유튜브 채널 3D all Workshop이 2026년 9월 29일 금속 나사나 스프링 없이 출력 부품만으로 작동하는 휴대형 기계식 계산기를 공개했다. 제작자는 약 두 달 동안 설계를 다듬었고, 완성품은 109개 부품으로 구성됐다. 출력에는 약 17시간과 필라멘트 90g이 들었다.
이 계산기는 덧셈과 곱셈을 처리하며 세 자리 수를 입력하고 네 자리 결과를 표시한다. 전자회로나 모터 대신 손잡이를 돌리면 기어가 맞물려 숫자 휠을 움직이는 구조다. 제작자는 값비싼 빈티지 기계식 계산기인 쿠르타(Curta)를 직접 만들어 보고 싶다는 생각에서 출발했지만, 크기와 강도를 맞추기 위해 기능을 덧셈과 반복 덧셈 방식의 곱셈으로 좁혔다.
길이가 다른 톱니가 숫자를 만든다
핵심 부품은 라이프니츠식 계단형 드럼이다. 한 축에 길이가 다른 아홉 개의 톱니를 배치하고, 옆의 슬라이딩 기어 위치에 따라 한 번 회전할 때 전달되는 톱니 수를 바꾼다. 입력 숫자가 커질수록 더 많은 톱니가 기어를 밀어 숫자 휠을 그만큼 전진시킨다. 곱셈은 같은 덧셈 동작을 손잡이 회전 횟수만큼 반복하고 별도의 카운터가 회전 수를 기록하는 방식이다.
자리올림도 기계적으로 처리한다. 숫자 휠이 9에서 0으로 넘어가면 한 개의 톱니를 가진 기어가 다음 자리의 전달 구조와 맞물리고, 드럼의 톱니 없는 구간과 경사면이 이를 원래 위치로 돌려놓는다. 역방향 회전으로 맞물림 상태가 흐트러지는 것을 막기 위해 래칫도 출력 부품으로 넣었다. 실제 영상에서는 421에 4를 곱해 1,684가 표시되는 과정을 확인할 수 있다.
작동 원리보다 어려웠던 부분은 출력 오차와 마찰이었다. 초기 부품은 작은 치수 차이만으로도 걸리거나 흔들렸고, 하중을 받는 부품은 부러졌다. 제작자는 0.2mm 노즐로 바꾸고 수백 번의 시제품을 거치며 톱니 간격과 축의 유격을 조정했다. 지지대가 닿은 거친 면은 마찰을 늘리기 때문에 가능한 한 지지대 없이 출력되도록 형상을 바꿨다.
금속 스프링 대신 출력한 탄성 부품도 균형이 필요했다. 너무 단단하면 손잡이를 돌리기 어렵고, 너무 부드러우면 숫자 휠을 제자리에 고정하지 못했다. 완성품에도 기어 유격은 남아 있어 첫 회전 때 마지막 롤러가 목표 이동량의 약 90%만 따라가는 현상이 있다고 제작자는 설명했다. 숫자 표시는 검은색과 흰색 필라멘트를 구분해 출력했으며, 프린터가 자리 사이에서 멈출 때마다 제작자가 직접 색을 바꿨다.
이 프로젝트는 3D프린터로 정적인 외형을 복제하는 것과 반복 작동하는 기계를 만드는 일이 왜 다른지 보여준다. 기어의 형상뿐 아니라 노즐 지름, 적층면, 지지대 자국, 부품별 탄성, 조립 유격이 하나의 시스템으로 맞아야 하기 때문이다. 실용 계산기보다 설계 실험에 가깝지만, 출력 부품만으로 자리올림과 반복 연산을 구현했다는 점에서 기능성 메커니즘 제작의 구체적인 사례가 된다. 다만 공개 영상과 보도에서는 설계 파일 배포나 재현용 조립 문서가 확인되지 않아, 현재 공개된 정보만으로 같은 장치를 그대로 제작할 수 있는 단계는 아니다.
