움직이는 사물의 비밀

Chapter 1. 메커니즘 및 기계 소개
1.1 여섯 가지 단순 기계 (지레, 도르래, 바퀴와 축, 경사판과 쐐기, 나사, 기어)
1.2 설계 제한과 자유도
[프로젝트 1-1] 루브 골드버그식 아침식사 기계 만들기

Chapter 2. 재료: 선택법과 구입처
2.1 재료 설명
2.2 재료의 종류 (금속, 세라믹, 종합체: 플라스틱, 복합재, 반도체, 생체 재료)
[프로젝트 2-1] 다이빙 보드 테스트하기

Chapter 3. 박을까 붙일까: 부품 고정 및 결합
3.1 비영구적 결합: 파스너
[프로젝트 3-1] 나사 구멍 뚫기
3.2 영구적 결합: 접착, 리벳, 용접

Chapter 4. 힘, 마찰력, 토크
4.1 토크 계산
4.2 마찰력
[프로젝트 4-1] 마찰계수 측정하기
4.3 자유 물체도와 그래피티 로봇
4.4 힘 및 토크 측정법
[프로젝트 4-2] 모터 토크 측정하기

Chapter 5. 기계적 및 전기적 힘, 일, 그리고 에너지
5.1 기계 동력
5.2 전력
5.3 프로젝트 전원 공급
[프로젝트 5-1] 쥐덫 동력 자동차 만들기

Chapter 6. 어느 모터를 고를까: 움직임을 만들고 제어하는 방법
6.1 모터의 원리
[프로젝트 6-1] 전선으로 DIY 모터 만들기
6.2 회전형 엑추에이터의 종류
6.3 선형 엑추에이터의 종류
6.4 모터 제어
[프로젝트 6-2] DC 모터 제어하기
[프로젝트 6-3] 회로 납땜하기
[프로젝트 6-4] 브레드보드 회로 만들기
[프로젝트 6-5] 모터 방향 전환하기
[프로젝트 6-6] 하드웨어 PWM을 사용해서 속도 제어하기
[프로젝트 6-7] 소프트웨어 PWM을 사용해서 속도 제어하기
[프로젝트 6-8] 취미용 일반 서보 모터 제어하기
[프로젝트 6-9] 바이폴라 스테퍼 모터 제어하기
6.5 모터를 사용하지 않는 움직임

Chapter 7. 오장육부: 베어링, 커플링, 기어, 나사, 스프링
7.1 베어링과 부싱
7.2 커플러
7.3 샤프트 칼라
7.4 기어
[프로젝트 7-1] 기어 만들기
7.5 도르래와 스프로킷, 벨트와 체인
7.6 엄지 나사
7.7 스프링

Chapter 8. 단순 기계를 결합해서 재미있고 실용적인 기계 만들기
8.1 움직임을 변환하는 메커니즘
[프로젝트 8-1] 사도기 만들기
8.2 자동 기계와 기계식 장난감
[프로젝트8-2] DIY 자동 기계 - 고개 끄덕이는 양

Chapter 9. 만들기와 시키기
9.1 만들기 생태계
9.2 그리기
[프로젝트 9-1] 부품의 3D 모델을 내려받아 열어보기
9.3 옮기기
9.4 만들기
[프로젝트 9-2] 선반 없이 물체 가운데에 구멍 뚫기
9.5 합치기
9.6 널리 알리기

Chapter 10. 프로젝트
[프로젝트 10-1] 부지런한 수잔
[프로젝트 10-2] 풍력 랜턴
[프로젝트 10-3] 새드봇: 계절에 영향을 받는 드로잉 로봇

Appendix. 브레드보드 전원 및 아두이노 기초
A.1 브레드보드 전원 공급
A.2 아두이노 기초
관련 사이트(부품, 재료 구입처 포함)

지은이 서문

메이커봇 인더스트리(www.makerbot.com)에서 컵케이크 CNC를 만든 사람들 중 하나인 브리 페티스와 이야기할 때 제작자 중에 기계공학을 전공한 사람이 있는지 물어봤다. 그는 "아니요. 그런 사람이 있었다면 아마 못 만들었을 거예요"라고 대답했다. 컵케이크 CNC는 소형 3D 프린터로, 플라스틱을 3D 모델의 모양대로 녹여 컵케이크 크기의 실제 3D 물체를 만드는 장치다. 메이커봇 팀은 손에 잡히는 재료와 도구로 컵케이크 CNC를 만들었다. 숙련된 엔지니어라면 이 프로젝트가 얼마나 어려운지 알았을 것이며 적당한 자원과 투자 없이는 이 일에 뛰어들지도 않았겠지만, 메이커봇 팀은 이런 판단을 내릴 만한 경험이 없었다. 그들은 그저 목적지를 정해 두고, 그곳까지 가는 길을 찾아냈을 뿐이다. 나는 이들처럼 움직이는 물체를 만들고 싶지만, 공학에 대한 전문 지식이 부족하거나 전혀 없는 사람들을 위해 이 책을 썼다. 어쩌면 브리가 말한 것처럼 공학에 대해 모르는 편이 도움이 될 지도 모른다.

이 책에서 여러분은 기술 지식이 크게 필요하지 않은 설명, 예제, 그리고 DIY 프로젝트를 통해 움직이는 메커니즘을 제대로 만드는 방법을 배울 것이다. 나는 메커니즘에 대해 배우고 싶지만 어디서부터 시작해야 할지 모르는 모든 이에게 이런 만족감을 전달하기 위해 이 책을 썼다. 전자공학 프로젝트에서 메커니즘, 즉 기계의 구조가 임무를 수행하기 어려울 정도로 약하면 회로를 제작해도 별 소용이 없다. 기계와 재료에 대한 기본적인 지식을 알고 있으면 과도한 설계로 인해 낭비하는 비용을 절약할 수도 있다. 이를 위해 모터에 커플러와 축(샤프트) 달기, 직선 운동과 회전 운동 변환하기 등의 다양한 주제를 다룰 것이다.

개인적으로 최대한 쉽게 구할 수 있는 재료를 써야 한다는 점을 강조하고 싶다. 이 책에서 소개하는 프로젝트 대부분은 쉽게 구할 수 있는 금속, 플라스틱, 나무, 합지 등의 재료를 쉬운 제조법을 사용해서 만들 수 있다. 각 장에서 다루는 재료를 직접 사용해 볼 수 있도록 간단한 프로젝트를 책 곳곳에 배치했다. 각 프로젝트는 구매 목록과 작업 순서로 구성되어 있다. 제빵이 과학이라면 요리는 예술이라는 말을 들은 적이 있다. 움직이는 사물을 만드는 일은 처음에는 제빵에 더 가깝다. 모든 재료를 필요한 만큼 측정했는지 확인해야 하며, 책에 쓰인 대로 한 단계씩 밟아 나가며 모든 작업을 해야 한다. 하지만 움직이는 사물을 만드는 일에 익숙해지면 이 일은 요리에 더 가까워진다. 기본적인 작업 순서를 익힌 뒤에는 자신이 원하는 재료를 넣고 실험할 수 있다.

이 책을 통해 여러분이 메커니즘을 전반적으로 이해할 수 있을 거라 장담한다. 또한 프로젝트가 실패하는 원인인 설계상의 오류를 바로잡음으로써 돈과 시간을 절약하고 짜증 낼 일도 줄일 수 있을 것이다. 누구나 기계를 만들 수 있다. 철물점에 발 한 번 들여놓지 않았던 사람이라도 말이다.