진짜 신용카드 두께에 컴퓨터를 넣어버린 DIY 하드웨어 프로젝트

신용카드처럼 보이는 컴퓨터를 진짜로 만들 수 있나

• Muxcard는 ESP32-C3, 전자종이 디스플레이, NFC를 넣은 신용카드 크기 컴퓨터 프로젝트임

  • 상상하는 용도는 QR 코드 지갑, NFC 키, 티켓, 탑승권, 스마트홈 대시보드, 오프라인 비밀번호·2단계 인증 저장소, 플리퍼 제로 느낌의 윤리적 해킹 도구까지 꽤 넓음
  • 제작자가 강조하는 건 카드 ‘크기’가 아니라 카드 ‘두께’임. 일반 카드처럼 느껴지는 게 목표라서 차이가 몇 밀이어도 중요하다고 봄

• 목표 두께는 대략 1밀리미터. 공식 ISO7816 스마트카드 두께인 0.76밀리미터에 최대한 붙이려는 시도임

  • 실제 프로토타입은 NFC 카드를 파내서 그 안에 하드웨어를 넣은 형태
  • 제작자는 첫 수제 프로토타입이 보기에는 엉망이고 약하지만, 핵심 개념은 작동한다고 설명함
  • 외부 전원도 없고, 카드 밖에 숨겨둔 전자부품도 없고, 두께 규칙을 깨는 요소도 없다는 게 포인트임

직접 플렉스 피시비까지 만든 이유

• 제작자는 제조소에 플렉스 피시비를 맡기지 않고 직접 만들었음. 기다리다 오류를 발견하는 시간을 못 참아서임

  • 카프톤 테이프에 구리 포일을 붙이고, 얇은 포토레지스트 층을 올려 기판을 만듦
  • 3D 프린터를 리소그래피 장비처럼 써서 구리 레이어를 노광하는 방식으로 접근함
  • UVTools라는 소프트웨어를 사용해 프린터가 받아들일 수 있는 형태로 구리 레이어를 내보냈다고 함

• 처음부터 깔끔하게 된 건 아니고, 스택업·화학 농도·경화 시간·현상 시간을 계속 바꿔가며 맞췄음

  • 결과적으로 일반적인 전문 피시비 기본 사양에 가까운 선폭 디테일까지는 얻었다고 함
  • 다만 비아와 솔더마스크까지 만들지는 않았고, 단일 레이어와 무솔더마스크라는 최소 구성으로 우회함
  • 납땜 페이스트 스텐실도 포토레지스트 필름을 겹쳐 1회용으로 만들어 썼는데 의외로 잘 됐다고 함

• 얇은 구리 배선은 카프톤 테이프에 잘 붙었지만, 길고 얇은 배선은 휘어질 때 찢어지는 문제가 있었음

  • 제작자는 긴 배선에 더 많은 턴을 넣어서 변형이 한 지점에 몰리지 않게 만들었다고 함
  • 여기서부터 이 프로젝트가 전자회로보다 재료공학에 가까워지는 느낌이 남

부품 선택은 전력보다 두께와 생존성 싸움

• 현재 프로토타입의 마이크로컨트롤러는 ESP32-C3임

  • 가장 효율적인 칩은 아니지만, 초보자 친화적이고 아두이노 통합이 좋고 와이파이를 포함한 기능이 많음
  • 전자종이를 업데이트하거나 데이터를 가져올 때만 잠깐 켜지는 구조라 소비전력은 받아들일 만하다고 봄
  • RTC를 켠 수면 상태에서 실효 소비전류는 약 8마이크로암페어라고 함

• 대안으로 nRF52832도 진지하게 검토했음

  • 활성 블루투스 상태에서도 ESP32의 유휴 상태보다 전력을 덜 먹는 경우가 있다고 설명함
  • BGA 변형은 두께가 0.4밀리미터라 1밀리미터 제한 안에서 보호 공간을 만들기 좋음
  • 반면 ESP32-C3는 명목 높이가 0.85밀리미터라 구리와 다른 레이어까지 더하면 거의 한계에 닿음

• 디스플레이는 전자종이가 사실상 필수 선택지임

  • 빠른 편이고 부분 업데이트를 지원하며, 화면 유지에 계속 전력을 쓰지 않아도 됨
  • 제작자는 현재 구하기 쉬운 리지드 버전 디스플레이를 썼지만, 실제 카드 환경에서는 플렉시블 버전이 필요하다고 봄
  • 지갑이나 주머니에서 반드시 조금씩 휘기 때문에, 아예 안 휘는 구조는 금방 깨질 수 있음

진짜 난제는 배터리와 연결부

• 배터리는 가장 큰 난제 중 하나임. 초박형 리튬폴리머 배터리는 1밀리미터에서 0.4밀리미터까지 있지만, 얇아질수록 용량 손실이 큼

  • 현재 프로토타입은 23x23x1밀리미터, 30밀리암페어시 배터리를 사용함
  • 이 배터리는 두께 예산을 꽉 채워서 프레임을 완전히 파내야 하고, 사실상 바깥층 말고는 물리적 보호가 거의 없음
  • 제작자는 앞으로 약 0.5밀리미터 두께에 더 넓은 면적을 가진 배터리로 30~50밀리암페어시를 유지하는 방향을 생각 중임

• 배터리 보호를 위해 얇은 스테인리스 층을 양면에 넣는 방안도 고려 중임

  • 피시비 스텐실 같은 얇은 금속층으로 국소 압력을 막겠다는 아이디어임
  • 다만 초박형 리튬폴리머 배터리는 운송 규제 때문에 유럽이나 미국 공급처를 찾기 어렵다고 함

• 디스플레이 연결도 예상보다 훨씬 어려웠음

  • 일반 커넥터는 두께 예산에 간신히 들어가거나, 살짝 휘기만 해도 부러질 수 있음
  • 납땜이 쉬운 해법처럼 보이지만, 해당 디스플레이 플렉스 커넥터는 핫바 납땜용으로 설계된 것 같지 않다고 함
  • 피치는 0.5밀리미터이고 간격은 0.2밀리미터라 매우 촘촘하며, 한쪽 도금과 두꺼운 보강재 때문에 열 전달도 어렵다고 설명함

• 첫 프로토타입에서는 결국 선을 하나씩 직접 납땜했음

  • 제작자 표현으로는 인생에서 가장 짜증 났던 납땜 세션 상위 3개 안에 든다고 함
  • 고전압 레일과 로직 핀이 거의 맞닿은 상태에서 작동한 게 기적에 가깝다고 말함

휘어짐을 버티는 게 아니라 피하게 만든다

• 제작자는 기계적 안정성과 재료·납땜 피로가 두께보다 더 큰 문제였다고 봄

  • 얇은 카드는 지갑과 주머니에서 계속 미세하게 휘고 눌림
  • 단순히 더 강하게 만들어 버티려는 접근은 납땜부나 배선에 응력이 몰리기 쉬움

• 그래서 민감한 부품을 큰 섬처럼 배치하고, 힘이 그 주변으로 돌아가게 설계하려고 함

  • 의도적인 약한 지점을 만들어 전체 변형을 흡수하게 하는 방식임
  • 부품이 위아래 레이어 사이에서 조금 움직일 여유가 있어야 해서, 완전히 단단히 고정하는 설계와는 반대 방향임
  • 이 방식은 많은 기계적 문제를 줄이지만, 동시에 새로운 설계 제약을 만든다고 함

• 앞으로 테스트할 기능도 아직 많음

  • 케이스 없는 최소형 USB-C 포트, 자석 핀 기반 메인 포트, 마이크로SD 카드 슬롯, 여러 터치 버튼 구성, 더 큰 기계적 스트레스와 휘어짐 대응이 후보임
  • IMU는 ST LIS2D를 보고 있고, 0.55밀리미터 BMA530이나 0.7밀리미터 LIS2DW12 같은 더 얇은 선택지도 검토 중임
  • NFC는 단순 동적 태그보다 읽기와 쓰기가 가능한 구성을 원하며, 현재 설계에는 흔한 RC522가 들어가 있음

• 결론은 아직 제품이라기보다 가능성 검증에 가까움. 그래도 중요한 질문 하나에는 답을 냈음

  • 실제 신용카드 두께 안에 프로그래밍 가능한 컴퓨터가 들어갈 수 있냐는 질문에 제작자는 예라고 답함
  • 남은 문제는 내구성, 배터리 수명, 제조 가능성, 일상 사용에서의 강건함임

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기술 맥락

• 이 프로젝트의 기술적 선택은 성능 좋은 컴퓨터를 작게 만드는 게 아니라, 카드처럼 휘고 눌리는 물체 안에서 작동하는 컴퓨터를 만드는 거예요. 그래서 칩 성능보다 두께, 배터리 보호, 납땜 피로, 배선 변형이 더 중요한 제약이 돼요.

• ESP32-C3를 고른 이유는 최저전력이라서가 아니라 개발과 검증이 쉽기 때문이에요. 프로토타입 단계에서는 와이파이, 아두이노 생태계, 구하기 쉬운 부품이라는 장점이 전력 효율 손해를 이길 때가 많거든요.

• 플렉스 피시비를 직접 만든 것도 단순 취미가 아니에요. 수 주씩 기다린 뒤 작은 설계 실수를 발견하면 반복 속도가 너무 느려져서, 제작자는 3D 프린터와 포토레지스트로 리소그래피에 가까운 공정을 직접 구성했어요.

• 가장 흥미로운 설계는 강하게 버티는 대신 응력을 피하는 방식이에요. 큰 부품을 섬처럼 두고 힘이 주변으로 지나가게 만들면, 카드가 휘어도 납땜부와 얇은 배선에 직접적인 피로가 덜 쌓여요.

• 배터리는 용량만 보면 30~50밀리암페어시라 작아 보이지만, 이 두께에서는 압박과 보호가 더 큰 문제예요. 그래서 더 얇고 넓은 배터리와 스테인리스 보호층을 조합하려는 방향이 나오는 거예요.