[macrokeypad 제작기 3부] Fusion 360 케이스 설계와 실전 부품 리스트

1. 설계의 목표: "콤팩트하지만 넉넉하게"

3×3 매크로 키패드의 장점은 작고 귀여운 외형이다. 하지만 내부에는 9개의 스위치와 DIP 다이오드, 전선들이 얽혀있기 때문에 겉은 작아도 속은 배선이 용이하도록 넉넉한 공간을 확보하는 것이 이번 설계의 핵심이다.

• 상판 설계: 14mm 규격의 스위치 홀 배치.
• 공간 확보: DIP 부품과 전선 뭉치가 눌리지 않도록 하판 깊이를 확보.
• 조립 구조: 나사 없이 결합되는 스냅핏(Snap-fit) 또는 M3 볼트 고정 방식 선택.

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2. 하드웨어 부품 리스트 (Bill of Materials)

제작에 사용된 부품들의 상세 정보다. 구입처는 주로 국내 오픈마켓(네이버 쇼핑)이나 알리익스프레스를 활용하면 편리하다.

품명	모델/사양
MCU	Waveshare RP2040-Zero	https://s.click.aliexpress.com/e/_c4DD4mDH
키 스위치	Cherry Mx	https://s.click.aliexpress.com/e/_c3XdJpv1
키캡	XDA 프로파일	https://s.click.aliexpress.com/e/_c4N3SjMJ
엔코더	EC11 로터리 엔코더	https://s.click.aliexpress.com/e/_c4N3SjMJ
다이오드	1N4148 (DIP 타입)	https://s.click.aliexpress.com/e/_c44UrcN9
LED	5mm LED	https://s.click.aliexpress.com/e/_c425duZ5
RGB LED	WS2812B (DIP 또는 모듈)	https://s.click.aliexpress.com/e/_c3YFGil9
저항	330Ω (1/4W)	https://s.click.aliexpress.com/e/_c3SQ96yT
전선	26 AWG 연선	https://s.click.aliexpress.com/e/_c3IeirHZ

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3. Fusion 360 설계 포인트: 나만의 하우징 만들기

 

직접 설계한 3D 모델이다.

3×3 배열의 기계식 스위치와 상단에 위치한 로터리 엔코더 노브가 조화롭게 배치되어 있다. 특히 우측 하단에는 4개의 레이어 표시 LED 구멍을 뚫어 직관성을 높였다.

① 스위치 플레이트 (Switch Plate) 설계

• 기계식 스위치의 표준 규격은 14mm x 14mm다. 3D 프린터의 오차를 고려하여 14.1mm 정도로 설계하면 출력 후 스위치가 딱 맞게 들어간다.
• 9개의 스위치 간격(Center to Center)은 보통 19.05mm를 기준으로 잡으면 표준 키캡 간섭 없이 설계할 수 있다.
• 기계식 스위치는 보강판 두께가 1.5mm일 때 가장 완벽하게 고정된다. 하지만 3D 프린팅 소재의 특성상 1.5mm 평판은 타건 시 휘어짐이 발생할 수 있어, 전체 플레이트 두께는 2.0mm로 든든하게 설계하는 것이 좋다.  대신, 스위치 걸쇠가 물리는 하단부에는 0.5mm 깊이의 포켓 가공(Pocketing) 설계를 추가한다. 이렇게 하면 겉으로는 견고한 2.0mm 두께를 유지하면서도, 스위치가 꽂히는 부분은 표준 규격인 1.5mm가 되어 흔들림 없는 완벽한 체결이 가능하다. 수작업 배선 시 스위치가 위로 빠지는 불상사를 방지하기 위한 핵심 설계 포인트다.
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② 로터리 엔코더 및 LED 홀

• 엔코더: 보통 7mm~9mm 사이의 구멍이 필요하며, 엔코더가 돌아갈 때 걸리지 않도록 노브(Knob)의 지름을 고려해 주변 공간을 비워둔다.
• 레이어 LED: 3mm LED가 쏙 들어갈 수 있도록 3.2mm 구멍을 4개 뚫어준다.
  
  

③ 내부 공간 및 RP2040-Zero 거치대

외부 RGB LED 조명을 위한 하단 디퓨저 공간과, DIP 부품 및 수작업 배선이 눌리지 않도록 넉넉한 깊이를 확보한 내부 구조가 특징이다.

특히 RP2040-Zero 보드가 흔들리지 않도록 전용 거치 슬롯을 설계했다. USB-C 케이블을 꽂을 때 보드가 뒤로 밀리지 않도록 턱(Stopper)을 만들어 안정성을 확보했다.

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4. 3D 프린팅 가이드: 실제 출력하기

설계가 끝나면 STL 파일로 변환하여 출력을 진행한다.

• 재질: 내열성이 좋은 PETG나 출력이 쉬운 PLA를 권장한다.
• 설정: * 레이어 높이: 0.2mm (정밀한 스위치 체결을 위해)
  • 인필(Infill): 20% (단단한 타건감을 위해)
  • 서포트: USB 포트 구멍이나 엔코더 홀 부근에 필요할 수 있다.

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5. 마무리

Fusion 360으로 나만의 케이스를 만드는 과정은 이 프로젝트에서 가장 창의적인 단계다. 기성품에서는 볼 수 없는 독특한 디자인이나 나에게 딱 맞는 각도를 구현할 수 있기 때문이다.

다음 글에서는 출력된 케이스에 준비한 부품들을 넣고, 인내심이 필요한 수작업 배선과 실제 납땜 과정을 다뤄보려고 한다.