실제 신용카드 크기(두께 약 1 mm)의 자가 전원 컴퓨터

출처: Hacker News

수년간 라즈베리 파이 같은 장치들은 “신용카드 크기”라고 불려왔습니다.

물론 여기서 말하는 건 실제 면적이지만, 어느 순간 나는 그 아이디어를 한 단계 더 나아가고 싶어졌습니다.

신용카드만큼 정확히 작게 만들려면 무엇이 필요할까요?

여기서 질문 자체를 별로 안 좋아하시는 것 같은데, 이 수사적 질문은 괜찮길 바랍니다 :P

그 질문은 점점 확대돼서, 기본적인 방법으로는 해결되지 않는 문제들을 찾기 위한 몇 달간의 실험으로 이어졌습니다. 나는 크고 딱딱한 부품이나 커넥터를 사용할 수 없었고, 직접 맞춤형 플렉스 PCB를 만들 방법을 찾아야 했습니다.

그리고 몇 달간의 장난 끝에 첫 번째 프로토타입을 완성했습니다. 부서지기 쉬운 구조이지만 두께 1 mm를 넘지 않는 목표 안에서는 작동합니다. 어떻게든 뉴스 매체들이 이 프로젝트를 “혁신적”이라고 보도했는데, 다소 과장된 표현이지만 기분은 좋네요 🤭

솔직히 말하면 ‘컴퓨터’라는 표현은 약간 과장일 수 있지만, 기술적으로는 완전히 정의에 들어맞습니다. 멋진 다른 표현이 있다면 자유롭게 제안해 주세요 ^^

프로토타입에 포함된 부품:

• ESP32‑C3FH4 (Wi‑Fi & BLE 지원)

• NFC 읽기/쓰기

• 1.54인치 200×200 E‑Paper 디스플레이

• 충전 회로와 전원 경로 관리가 포함된 초박형 LiPo 배터리

• 가속도계

작고 얇은 부품을 찾는 것이 큰 난관은 아니었습니다. 진짜 어려움은 기계적 안정성이었습니다. 납땜과 일반 재료의 피로, 압력 분포(특히 집중 압력) 및 기타 변형 관련 문제가 핵심이었습니다.

배터리 보호 회로와 해결해야 할 다른 문제들을 포함하면 이야기가 더 길어집니다.

이 정도 규모가 되니 프로젝트는 전기·기계·화학 공학이 뒤섞인 이상한 형태가 되었습니다.

시간이 지나면서 명확해진 몇 가지 사실:

• 변형을 방지하는 것이 변형을 극복하는 것보다 훨씬 쉽다
• 물리적 한계에 가까워질수록 실제 허용 오차가 설계 전체를 좌우한다
• “충분히 얇은” 부품도 조립을 고려하면 금방 얇지 않게 된다
• FPC 커넥터는 사실상 구식이라, 0.5 mm 피치 패드마다 와이어를 하나씩 직접 납땜해야 했다

프로토타입은 완전 자가 전원으로 내부 배터리만으로 구동됩니다.

전체 엔지니어링 과정(플렉스 PCB를 직접 에칭한 과정 포함)을 제 GitHub 레포지토리에 문서화했습니다.

그리고 두께가 반드시 0.5 mm여야 하는 건 아니라는 점을 강조하고 싶습니다. 0.5 mm만 더 두껍게 했어도 몇 달의 엔지니어링 시간을 절약했을 테니까요. 이 프로젝트는 ‘믿을 수 없을 정도’라는 요소에 너무 많이 휘말린 결과였을지도 모릅니다 😄

여러분의 생각이 궁금합니다! :)