공기청정기 DIY #2
공기청정기를 직접 제작해 보고 있습니다.
내부부품들은 필터, 팬, 컨트롤러 들을 Frame에 결합할 수 있는 부재들이 대부분입니다.
이번에는 대부분을 3D프린터를 사용해서 제작을 해보았습니다.
먼저 필터를 높낮이 조절해서 FAN과 밀착을 시켜줄 부분의 핵심부품인 볼트를 제작했습니다.
디자인은 Fusion 360에서 작업하고 Cura에서 G-Code를 생성했습니다.
손으로 돌릴 거라서 손잡이 부분을 좀 손으로 돌리기 쉬운 형태로 제작해 보았습니다.
3D 프린터로 열심히 출력했습니다.
외부 나사는 M25에 피치 2mm, 내부 나사는 M15에 피치 1.5mm입니다.
나사산을 3D프린터로 1:1로 제작하면 조립이 잘 되지를 않습니다.
이제는 경험상 수치로 나사산을 튜닝해서 출력하면 후가공 없이 바로 조립이 잘 됩니다.
필터를 제 위치에 안착시켜주고 잡아줄 부품도 뽑아 줍니다.
지름이 220mm라서 제 3D 프린터로는 한 번에 제작을 하지 못해 4개로 쪼개어 출력을 합니다.
다음에는 좀 더 큰 3D프린터를 한번 자작해 볼 핑계가 생겼습니다. ^^
수동 볼트와 필터 사이에는 회전 시 마찰을 없에기 위해 베어링을 삽입해 주기로 했습니다.
마침 쇼핑몰에서 1,900원 정도의 저렴한 베어링이 있어 사용하기로 했습니다.
내경 25mm 외경 62mm 높이 17mm 빅 사이즈입니다.
베어링을 고정할 부품들도 3D프린터로 제작을 해줍니다.
요즘 나사를 3D프린터로 구현해서 사용을 합니다.
이렇게 하면 본드나 다른 도움 없이 조립하고 나중에 분해도 가능해서 무척 편리합니다.
3~5mm 정도는 인서트와 볼트를 사용하고 이 이상은 3D 프린터로 직접 제작해서 사용하곤 합니다.
상부 쪽을 조립 완료한 상태입니다.
하부 바닥판에 볼트가 고정되어 잇는 상태입니다.
여기에 수동 볼트가 결합하고 그 위에 다시 베어링 블록이 조립됩니다.
베어링 블록에는 다시 컬러보드 판이 들어가고 그 위에 필터를 잡아줄 부속이 들어갑니다.
최종적으로는 위와 같이 조립이 됩니다.
무척 고심해서 설계한 디자인입니다.
필터 높낮이를 조절해서 FAN과 정확히 밀착을 해주어야 필터링이 좋아질 것 같아 이런 복잡한 결과가 되었네요 ^^
조립하면 이렇게 됩니다.
아래에서 수동으로 볼트를 돌리면 업/다운되어서 필터 수직 위치를 조절해서 FAN과 밀착을 잘 되게 해줍니다.
이런 식으로 필터가 안착되게 되는 것이죠 ^^..
다음은 상부 FAN 부분입니다.
FAN 부분의 전체 조립도 입니다.
전체 조립이 되면 위와 같은 모습이 됩니다.
우드도 사이즈가 맞는 놈이 없어 2개로 분리했고 큰 사이즈 3D 프린터 출력이 되지 않아 4개로 쪼갠 부분이 보입니다.
이런 식으로 조립을 하게 됩니다.
FAN 아세이를 조립했습니다.
밀착력을 높이도록 하늘색 부분은 고무판으로 사용해 보았습니다.
프레임에 안내 홈과 M4 인서트 플레이트는 이전 프레임 제작할 때 부착을 했었습니다.
이렇게 고정 홀들에 FAN 아세이를 조립하면 아래와 같이 조립이 됩니다.
프레임에 FAN 아세이가 안착된 상태입니다.
고무판을 올리고 최종 조립해 주면 됩니다.
다음에는 하부 프레임에 필터 위치를 잡아줄 가이드를 조립합니다.
역시 사이즈가 커서 4개로 쪼개고 조립을 위해 부품을 다시 8개로 쪼개었습니다.
최종 조립을 하면 위와 같이 됩니다.
필터가 200mm이고 가이드 지름은 201mm입니다.
1mm 정도의 유격이라 조립은 문제가 없고 가이드가 필터를 지지하고 위치를 안정되게 잡아주게 됩니다.
두께를 4T로 했고 강성을 줄 수 있는 디자인을 했더니 아주아주 튼튼하네요 ^^..
하부 조립이 다 되어 필터를 올려 보았습니다.
전원 선도 미리 인입 홀을 뚫어 인출해 두었습니다.
전체 조립이 마무리되었습니다.
하부 프레임 내부에 필터 가이드와 안착 가이드가 보입니다.
필터는 소모성 부품이므로 착탈이 가능하고 편해야 합니다.
필터를 장착한 인증샷 입니다.
이번에는 카본 필터까지 있는 고급형을 선택해 보았습니다.
필터 장착은 그냥 넣으면 끝입니다.
필터를 넣은 다음에 하부에 있는 수동 볼트를 사용해서 FAN과 적당하게 잘 밀착이 되도록 위치를 튜닝 해주면 됩니다.
최종 조립된 모습입니다.
이번엔 외관을 위주로 작업했기 때문에 제어는 단순 스위치 ON/OFF 방식으로 했습니다.
조만간 WI-FI Interface를 가진 IOT 버전으로 교체를 해줄 생각입니다.
FAN 풍량이 작은 편은 아니지만 그래도 샤오미 및 프로보다는 조금 작기 때문에 효율을 높이기 위해서 홀들을 최대로 크게 뚫어 주었습니다.
경쟁(?) 제품인 샤오미 미프로와 같이 인증샷을 찍어 보았습니다.
샤오미 디자인도 나름 아주 훌륭하다고 생각했기 때문에 나름 최선을 다해보았지만 작업장도 없이 사무실에서 작업했고 재료(Wood)도 소프트우드라서 크게 귀티는 나지 않습니다. ㅠ, ㅠ;
제어 부분의 튜닝업을 마치면 그때는 하드우드를 사용해서 정식으로 한번 도전장을 내볼까 합니다. ^^
이번은 패배를 인정합니다.... ㅠ, ㅠ;
`
그리고 넘어갈 수 없는 성능 시험을 해보았습니다.
필터의 능력은 같은 것을 사용했고 평가 장비도 없어 패스하도록 하겠습니다.
정화 능력은 자체 센서보다는 샤오미의 센서를 사용해서 간접 측정한 방법을 사용했습니다.
측정 시에만 샤오미를 가동시켜 안정화가 되는 15~30초 대의 값을 측정한 후 끄는 방식을 택했습니다.
제일 먼저 공기를 오염시키기 위해 환기(?)를 시켜 주었습니다.
요즘 미세먼지가 많아서리...
외부 공기를 10분 정도 환기시켜준 후 바로 측정해 보았습니다.
샤오미 측정값이 49 정도입니다.
이 값은 초미세먼지 값입니다.
샤오미 것은 꺼두고 DIY 제품을 15분 정도 가동한 뒤 측정한 값입니다.
약 21로 49에서 절반 이하로 감소했습니다.
다시 15분 정도 해서 총 30분 정도 가동한 상태입니다.
11 정도로 많이 떨어졌습니다.
다시 10분쯤 더 가동한 후에는 7 정도 도로 떨어졌습니다.
한 시간 정도 가동 후에는 4까지 떨어졌네요.
뭐 대충 공기 청정 기능은 동작이 되는 것 같습니다.
다음에는 자체 센서도 가동을 해서 샤오미랑 비교해 보려고 합니다.
이번 공기 청정기 DIY는 좀 황당한 컨셉 입니다.
이미 가성비에서는 최고라는 샤오미 미 프로를 상대한 다는 것은 처음부터 좀 무모한 시도였습니다.
총비용은 (당근 인건비는 제외) 얼마 들지 않았습니다.
최저가로 잘 구매해서 필터와 팬으로 25,000원 정도 바퀴와 우드 값해서 20,000원 정도 나머지 해서 얼추 5만 원 정도 소요된 것 같습니다.
미프로와는 지출비용에서는 약 10만 원 정도의 차이지만 제 인건비를 감안한다면 비용 면에서는 끔찍한 악수가 되는 거겠지요 ^^
사실 이번 프로젝트의 목적은 공기청정기를 제작하려는 것은 아니었습니다.
CNC를 이용한 #삼방연귀 와 #제비촉 장부의 제작방법 연습 그리고 그간 익혔던 Fusion 360, Cura, RD Works, EstlCAM, GRBL 등의 유기적인 연계 그리고 CNC, 3D Printer, Laser의 접목 등을 시험해보는 프로젝트 성격입니다.
이런 의미에서는 나름 훌륭하게 목적을 달성했다고 생각합니다.
삼방연귀의 Digital Wood joint 제작 설계
CNC를 이용한 삼방연귀 가공
CNC를 이용한 제비촉 장부 가공
마땅한 타겟 없이 시험해보는 것이 힘들어 공기청정기 제작이라는 타이틀을 빌러 시험해 보았습니다.
가장 가성비 갑인 형태는 아래와 같은 사용이 아닐까 합니다. ^^..
3만 원 안짝으로 제작이 가능한 형태입니다.
물론 어린이들이 있는 경우는 FAN이 노출되어 있어 사용이 어렵겠지요.
FAN 부분만 적당히 처리해주어 안전관계만 줄여주면 가장 가성비 갑인 형태가 되지 않을까 생각합니다.
다음에는 이런 최소한의 형태로 사무실용 공기 청정기를 제작할 생각입니다.
디자인 요소는 최소한 줄이고 실용적 가성비를 최대한으로 끌어올린 형태로 제작해서 실무적으로 사무실에서 사용할 생각입니다.
이번 버전에 사용한 FAN의 경우 샤오미와 비교해서 약간 소음이 있는 편입니다.
속도 조절을 하지 않아 평상시 Max로 돌기 때문입니다.
일상에서는 문제가 되지 않을 정도지만 심야나 약간 민감한 분들은 거슬릴 정도의 소음입니다.
사무실 정도에서는 전혀 문제없는 수준이고요.
사무실 용은 풍량이 좀 더 센 놈을 사용해서 성능위주로 한번 제작해 볼 생각입니다.
요즘 공기 너무 좋지 않아요...
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