실무 제작편 — 아이디어에서 실물 제품까지

FILE FORMATS

3D 파일 포맷 완전 가이드

어떤 포맷을 언제 써야 하는지 모르면 작업 중간에 데이터가 망가진다. 6가지 핵심 포맷의 특성과 올바른 사용법을 정리한다.

STL이 라이노(Rhino 3D)에서 까맣게 보이는 이유
STL은 삼각형 메시 집합으로만 표현되며, Rhino의 렌더 엔진은 면 법선(face normal) 방향이 불일치할 때 해당 면을 검정으로 처리한다. OpenSCAD에서 내보낸 STL을 Rhino에서 열면 법선이 안쪽을 향하는 경우가 많아 전체가 까맣게 보인다. 해결 방법: Rhino에서 AnalyseDirection 명령 후 UnifyMeshNormals 실행, 또는 OpenSCAD에서 STEP로 내보내서 Rhino에서 임포트하는 것이 근본 해결책이다.

포맷	STL	STEP	DXF	IGES	3DM	OBJ
데이터 타입	삼각 메시	BREP 솔리드	2D 벡터	NURBS 서피스	NURBS + 메시	폴리곤 메시
파라메트릭 유지	✗	✓ 완전	부분	✓	✓ 완전	✗
3D 프린팅	최적	변환 필요	불가	변환 필요	변환 필요	변환 필요
레이저 커팅	불가	변환 필요	최적	불가	변환 필요	불가
CAD 간 교환	비권장	표준 권장	2D 전용	가능	Rhino 한정	비권장
파일 크기	대 (고해상도)	소~중	소	대	중~대	중 (텍스처 별도)
주 사용 도구	OpenSCAD, FreeCAD	모든 CAD	KiCad, AutoCAD	항공·자동차 CAD	Rhino 3D / Fusion 360	Blender, 렌더러
권장 도입 시점	슬라이서 직전	도구 간 모든 교환	레이저 직전	레거시 수신 시만	Rhino 작업 내부	렌더링 직전

PIPELINE

풀 파이프라인 — 아이디어에서 양산까지

12단계 제작 파이프라인. 디지털 설계(1~5단계) → 도구 협업(6~8단계) → 실물 제작(9~12단계). 5단계와 6단계 사이 STEP 파일 교환이 핵심 연결 포인트다.

💻

Phase 1 — 디지털 설계

1~5단계는 Claude Code가 전담한다. 아이디어를 받아 OpenSCAD 파라메트릭 모델, KiCad PCB 레이아웃, STEP 내보내기까지 코드로 자동 생성한다. 사람이 개입하는 유일한 역할은 "맞다/틀리다" 피드백뿐이다.

🔧

Phase 2 — 도구 협업

6~8단계는 GUI 기반 외부 도구가 담당한다. FreeCAD로 구조 시뮬레이션(FEA), Rhino 3D로 산업 디자인 품질 서피스, 치수 및 간섭 최종 검토. STEP를 매개로 모든 도구가 동일한 데이터를 공유한다.

🛠

Phase 3 — 실물 제작

9~12단계는 물리 세계로 진입한다. Orca/Bambu 슬라이서로 G-code 생성, K1C 프린터로 시제품 출력, 치수 실측 후 피드백을 Step 3 모델에 반영. 양산 준비 시 BOM 확정 및 비용 산출까지 진행한다.

파이프라인 핵심 원칙: Phase 1은 Claude Code로 완전 자동화하되, GUI가 꼭 필요한 시뮬레이션·디자인 품질 작업은 외부 도구에 위임한다. 두 세계의 경계에서 STEP 파일이 데이터 손실 없이 중립 교환 포맷 역할을 한다. 수정이 필요하면 언제든 Step 3(OpenSCAD)으로 돌아가 재생성한다.

AUTOMATION

Claude Code — 자동 생성 능력

코드 한 줄 없이 회로, PCB, 3D 케이스, 펌웨어, 제품 페이지까지 자동 생성

작업	직접 수작업	Claude Code	시간 절감
PCB 스키매틱	KiCad GUI 3~5시간	Python 스크립트 10분	95%
PCB 레이아웃	수동 배치 2~4시간	자동 배치+라우팅 5분	95%
3D 케이스	Rhino/Fusion 4~8시간	OpenSCAD 15분	95%
STEP 변환	FreeCAD GUI 30분	Python 1분	95%
펌웨어	IDE 1~3일	자동 생성 1시간	90%
BOM 산출	엑셀 2시간	자동 집계 2분	95%
제품 페이지	에이전시 1~2주	HTML+SVG 1시간	98%

CAD INTEGRATION

CAD 연동 실무 — Rhino 3D / Fusion 360

STL 까맣게 보이는 문제 해결 + Fusion 360 통합 워크플로우 4가지 방법

STL vs STEP — 라이노 호환성 비교

4가지 CAD 연동 방법

방법 A 추천

STEP 파일 교환

Claude Code

↓

FreeCAD Python

↓

.step

↓

Rhino → 수정

↓

.step + .stl

+ NURBS 유지, 편집 자유

- FreeCAD 설치 필요

방법 B 간편

DXF 2D → Rhino 3D화

Claude Code

↓

.dxf 2D

↓

Rhino Import

↓

Extrude / Loft

↓

3D 완성

+ FreeCAD 불필요

- 3D화 수작업

방법 C 디자인 우선

역방향 (Rhino → Claude Code)

Rhino 설계

↓

.step 출력

↓

Claude Code 분석

↓

PCB / 펌웨어 맞춤

+ 디자인 우선 접근

- 케이스 수정 시 재설계

방법 D Fusion 360

Fusion 360 통합 워크플로우

Claude Code → .step / .dxf

↓

Fusion 360 Import

↓

파라메트릭 수정 + 시뮬레이션

↓

CAM 툴패스 / 금형 설계

↓

.step + .stl + .f3d

+ 개인 무료, CAD+CAM+FEA 올인원

+ PCB 통합 (Fusion Electronics)

+ Python/JS API 자동화 가능

- 클라우드 의존, 오프라인 제한

Fusion 360 vs Rhino 3D 비교

항목	Fusion 360	Rhino 3D
가격	개인 무료	₩1,200,000 영구
모델링	파라메트릭 + 다이렉트	NURBS 곡면 최강
CAM (CNC)	내장 (2.5D~5축)	❌ (별도 플러그인)
FEA 시뮬레이션	내장 (응력/열/모달)	❌
PCB 통합	Fusion Electronics (EAGLE)	❌
렌더링	기본 제공	V-Ray/KeyShot 연동
곡면 품질	보통 (Class A 아님)	최상 (Class A 가능)
STEP 호환	완벽	완벽
오프라인	제한적 (클라우드)	완전 로컬
API 자동화	Python + JS	Python (RhinoScript)
추천 용도	기구 설계 + 시제품 + 양산	산업 디자인 + 곡면

FreeCAD Python 실전 코드

# battery_charger_case.py — FreeCAD Python으로 STEP 생성
import FreeCAD
import Part
 
# 케이스 외곽 (120 x 80 x 35mm)
outer = Part.makeBox(120, 80, 35)
 
# 내부 공간 (벽 두께 2mm)
inner = Part.makeBox(116, 76, 33, FreeCAD.Vector(2, 2, 2))
shell = outer.cut(inner)
 
# PCB 마운팅 보스 (4개)
for x, y in [(8,8), (112,8), (8,72), (112,72)]:
    boss = Part.makeCylinder(2.5, 5, FreeCAD.Vector(x, y, 2))
    hole = Part.makeCylinder(1.1, 5, FreeCAD.Vector(x, y, 2))
    shell = shell.fuse(boss).cut(hole)
 
# USB-C 포트 (12 x 7mm)
usb = Part.makeBox(12, 3, 7, FreeCAD.Vector(54, -1, 10))
shell = shell.cut(usb)
 
# 필렛 R2
shell = shell.makeFillet(2.0, shell.Edges)
 
# STEP 저장
Part.export([shell], "battery_charger_case.step")

실행: freecad -c battery_charger_case.py

DXF DRAWING

DXF 2D 도면 생성 — 라이노 가져오기용

텍스트 기반 DXF를 Claude Code에서 직접 생성하여 Rhino에서 3D화

DXF 파일 구조

DXF(Drawing Exchange Format)는 Autodesk가 정의한 텍스트 기반 벡터 포맷입니다. 그룹 코드(정수) + 값(문자열/숫자) 쌍으로 구성되어 있어 Claude Code에서 직접 생성·편집이 가능합니다. Rhino, AutoCAD, Fusion 360 모두 DXF를 네이티브로 지원합니다.

        # DXF 그룹 코드 구조 (AC1015 = AutoCAD 2000+)

        0          <-- 엔티티 타입 코드

        SECTION   <-- 값

        2

        HEADER    <-- 섹션 이름

        9

        $ACADVER  <-- 변수명

        1

        AC1015    <-- 버전 값

        0

        ENDSEC

        # LINE 엔티티 예시

        0

        LINE

        8          <-- 레이어명

        OUTLINE

        10         <-- X1 (시작점)

        0.0

        20         <-- Y1

        0.0

        11         <-- X2 (끝점)

        120.0

        21         <-- Y2

        0.0

📏

LINE

시작점→끝점
직선 세그먼트

⭕

CIRCLE

중심점 + 반지름
완전한 원

🔄

ARC

중심+반지름
시작각~끝각

🔷

LWPOLYLINE

연속 꼭짓점
폐합 폴리라인

실전 코드: 배터리 차져 2D 도면

ezdxf 라이브러리를 사용하여 배터리 차져 케이스 평면도를 생성합니다. 케이스 외형(120×80, R3 코너), 마운팅 홀 4개(M2), USB-C 컷아웃, DC 잭, LED 홀 3개를 포함합니다.

        # pip install ezdxf

        import ezdxf

        from ezdxf.enums import TextEntityAlignment

        import math

        # ── 도면 초기화 ──

        doc = ezdxf.new("AC1015")  # AutoCAD 2000

        msp = doc.modelspace()

        # ── 레이어 정의 ──

        doc.layers.add("OUTLINE",  color=7)   # 흰색

        doc.layers.add("MOUNTING", color=3)   # 녹색

        doc.layers.add("CUTOUT",  color=1)   # 빨강

        doc.layers.add("LED",     color=2)   # 노랑

        doc.layers.add("DIM",     color=5)   # 파랑

        # ── 케이스 외형: 120×80, R3 라운드 코너 ──

        W, H, R = 120.0, 80.0, 3.0

        attribs = {"layer": "OUTLINE"}

        # 직선 4개

        msp.add_line((R,0), (W-R,0),  dxfattribs=attribs)  # 하단

        msp.add_line((W-R,H), (R,H),    dxfattribs=attribs)  # 상단

        msp.add_line((0,R), (0,H-R),   dxfattribs=attribs)  # 좌측

        msp.add_line((W,H-R), (W,R),   dxfattribs=attribs)  # 우측

        # 코너 ARC 4개 (반시계방향)

        msp.add_arc((R,R),     R, 180, 270, dxfattribs=attribs)  # 좌하

        msp.add_arc((W-R,R), R, 270, 360, dxfattribs=attribs)  # 우하

        msp.add_arc((W-R,H-R), R, 0, 90,  dxfattribs=attribs)  # 우상

        msp.add_arc((R,H-R),   R, 90, 180, dxfattribs=attribs)  # 좌상

        # ── 마운팅 홀 4개 (M2, R=1.1mm) ──

        hole_pos = [(8,8), (W-8,8), (8,H-8), (W-8,H-8)]

        for x, y in hole_pos:

            msp.add_circle((x,y), 1.1, dxfattribs={"layer": "MOUNTING"})

            # 크로스헤어

            msp.add_line((x-3,y),(x+3,y), dxfattribs={"layer":"MOUNTING"})

            msp.add_line((x,y-3),(x,y+3), dxfattribs={"layer":"MOUNTING"})

        # ── USB-C 컷아웃 (하단 중앙, 9×3.5mm) ──

        ux, uw, uh = W/2, 4.5, 3.5

        msp.add_lwpolyline(

            [(ux-uw,-uh), (ux+uw,-uh),

             (ux+uw,0),  (ux-uw,0)],

            close=True, dxfattribs={"layer":"CUTOUT"})

        # ── DC 잭 컷아웃 (좌측 중앙, Ø5.5mm) ──

        msp.add_circle((-2.75, H/2), 2.75,

            dxfattribs={"layer":"CUTOUT"})

        # ── LED 홀 3개 (우측, Ø3mm, 간격 12mm) ──

        led_y = [H/2-12, H/2, H/2+12]

        for y in led_y:

            msp.add_circle((W, y), 1.5,

                dxfattribs={"layer":"LED"})

        # ── 파일 저장 ──

        doc.saveas("battery_charger_case.dxf")

        print("DXF 생성 완료: battery_charger_case.dxf")

DXF 도면 미리보기

3D PRINTING

3D 프린팅 실무 — K1C 출력 가이드

소재 선택부터 최적 세팅, 비용 산출까지

소재 특성 비교

Creality K1C — PETG 최적 세팅

        # ── 온도 ──────────────────────────────────────────

        노즐 온도         :  235°C

        베드 온도         :  75°C   # PEI 텍스처 시트 권장

        # ── 속도 ──────────────────────────────────────────

        출력 속도         :  150mm/s  # 전체

        외벽 속도         :  80mm/s   # 표면 품질 우선

        첫 레이어         :  30mm/s

        # ── 레이어 / 인필 ─────────────────────────────────

        레이어 높이 (표준):  0.2mm

        레이어 높이 (정밀):  0.12mm  # 시간 2배, 표면 ↑↑

        인필 밀도 (케이스):  20%     # Gyroid 패턴

        인필 밀도 (구조) :  40%     # 기계적 강도 필요 시

        # ── 벽 / 서포트 / 냉각 ────────────────────────────

        벽 두께           :  1.2mm   # 0.4mm 노즐 × 3회

        서포트 타입       :  트리(Tree)# 45° 이상 오버행

        냉각 팬           :  50%     # PETG 과냉각 방지

        리트렉션          :  1.0mm / 40mm/s  # 스트링 최소화

PETG 과냉각 주의 — 냉각 팬 50% 이하 권장. 과냉각 시 레이어 접착력 저하 및 층분리(Layer Splitting) 발생 가능. PLA와 동일한 100% 팬 설정 금지.

출력 비용 산출 — 배터리 차져 케이스 풀셋

부품	크기	소재	인필	시간	필라멘트	비용
하부 셸	120×80×20	PETG	20%	2h 30m	45g	₩1,125
상부 셸	120×80×15	PETG	20%	2h 00m	38g	₩950
배터리 홀더	80×60×15	PETG	40%	1h 45m	32g	₩800
버튼 캡 ×2	Ø12×8	PLA	100%	15m	3g	₩60
합계				6h 30m	118g	₩2,935

* PETG 단가: ₩25,000/kg → ₩25/g. PLA 단가: ₩20,000/kg → ₩20/g. 전기비·마모 미포함.

STL 최적화 체크리스트

☑

메시 무결성
비매니폴드 엣지 없음 — Meshmixer / Netfabb 검사

☑

최소 벽 두께
1.2mm 이상 — 0.4mm 노즐 3회 통과 보장

☑

오버행 각도
45° 이하 — 초과 시 트리 서포트 설계

☑

브릿지 길이
15mm 이하 — 초과 시 서포트 또는 분할 설계

☑

서포트 접촉면
최소화 — Z-Gap 0.2mm, 인터페이스 레이어 사용

☑

공차 설정
끼워 맞춤 ±0.2mm — 슬라이서 보정 후 시험 출력

☑

분할 설계
출력 방향 고려한 파팅 라인 — 강도 방향 최적화

☑

스냅핏 설계
후크 1.5mm, 처짐(deflection) 0.8mm — PETG 탄성 활용

PCB ORDER

PCB 제작 발주 가이드

KiCad에서 거버 파일 생성, 업체 선정, 발주까지 원스톱

PCB 제작 업체 비교

업체	최소 수량	2-layer 가격	리드타임	SMT 조립	한국 배송
JLCPCB 추천	5장	$2	1-2일	✅ $8~	5-7일
PCBWay	5장	$5	2-3일	✅ $30~	5-8일
AllPCB	5장	$5	1-2일	✅ $15~	5-7일
세우전자	1장	₩30,000~	당일	❌	당일

거버 파일 생성 플로우 — KiCad → JLCPCB

BOM + CPL 파일 — SMT 조립용

JLCPCB SMT 조립 서비스를 이용하려면 BOM(부품표)과 CPL(좌표 파일)이 필요합니다. KiCad에서 Fabrication Outputs → BOM / Component Placement로 자동 생성됩니다.

BOM.csv — 부품 목록

            # JLCPCB BOM 포맷

            Part,Value,Package,LCSC#

            U1,TP4056,SOT-23-6,C16002

            U2,DW01A,SOT-23-6,C351410

            Q1,AO3401,SOT-23,C15127

            Q2,AO3401,SOT-23,C15127

            R1,1.2K,0402,C11702

            R2,10K,0402,C25744

            C1,10uF,0805,C15850

            C2,100nF,0402,C14663

            LED1,RED,0603,C84256

CPL.csv — 컴포넌트 좌표

            # JLCPCB CPL 포맷

            Designator,Mid X,Mid Y,Rotation,Layer

            U1,34.5,22.1,180,Top

            U2,50.2,22.1,0,Top

            Q1,28.0,30.5,270,Top

            Q2,28.0,14.5,90,Top

            R1,40.0,18.0,0,Top

            R2,40.0,26.0,0,Top

            C1,20.0,22.1,0,Top

            C2,44.0,22.1,90,Top

            LED1,60.0,22.1,0,Top

LCSC 부품번호가 있으면 JLCPCB SMT 조립 가능 ($8~) — BOM의 LCSC# 컬럼에 부품번호(C로 시작)를 입력하면 JLCPCB 창고에서 자동 부품 선택. 국내 부품 대비 80% 저렴한 경우 多.

발주 전 최종 체크리스트

☑

거버 파일
6~8개 레이어 파일을 단일 ZIP으로 압축

☑

드릴 파일
.drl 형식 — PTH (관통홀) + NPTH (비관통홀) 분리

☑

보드 사이즈
가로×세로 mm 명확히 확인 — Edge.Cuts 레이어

☑

레이어 수
2-layer (기본) / 4-layer (신호 완결성 필요 시)

☑

두께
1.6mm (표준) — 슬림 설계 시 1.0mm 선택 가능

☑

표면 처리
HASL (납, 기본) / ENIG (무전해금, +$4, 내산화)

☑

솔더 마스크
녹색 (기본, 무료) / 검정 (프리미엄, +$5)

☑

V-cut 패널
복수 보드 제작 시 패널화 — 비용 절감 가능

EXAMPLE PROJECT

실전 예제 — 유니버셜 배터리 차져

18650/21700 1~4S 리튬 셀 충전기를 처음부터 끝까지 설계

프로젝트 개요

USB-C PD 65W

입력 전원

1S~4S

충전 범위

₩14,700

부품 원가

항목	사양
입력	USB-C PD 65W / DC 24V
출력	3.7V~16.8V CC/CV
MCU	ATtiny1614 SOIC-14
충전 IC	BQ25895 QFN-24
PD 컨트롤러	FUSB302B
전류 센서	INA219
디스플레이	OLED 0.96" SSD1306
보호	OVP, OCP, OTP, 역접속

핵심 회로 블록도

BOM 원가 산출

#	부품	규격	수량	단가	소계
1	ATtiny1614	SOIC-14	1	₩1,800	₩1,800
2	BQ25895	QFN-24	1	₩3,200	₩3,200
3	FUSB302B	WLCSP-9	1	₩1,500	₩1,500
4	INA219	SOT-23-6	1	₩800	₩800
5	OLED 0.96"	SSD1306	1	₩2,500	₩2,500
6	USB-C 16핀	SMD	1	₩350	₩350
7	DC 잭	THT	1	₩200	₩200
8	MOSFET	SOT-23	2	₩150	₩300
9	NTC 10K	0402	4	₩50	₩200
10	인덕터 4.7µH	6×6mm	1	₩400	₩400
11	수동 부품	0402/0603	~30	₩20	₩600
12	LED	3mm	3	₩50	₩150
13	피에조 부저	Ø9mm	1	₩300	₩300
14	PCB	60×45mm	1	₩400	₩400
15	3D 케이스	PETG	1	₩2,000	₩2,000
				합계	₩14,700

예상 판매가 ₩45,000 기준 원가율 32.7% — 적정 수준의 제조 마진 확보 가능

제작 일정 — 간트 차트

CONVERSION

파일 포맷 변환 매트릭스

어떤 포맷을 어떤 포맷으로 변환할 수 있는지 한눈에

FROM ↓ / TO →	STL	STEP	DXF	OBJ	GCODE	GERBER
OpenSCAD	✅	🔄FreeCAD	❌	✅	🔄Slicer	❌
FreeCAD	✅	✅	✅	✅	🔄Slicer	❌
Rhino	✅	✅	✅	✅	🔄Slicer	❌
Fusion 360	✅	✅	✅	✅	🔄Slicer	❌
DXF	❌	🔄FreeCAD	—	❌	❌	❌
KiCad	🔄3D Export	🔄3D Export	❌	❌	❌	✅

✅ 네이티브 — 직접 내보내기 🔄 경유 — 중간 도구 필요 ❌ 불가 — 미지원

빠른 변환 명령어 참조

        # OpenSCAD → STL

        openscad -o case.stl case.scad

        # FreeCAD → STEP

        freecad -c generate_step.py

        # STL → GCODE (슬라이서)

        prusa-slicer --export-gcode --load config.ini case.stl

        # KiCad → 거버

        python3 generate_gerber.py

PRODUCTION

생산 체크리스트 — 시제품에서 양산까지

4단계 로드맵으로 제품화 과정을 체계적으로 관리

1

시제품

1~3개

2

소량 시생산

10~30개

3

소규모 양산

100~500개

4

양산

1000개+

Phase 1 — 시제품 (1~3개)

☑회로도 검토 및 LTspice 시뮬레이션
☑PCB 수작업 또는 퍼플렉스 브레드보드 검증
☑핵심 기능(CC/CV, 보호) 동작 확인
☑초기 펌웨어 플래시 및 통신 테스트
☑개선 포인트 목록 작성 (v0.1 리뷰)

₩50,000~100,000

예상 비용

Phase 2 — 소량 시생산 (10~30개)

☑PCB v1.0 JLCPCB 5장 발주 + 부품 실장
☑3D 케이스 양산 적합성 검토 (공차 확인)
☑지인 베타 테스터 5명 배포 피드백 수집
☑불량률 측정 및 취약 공정 개선
☑사용설명서 초안 및 포장재 검토

₩300,000~500,000

예상 비용

Phase 3 — 소규모 양산 (100~500개)

☑SMT 조립 외주 (JLCPCB 또는 국내 PCB업체)
☑케이스 사출 또는 MJF 프린팅 검토
☑안전 인증 (KC 인증, EMI 예비 시험)
☑쇼핑몰 등록 (스마트스토어, 쿠팡)
☑A/S 프로세스 및 반품 정책 수립

₩5,000,000~10,000,000

예상 비용

Phase 4 — 양산 (1000개+)

☑금형 제작 투자 결정 (사출 케이스)
☑공급망 이중화 (핵심 IC 2개 이상 소싱)
☑KC / CE 정식 인증 취득
☑글로벌 유통 채널 (아마존, 알리) 개설
☑OEM / ODM 협력사 계약 검토

₩15,000~20,000

목표 단가

단계별 비용 비교

단계	수량	총 비용	단가	마진율 (₩45K 판매가)
시제품	3개	₩200K	₩67K	-48%
소량	30개	₩900K	₩30K	+33%
소규모	300개	₩6M	₩20K	+56%
양산	1,000개	₩15M	₩15K	+67%