3D 프린터 출력물 표면의 빈 줄, 혹시 ‘언더익스트루전’ 때문인가요?
3D 프린터로 무언가를 만들 때, 기대했던 결과물과 달리 표면에 얇은 빈 줄이나 틈이 보이는 경우가 있습니다. 마치 붓으로 그림을 그리다 붓 터치가 겹치지 않아 하얀 부분이 드러난 것처럼 말이죠. 처음에는 사소한 설정 오류라고 생각하기 쉽지만, 이 증상은 3D 프린터의 핵심 기능인 ‘압출(Extrusion)’ 과정에 문제가 있다는 중요한 신호일 수 있습니다. 특히, 필라멘트가 노즐을 통해 충분히 나오지 않아 발생하는 ‘언더익스트루전(Under-extrusion)’, 즉 압출 부족 현상이 주된 원인입니다. 오늘은 이 언더익스트루전으로 인해 출력물 표면에 빈 줄이 생기는 구체적인 징후와 함께, 그 원인을 체계적으로 파악하고 해결하는 방법을 알아보겠습니다.
제가 3D 프린터를 처음 다룰 때도 비슷한 문제를 겪었습니다. 분명 슬라이서 설정은 제대로 한 것 같은데, 출력물 표면이 매끄럽지 않고 군데군데 틈이 보이는 것이었습니다. 처음에는 노즐이 막혔나 싶어 청소를 해보기도 하고, 베드 레벨링을 다시 해보기도 했지만 문제는 해결되지 않았습니다. 결국 여러 테스트를 거치면서 압출량 설정의 중요성을 깨닫게 되었고, 이 경험을 바탕으로 여러분도 같은 문제를 겪으실 때 체계적으로 점검하실 수 있도록 정보를 정리해 보았습니다. 이 글을 통해 여러분의 3D 프린팅 경험이 더욱 원활해지기를 바랍니다.
언더익스트루전(압출 부족)이란 무엇인가요?
언더익스트루전은 3D 프린터가 슬라이서 프로그램에서 계산된 양보다 적은 양의 필라멘트를 노즐을 통해 압출하는 현상을 말합니다. 이는 3D 프린터의 ‘압출량(Extrusion Multiplier 또는 Flow Rate)’ 설정이 너무 낮게 되어 있거나, 필라멘트가 노즐까지 제대로 공급되지 못할 때 발생합니다. 마치 튜브에서 치약을 짜낼 때 힘이 부족하면 내용물이 조금씩만 나오는 것처럼, 필라멘트가 부족하면 출력물의 밀도가 낮아지고 틈이 생기게 됩니다.
이러한 압출 부족은 출력물의 여러 부분에서 나타날 수 있습니다. 가장 흔하게는 출력물 표면에 얇은 줄무늬나 빈 공간이 생기는 것으로 관찰됩니다. 또한, 각 레이어 간의 접착력이 약해져 출력물이 쉽게 부서지거나, 전체적으로 출력물의 강도가 약해지는 결과로 이어질 수 있습니다. 심한 경우, 필라멘트가 아예 나오지 않아 출력 자체가 중단되기도 합니다.
출력물에서 나타나는 언더익스트루전의 구체적인 징후
언더익스트루전으로 인해 출력물 표면에 빈 줄이 생기는 현상은 다양한 형태로 나타납니다. 이러한 징후들을 미리 파악하고 있다면 문제의 원인을 더 빠르고 정확하게 진단하는 데 도움이 될 것입니다.
1. 표면의 빈 줄 또는 틈
가장 명확한 징후는 출력물 표면, 특히 벽면(Wall)이나 상단 면(Top Surface)에 얇고 불규칙한 빈 줄이나 틈이 보이는 것입니다. 이는 슬라이서에서 설정한 경로를 따라 필라멘트가 충분히 채워지지 않았기 때문입니다. 마치 붓으로 칠할 때 붓 터치가 겹치지 않아 하얀 부분이 드러나는 것과 유사합니다. 이러한 틈은 출력물의 방수 기능이나 기밀성을 저하시킬 수 있습니다.
2. 레이어 간 접착 불량
언더익스트루전은 각 레이어가 이전 레이어 위에 제대로 쌓이지 못하게 만들 수 있습니다. 필라멘트 양이 부족하면 레이어 간의 결합력이 약해져, 출력물을 만졌을 때 쉽게 분리되거나 층이 벌어지는 현상을 볼 수 있습니다. 이는 출력물의 구조적 강도를 크게 저하시키며, 기능성 부품으로 사용하기 어렵게 만듭니다.
3. 출력물의 전반적인 강도 약화
필라멘트가 부족하게 압출되면 출력물 내부의 밀도(Infill Density)도 낮아지거나, 벽면의 두께가 얇아져 전체적인 출력물의 강도가 예상보다 약해집니다. 손으로 만져보았을 때 쉽게 부서지거나 변형된다면 압출량 부족을 의심해 볼 수 있습니다. 이는 특히 하중을 견뎌야 하는 부품 출력 시 치명적인 문제가 될 수 있습니다.
4. 불규칙한 압출 및 필라멘트 끊김
출력 중에 필라멘트가 일정하게 나오지 않고, 갑자기 멈추거나 가늘게 나오다가 다시 굵어지는 등 불규칙한 흐름을 보일 수 있습니다. 심한 경우, 필라멘트가 노즐에서 완전히 끊어져 출력 중간에 멈추는 상황까지 발생할 수 있습니다. 이는 압출기 모터에 과부하를 주거나, 필라멘트 공급 시스템에 문제가 있음을 시사합니다.
언더익스트루전의 주요 원인과 점검 방법
출력물에 빈 줄이 생기는 언더익스트루전 현상은 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다. 각 원인별로 점검해야 할 사항들을 자세히 살펴보겠습니다.
1. 슬라이서 설정 오류
가장 먼저 확인해야 할 부분은 슬라이서 프로그램의 설정입니다. 필라멘트의 실제 직경과 슬라이서에 설정된 직경이 다른 경우, 또는 압출량(Flow Rate/Extrusion Multiplier) 설정이 너무 낮게 되어 있는 경우 언더익스트루전이 발생합니다. 또한, 리트랙션(Retraction) 설정이 너무 과도하게 설정되어 필라멘트가 오히려 빨려 들어가는 경우도 원인이 될 수 있습니다.
- 점검 항목:
- 필라멘트 직경 설정 (일반적으로 1.75mm 또는 2.85mm)
- 압출량 (Flow Rate / Extrusion Multiplier) 설정 (일반적으로 90~105% 범위에서 시작)
- 리트랙션 거리 및 속도 설정
2. 노즐 온도 부족
필라멘트가 녹아 압출되기 위해서는 적절한 노즐 온도가 필수적입니다. 사용 중인 필라멘트 종류(PLA, PETG 등)에 맞는 권장 온도를 설정했는지 확인해야 합니다. 노즐 온도가 너무 낮으면 필라멘트가 제대로 녹지 않아 압출이 원활하지 않고, 이는 결국 압출 부족 현상으로 이어집니다. 필라멘트 제조사의 권장 온도를 확인하는 것이 중요합니다.
- 점검 항목:
- 사용 중인 필라멘트 제조사가 권장하는 노즐 온도 확인
- 슬라이서 설정의 노즐 온도와 실제 프린터 온도 일치 여부 확인
3. 필라멘트 공급 경로 문제
필라멘트가 노즐까지 원활하게 공급되지 못하는 경우에도 압출 부족이 발생할 수 있습니다. 필라멘트 스풀이 제대로 회전하지 않거나, 필라멘트 경로에 걸림이 있거나, 익스트루더 기어에 필라멘트가 제대로 물리지 않고 헛돌거나 갉아먹는 경우 등이 해당됩니다. 필라멘트가 꼬이거나 엉키는 것도 공급을 방해합니다.
- 점검 항목:
- 필라멘트 스풀이 자유롭게 회전하는지 확인
- 필라멘트 경로에 걸리는 부분은 없는지 육안으로 확인
- 익스트루더 기어에 필라멘트가 제대로 물려 있는지, 마모되지는 않았는지 점검
- 익스트루더 장력 조절 나사를 확인하여 너무 느슨하거나 강하지 않은지 점검
4. 노즐 막힘 또는 손상
노즐 내부가 필라멘트 찌꺼기나 이물질로 막히면 필라멘트가 제대로 나오지 못합니다. 또한, 노즐 끝부분이 손상되거나 마모된 경우에도 압출이 불규칙해질 수 있습니다. 특히 오래 사용한 노즐은 교체를 고려해 볼 필요가 있습니다. 노즐 막힘은 압출량 부족의 매우 흔한 원인 중 하나입니다.
- 점검 항목:
- 노즐 청소 (콜드 풀, 니들 사용 등)
- 노즐 내부 막힘 여부 확인
- 노즐 끝부분의 마모 또는 손상 여부 육안 확인
- 필요시 노즐 교체 (일반적으로 0.4mm 직경 사용)
5. 익스트루더 기어 또는 모터 문제
필라멘트를 밀어주는 익스트루더 기어에 마모가 심하거나, 필라멘트를 제대로 잡아주지 못하는 경우에도 압출 부족이 발생합니다. 드물지만 익스트루더 모터 자체에 문제가 발생했을 수도 있습니다. 익스트루더 기어가 필라멘트를 갉아먹는 소리가 들린다면 이 부분을 집중적으로 점검해야 합니다. 기어의 이빨이 마모되면 필라멘트를 제대로 밀어내지 못합니다.
- 점검 항목:
- 익스트루더 기어의 마모 상태 확인
- 기어의 필라멘트 장착 상태 및 회전 상태 점검
- 익스트루더 모터의 과열 또는 이상 소음 여부 확인
문제 해결을 위한 단계별 접근
출력물에 빈 줄이 생기는 문제를 해결하기 위해서는 체계적인 접근이 중요합니다. 다음 단계를 따라 문제를 진단하고 해결해 보시기 바랍니다.
1단계: 증상 재현 및 기록
문제를 정확히 파악하기 위해, 문제가 발생하는 출력물을 다시 한번 출력해 보거나, 간단한 테스트 모델(예: 100mm 길이의 선)을 출력하여 증상을 명확히 관찰하고 기록합니다. 어떤 부분에서 빈 줄이 나타나는지, 레이어 접착은 어떤지 등을 사진으로 남겨두면 좋습니다. 문제 발생 시점과 환경을 기록하는 것도 도움이 됩니다.
2단계: 슬라이서 설정 점검
가장 먼저 슬라이서 프로그램에서 필라멘트 직경, 압출량(Flow Rate), 노즐 온도 설정을 확인합니다. 필라멘트 제조사가 권장하는 값을 기준으로 약간씩 조정하며 테스트해 볼 수 있습니다. 기본값으로 되돌려 테스트해보는 것도 좋은 방법입니다. 특히 압출량 설정은 언더익스트루전과 직접적인 관련이 있으므로 주의 깊게 확인해야 합니다.
3단계: 필라멘트 공급 경로 확인
필라멘트 스풀이 걸리지 않고 잘 풀리는지, 프린터 내부의 필라멘트 경로에 장애물은 없는지 확인합니다. 익스트루더 기어가 필라멘트를 제대로 잡아주는지도 점검합니다. 필라멘트가 꼬이거나 엉킨 부분이 있다면 풀어주어야 합니다.
4단계: 노즐 상태 점검 및 청소
노즐이 막혔을 가능성이 있다면, 프린터가 예열된 상태에서 필라멘트를 조금 밀어보거나, 콜드 풀(Cold Pull) 방법을 사용하여 노즐 내부를 청소합니다. 필요하다면 노즐을 교체하는 것도 고려합니다. 노즐 청소는 압출 문제를 해결하는 데 매우 효과적인 방법 중 하나입니다.
5단계: 테스트 출력 및 결과 비교
위 단계들을 거친 후, 동일한 테스트 모델을 다시 출력해 봅니다. 이전 출력 결과와 비교하여 빈 줄이나 틈이 줄어들었는지, 레이어 접착은 개선되었는지 등을 확인합니다. 만약 문제가 지속된다면, 다른 원인(예: 익스트루더 모터)을 점검해야 할 수 있습니다. 각 단계별로 변경 사항을 기록하고 테스트하는 것이 문제 해결에 도움이 됩니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q1. 출력물에 빈 줄이 생기는 것이 언더익스트루전 때문이라는 것을 어떻게 확신할 수 있나요?
A1. 출력물 표면의 불규칙한 빈 줄, 레이어 간 접착 불량, 전반적인 강도 약화 등의 증상이 복합적으로 나타난다면 언더익스트루전일 가능성이 높습니다. 특히 필라멘트가 일정하게 나오지 않고 끊기거나 가늘게 나오는 현상이 동반된다면 더욱 그렇습니다. 슬라이서의 압출량 설정을 높여보거나 필라멘트 직경 설정을 확인했을 때 결과가 개선된다면 언더익스트루전이 원인일 확률이 매우 높습니다.
Q2. 압출량을 얼마나 높여야 하나요?
A2. 압출량(Flow Rate/Extrusion Multiplier)은 일반적으로 90%에서 105% 사이에서 조정합니다. 필라멘트 종류, 브랜드, 심지어 같은 필라멘트라도 제조 시점에 따라 특성이 조금씩 다를 수 있습니다. 먼저 5% 정도씩 높여가며 테스트 출력을 해보고, 빈 줄이 사라지면서도 출력물 표면이 과도하게 뭉치거나 튀어나오지 않는 지점을 찾는 것이 좋습니다. 너무 높이면 오버익스트루전(압출 과다)으로 인해 출력물이 뭉치거나 표면이 지저분해질 수 있습니다.
Q3. 노즐 온도를 높이면 언더익스트루전 문제가 해결되나요?
A3. 노즐 온도가 너무 낮아 필라멘트가 제대로 녹지 않는 것이 원인이라면, 온도를 높이는 것이 도움이 될 수 있습니다. 하지만 필라멘트 제조사가 권장하는 온도 범위를 벗어나 너무 높이면 오히려 필라멘트가 타거나 늘어지는 등 다른 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 권장 온도 범위 내에서 5~10도 정도씩 조절하며 테스트해 보는 것이 좋습니다. 언더익스트루전의 근본적인 원인이 압출량 설정이나 공급 경로 문제라면, 온도 조절만으로는 해결되지 않을 수 있습니다.
Q4. 필라멘트가 노즐에서 끊어져 나옵니다. 어떻게 해야 하나요?
A4. 필라멘트가 노즐에서 끊어져 나오는 것은 심각한 압출 부족의 신호입니다. 이 경우, 앞서 설명드린 원인들을 종합적으로 점검해야 합니다. 슬라이서의 압출량 설정이 너무 낮지는 않은지, 필라멘트 공급 경로에 걸림은 없는지, 익스트루더 기어가 필라멘트를 제대로 잡아주고 있는지, 노즐이 막히지는 않았는지 등을 순서대로 확인해 보세요. 특히 필라멘트 공급 경로의 걸림이나 익스트루더 기어의 마모는 자주 발생하는 원인 중 하나입니다.
Q5. 출력물에 빈 줄이 생기는데, 필라멘트 직경 설정이 잘못된 것인가요?
A5. 필라멘트 직경 설정 오류는 언더익스트루전의 흔한 원인 중 하나입니다. 대부분의 가정용 3D 프린터는 1.75mm 직경의 필라멘트를 사용하지만, 간혹 2.85mm(또는 3mm)를 사용하는 경우도 있습니다. 사용 중인 필라멘트의 실제 직경과 슬라이서에 설정된 직경이 일치하는지 반드시 확인해야 합니다. 만약 필라멘트 직경이 1.75mm인데 슬라이서에 2.85mm로 설정되어 있다면, 실제 필요한 양보다 훨씬 적은 양이 압출되어 빈 줄이 생길 수 있습니다. 반대의 경우도 마찬가지입니다.