바꿔 압력 집중을 줄임
- 나무와 직접 닿는 부분은 면을 넓게 하여 나무로 파고 들어가는 일이 없더록 설계
- 손이나 동물이 닿을 수 있는 외부는 라운딩 처리 및 돌출 금속 최소화
- 설치와 회수가 쉬운 모듈형 구조로 제작해 다양한 곳에서 다양한 기능으로 재사용 가능
즉, “나무를 감는 와이어/로프”는 그대로 쓰더라도, 나무와 만나는 지점에 산림보호 링을 넣어 나무 손상과 안전 리스크를 동시에 줄이는 방식입니다.
4. SLM과 SLS 공정을 선택한 이유
이번 링은 요구 성능은 매우 높았습니다. 로프로 당기는 힘이 매우 강했지만 그것을 “나무에 부드럽게” 닿도록 해야 한다는것, 그리고 동시에 “장력과 외력”은 버텨야 했습니다. 그래서 금속과 나이론 이라는 이종 공정 조합을 선택했습니다.
1) SLM 금속 선택 이유
- 작은 부품에서도 높은 강도와 강성 확보
- 장력 하중이 반복될 때 형상 유지에 유리
- 금속 부품을 내부 구조로 두면, 외부는 안전하게 감싸는 설계가 가능
- SLM은 금속 분말을 레이저로 용융해 고밀도 금속 부품을 만드는 공정으로, 강도와 내구성이 필요한 핵심 하중부에 적합합니다.
2) SLS 나일론 선택 이유
- 나무 접촉부에 필요한 충격 흡수, 마찰 제어, 형상 자유도 확보
- 기능 시제품에서 많이 쓰는 PA12 계열의 균형 잡힌 물성
- 복잡한 형상을 서포트 없이 만들기 쉬워, 보호 커버 형상 최적화에 유리
- SLS는 PA12 같은 나일론 기반 소재로 기능성 부품 제작에 널리 쓰이며, 실사용 시제품에 적합한 기계적 특성이 장점입니다.
5. 제품으로 얻어지는 것
- 산림보호 관점 개선
나무에 파고드는 접점을 줄이고, 접촉 압력을 분산해 손상 가능성을 낮춤
- 안전성 개선
금속의 날카로운 형상이나 돌출을 외부에서 줄이고, 손이 닿는 영역을 라운딩 처리해 위해 요소를 낮춤
- 유지보수와 재사용성
소모되는 것은 접촉부(나일론) 중심으로 교체 가능하게 설계하면, 전체 폐기 없이 반복 사용 가능
출력의뢰 기반으로 소량 다품종 대응이 쉬움(현장 조건에 따라 직경, 장력, 연결 방식이 달라짐)
- 3D프린터 기반 개발의뢰에 적합한 구조
현장 피드백을 받아 접촉면 폭, 곡률, 체결 방식 등을 빠르게 반복 개선 가능
금속과 플라스틱을 분리 설계하면, 비용과 성능을 동시에 조절 가능
6. 이외의 공정이나 소재를 선택할 수 있는 방식은?
요구 조건(산림보호, 안전, 내구, 비용)에 따라 아래 대안이 가능합니다.
대안 A: MJF 또는 SLS PA12 단일 소재(올 나일론)
- 장점: 비용과 리드타임 유리, 부품 수 단순화
- 단점: 장력 하중이 큰 구간에서 장기 변형(크리프) 리스크가 커질 수 있음
- 추천 상황: 캠핑용 등 하중이 상대적으로 낮고, 대량 보급형
대안 B: FDM(탄소 보강 나일론, 마크포지드) 시제품
- 장점: 가장 빠르고 저렴한 초기 검증
- 단점: 레이어 방향 강도 편차, 표면 거칠기로 접촉면 설계가 까다로움
- 추천 상황: 초기 형상 검증과 설치성 테스트
7. 마무리
이번 개발의 포인트는 단순히 “고리를 만드는 것”이 아니라, 나무와 하중이 만나는 접점을 설계로 바꾼 것입니다. 3D프린터를 활용하면 현장 조건에 맞춰 직경, 장력, 연결 방식이 계속 달라도 빠르게 대응할 수 있고, 친환경 산림보호 요구를 만족하는 구조를 반복 개선할 수 있습니다. 야외 설치물에서 친환경과 안전은 선택이 아니라 기본이 되어가고 있습니다. 산림보호 관점에서 나무를 훼손하지 않으면서도, 설치 구조물의 신뢰성을 확보해야 한다면 이런 방식의 출력의뢰 및 개발의뢰가 실무적으로 가장 빠른 해답이 될 수 있습니다.
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