웨어러블 시제품이 요구하는 조건
웨어러블 기기는 몇 시간에서 며칠씩 몸에 밀착되므로, 시제품은 전자가 작동한다는 사실만으로 충분하지 않습니다. 가볍게 느껴져야 하고 움직임 속에서도 편안해야 하며, 피부를 자극할 날카로운 모서리나 끼임점, 거친 표면이 없어야 합니다. 손목이 가는 사용자와 두꺼운 사용자가 같은 제품을 쓸 수 있도록 압력이 고르게 분산되는 형상도 필요합니다. 편안함과 안전은 마감이 아니라 설계 요구 조건입니다.
착용자 외에도 실제 환경을 견뎌야 합니다. 땀과 손 씻기, 비, 단단한 바닥으로의 낙하, 밴드와 힌지의 반복 굽힘을 버텨야 합니다. 자외선과 화장품, 소독제에 노출되는 경우도 흔합니다. 책상 위에서 그럴듯하지만 10분 착용 시험에서 무너지는 시제품은 거의 아무것도 알려 주지 않습니다. 목표는 착용 사실을 잊게 만드는 부품입니다.
기본 형상: 밴드와 케이스, 센서 하우징
대부분의 웨어러블은 세 가지 반복 형상으로 정리됩니다. 밴드는 수천 번의 굽힘과 착용 하중을 견디고, 케이스는 전자를 보호하며 제품의 인상을 결정합니다. 센서 하우징은 피부에 가장 가깝게 놓이며 빛이나 압력, 전기 신호를 틈 없이 전달해야 합니다. 세 형상이 만나는 접합부는 틈새와 단차가 가장 먼저 눈에 띄는 곳이기도 합니다.
형상마다 시제 요구가 다릅니다. 밴드는 유연성과 촉감이, 케이스는 치수 정밀도와 표면 품질이, 센서 창은 광학 투명도나 균일한 접촉면이 중요합니다. 각각 따로 제작한 뒤 함께 맞춰 보는 편이 하나의 덩어리로 목업을 깎는 것보다 빠르고, 문제가 생겼을 때 어느 형상에서 비롯되었는지 분리해 판단할 수 있습니다. 세 형상을 처음부터 함께 검토하면 접합부의 간섭도 일찍 잡을 수 있습니다.
CNC 가공을 선택할 때
케이스에 금속이 필요하거나 치수 공차가 엄격하거나, 기계에서 바로 완제품처럼 보이는 고급 표면이 필요할 때 CNC를 씁니다. 알루미늄과 스테인리스 케이스, 베젤, 버튼 칼라는 가공이 쉽고 한 번의 세팅으로 아노다이징이나 비드 블라스팅, 폴리싱까지 마칠 수 있습니다. 모서리 반경과 면 취함을 정확히 재현하므로 여러 개를 만들어도 편차가 작습니다. 전자 부품을 넣을 공간을 확보하면서 벽은 0.8 mm 이상으로 두어 가공 중에 휘지 않게 합니다.
배터리와 모터, 디스플레이를 하중 아래에서 잡아 주는 구조 프레임에도 CNC가 유리합니다. 벌크 소재에서 깎아 내므로 강도와 밀도를 예측할 수 있고, 나사 기둥과 끼워 맞춤 구멍을 같은 기준면에서 가공해 조립 정밀도를 확보합니다. 밀봉이 필요한 단단하고 정밀한 인클로저라면 CNC가 대개 첫 선택입니다. 표면 처리 전에 나사산과 끼워 맞춤부를 보호하는 마스킹 계획도 함께 세웁니다.
미세 형상을 위한 수지 출력(SLA/DLP)
광조형과 DLP 수지 출력은 데스크톱 규모 공정 가운데 가장 매끄럽고 정밀한 부품을 만들며, 적층 높이는 25마이크로미터까지 세밀해집니다. 날카로운 모서리와 유리 같은 표면이 사진과 손목 위에서 콘셉트를 설득해야 하는 케이스와 클래스프, 베젤에 적합합니다. 투명 수지를 쓰면 센서 창의 광학 경로까지 한 번에 검증할 수 있습니다. 출력 방향을 미리 정하면 지지 흔적이 눈에 덜 띄는 면을 고를 수 있습니다.
대가는 취성과 제한된 생체적합성입니다. 일반 수지는 장시간 피부 접촉에 안전하지 않으므로 출력 케이스는 종일 착용용보다 외관과 치수 확인용으로 쓰는 편이 좋습니다. 열경화형이나 치과용, 의료 등급 수지도 있지만 사용자 시험 전에 인증과 후처리 조건을 반드시 확인해야 합니다. 출력 후 세척과 2차 경화를 소홀히 하면 표면에 미반응 수지가 남아 자극을 유발합니다. 소량 시험이라면 도장으로 색과 광택을 맞춰 최종 인상을 확인합니다.
부드러운 촉감을 위한 분말 출력(SLS/MJF)
선택적 레이저 소결과 멀티젯 퓨전은 서포트 없이 분말에서 나일론 부품을 만들어 스냅 핏과 리빙 힌지, 일체형 클래스프 설계의 자유도를 높입니다. 서포트가 없으니 밴드 안쪽처럼 손이 닿기 어려운 면도 깨끗하게 나옵니다. 무광에 약간 거친 표면은 완성된 소비자 제품에 가깝고 피부에도 편안합니다. 분말 배출을 위한 구멍을 미리 설계하면 내부에 남은 가루로 인한 오염을 막을 수 있습니다.
나일론 12는 인성이 좋고 내화학성이 있으며 적당히 유연해 밴드와 어댑터, 피트니스 트래커의 부드러운 외피에 알맞습니다. 소량 생산용 금형과 지그에도 유력한 후보입니다. 한계는 수지보다 거친 표면과 FDM보다 느린 출력 시간이며, 염색과 텀블링 같은 후처리로 촉감과 외관을 상당히 개선할 수 있습니다. 리빙 힌지는 굽힘 방향과 두께를 함께 시험해야 반복 사용에서 갈라지지 않습니다.
부드러운 밴드를 위한 실리콘 금형
3D 프린팅으로 기준 밴드 형상을 검증한 뒤에는 실리콘 금형으로 부드럽고 피부에 순한 재료를 낮은 개당 비용으로 재현합니다. 시계와 피트니스 밴드는 보통 40~70 A의 쇼어 경도를 선택해 사용자가 기대하는 정확한 뻣뻣함을 맞춥니다. 같은 형상이라도 경도에 따라 착용감이 크게 달라지므로 여러 조건을 나란히 시험하는 편이 좋습니다.
실리콘은 저자극성이고 세척이 가능하며 촉감이 좋아 실제 밴드 시장을 지배합니다. 마스터 몇 개와 간단한 2피스 금형만 있으면 색상과 경도를 달리한 시험용 밴드를 수십 개 만들어 선호도를 확인할 수 있고, 사출 금형에 투자하지 않아도 됩니다. 진공 탈포를 충분히 하지 않으면 기포가 남아 외관과 강도를 해치므로 공정 조건을 함께 관리해야 합니다. 금형 분할선은 밴드 안쪽처럼 보이지 않는 위치로 옮깁니다.
재료와 피부 안전
오랜 시간 피부에 닿는 부품에는 검증된 재료를 써야 합니다. 밴드는 의료용 실리콘과 열가소성 폴리우레탄(TPU)이 표준이고, 피부에 가까운 경질 케이스에는 PC나 ABS, 생체적합 등급의 나일론을 고릅니다. 착용 부품에 출처가 불분명한 범용 수지는 피하고, 도금이나 접착제처럼 표면에 남는 마감재도 같은 기준으로 검토해야 합니다. 피부에 닿는 면적이 넓은 패치는 특히 재료 등급을 엄격하게 봅니다.
착용 시험 전에 공급사의 시험 데이터로 생체적합성과 저자극성을 확인하고 ISO 10993이나 관련 피부 접촉 인증을 찾아야 합니다. 니켈과 크롬 같은 금속 알레르기 유발 성분도 확인 대상입니다. 값싼 재료가 붉어짐이나 발진을 일으키면 산업 디자인이 아무리 좋아도 사용자 시험은 실패로 끝납니다. 시험 참가자의 알레르기 이력을 미리 확인하는 절차도 함께 두는 편이 안전합니다.
공차와 방수, 밀봉
물이나 땀에 대한 저항을 내세우는 웨어러블은 케이스와 실이 만나는 곳, 버튼과 칼라가 만나는 곳에 관리된 공차가 필요합니다. CNC는 이런 금속과 플라스틱 접합면을 약 ±0.05 mm로 유지하고, 출력 부품은 ±0.1~0.3 mm로 더 넓어 실을 여유 있게 설계해야 합니다. 접합면의 평탄도와 표면 거칠기도 누수를 좌우하므로 공차와 함께 관리합니다. 버튼 주변은 누르는 힘이 반복되므로 공차와 함께 재질 조합도 검토합니다.
실제 IP 등급은 시제품만으로 확보할 수 없습니다. 개스킷이나 초음파 융착, 접착 이음부를 전제로 하우징을 설계하고 샘플로 검증해야 합니다. 최소한 실 홈과 개스킷, 커버가 반복해서 맞물린다는 사실을 확인한 뒤에 고객에게 등급을 약속해야 합니다. 시제 단계에서는 간단한 수조 시험과 반복 개폐 시험으로 경향을 먼저 파악합니다. 밀봉 구조가 정해지면 조립 순서와 검사 방법도 문서로 남겨 둡니다.
착용감과 인체공학 시험
CAD에서 옳아 보이는 형상이 손목이나 발목, 가슴에서는 어긋나기 쉽습니다. 여러 사이즈를 출력해 실제 착용자가 일상 활동 중 압박점과 흘러내림, 열 축적, 땀 침투를 보고하게 합니다. 너무 조이면 자국이 남고, 느슨하면 미끄러져 센서 접촉을 잃습니다. 손목 굵기뿐 아니라 피부의 움직임과 뼈 돌출부도 압력 분포를 바꿉니다. 무게 중심이 앞으로 쏠리면 밴드를 조여도 자세가 흐트러집니다.
걷기와 타이핑, 수면 중에도 기기가 제자리에 머물 때까지 클래스프와 밴드 곡선, 케이스백 형상을 반복해서 다듬습니다. 착용 시간을 30분, 하루, 일주일 단위로 늘려 가며 불편이 누적되는지 확인합니다. 편안함은 가정하는 것이 아니라 측정하는 것입니다. 가장 좋은 신호는 착용 사실을 잊는 것이며, 이는 양산 웨어러블이 실제로 달성하는 지점입니다. 시험 기록은 사진과 착용 시간, 불편 부위로 정리해 두면 수정 우선순위가 분명해집니다.
제품 유형별 대표 적용
피트니스와 헬스 트래커는 부드러운 TPU나 실리콘 밴드, 수지 출력 케이스, 심박과 SpO2 측정용 광학 창을 기본으로 삼습니다. 스마트워치는 금속 케이스와 사파이어에 준하거나 유리 같은 수지 렌즈로 고급감을 강조하고, 버튼과 크라운의 조작감까지 시제 단계에서 확인합니다. 밴드를 조이는 방식에 따라 알맞은 소재와 두께도 달라집니다.
연속 혈당 측정기와 패치, 전극 하우징 같은 의료 웨어러블은 인증된 피부 접촉 재료와 평평하고 낮은 형상을 요구합니다. 보청기와 이어버드는 귀 안에서 존재감을 지우는 아주 작고 매끄러운 생체적합 셸이 필요합니다. 범주마다 안전과 마감의 기준이 다르므로, 같은 시제품 공정이라도 검사 항목과 후처리를 달리 적용해야 합니다. 포장과 세척 조건까지 함께 고려하면 인증 대응이 한결 수월해집니다.
실무 판단 체크리스트와 FabProto의 지원
먼저 다섯 가지를 확인합니다. 부품이 단단하고 정밀한가, 아니면 부드럽고 유연한가. 몇 시간씩 피부에 닿는가, 어떤 인증이 필요한가. 물에 대한 밀봉이 필요한가. 시험에 몇 개가 필요한가. 형상이 확정되었는가, 아직 바뀌는가. 단단하고 밀봉되며 소량이고 피부에 안전한 경우는 CNC와 실리콘으로, 부드럽고 반복적이며 외관 중심인 경우는 3D 프린팅으로 정리됩니다.
FabProto는 CNC와 SLA, SLS, 실리콘 금형을 한 지붕 아래에서 운영하므로 출력 케이스에서 가공 인클로저, 성형 밴드로 옮겨 가면서 공급사를 바꾸지 않아도 됩니다. CAD 모델 하나를 보내 주시면 단계에 맞는 공정을 제안하고 피부 안전 데이터가 붙은 재료 선택지를 돌려드리며, 조립과 마감까지 맞춰 사용자가 계속 착용하고 싶어 하는 시제품을 확정하도록 돕습니다.