3D 프린터 베드 레벨링 센서 추천: 정밀도·내구성·범용성 비교

저처럼 몇 번 출력할 때마다 수동으로 베드 레벨링을 해야 하는 게 지겹다면(사실 제대로 업그레이드하면 한 달에 한 번 정도로 줄일 수 있지만), 베드 레벨링 센서 장착을 고려해보세요!

종류가 몇 가지 있는데, 이 글에서 각 센서 종류를 다루고 어떤 것이 더 범용적이고 정밀하고 내구적인지 개요를 드리겠습니다. 또 제가 생각하는 대부분의 사용자에게 최적인 선택도 제안하겠습니다.

그럼 바로 시작하겠습니다!

자동 베드 레벨링의 기능

3D 프린터 베드는 보통 많은 출력을 거치며 레벨 상태를 유지하지 못하므로, 가끔씩 수동으로 다시 레벨링해야 합니다. 이는 엔더 3(Ender 3) 같은 저가형 프린터에서 흔히 발생하며, 레벨링 나사를 교체해 베드가 레벨 상태를 유지하는 기간을 늘릴 수 있지만, 그래도 주기적으로 수동 조정이 필요합니다.

베드가 제대로 레벨링되어 있는 것은 첫 레이어가 제대로 붙게 하는 데 가장 중요한 요소입니다. 첫 레이어를 잘 잡는 것이 출력 성패를 가르기 때문입니다.

다행히 일부 프린터에는 자동 베드 레벨링 기능이 내장되어 있어, 새 출력을 시작할 때마다 프린트 베드와 노즐 간 거리를 자동으로 완벽한 높이로 설정해줍니다. 덕분에 모든 출력이 베드에 잘 붙으면서도 과도하게 눌리지 않습니다.

이 자동 레벨링 기능이 있는 3D 프린터에는 프린트 헤드 끝 근처에 센서가 있어, 출력 시작 전 베드와 노즐 사이 거리를 특정 지점들에서 측정합니다.

프린터는 이 정보를 이용해 노즐과 베드 간 거리를 전체 면적에 걸쳐 조정해 일종의 '지형도'를 만들고, 빌드 표면을 더 일관되게 따라가도록 노즐의 Z 위치를 보정합니다.

이 기능이 없는 프린터라도 직접 센서를 설치하면 다시는 수동으로 베드 레벨링을 할 필요가 없습니다.

자동 베드 레벨링은 빌드 플레이트가 약간 휘어진 경우에도 큰 도움이 됩니다. 많은 프린터에서 흔한 케이스인데, 휘어진 정도에 따라 노즐을 올리거나 내려 보정해주기 때문입니다.

센서 종류

자동 베드 레벨링 센서는 모양, 크기, 가격이 제각각입니다. 각 센서 종류별 기술 원리를 이해하고 장단점을 비교해 본인에게 가장 적합한 옵션을 찾아보겠습니다. 일부는 대부분의 빌드 표면에서 잘 작동하지만, 일부는 그렇지 않으니까요.

정전 용량식(Capacitive)

정전 용량식 센서는 비접촉식으로, 센싱 면이 물체 근처에 놓일 때 정전 용량(커패시턴스, 즉 커패시터가 보유할 수 있는 에너지량) 변화를 측정해 작동합니다.

정전 용량식 센서는 가장 빠른 센서 중 하나이며, 금속·비금속 표면뿐 아니라 유리 같은 투명 표면에서도 작동합니다. 공기보다 유전율이 큰 표면이라면 무엇이든 감지할 수 있기 때문입니다.

단점은 온도, 습도, 빌드 표면 종류 변화에 매우 민감하다는 점입니다. 이 세 가지 중 하나라도 살짝 변하면 감지 거리에 영향을 줘 베드 레벨이 틀어집니다.

저는 99% 유리 표면으로 출력하므로 이 센서가 저한테 잘 맞지만, 빌드 표면을 자주 교체해야 한다면 이 센서는 추천하지 않습니다.

유도식(Inductive)

유도식 센서는 비접촉식으로 전기 유도 원리로 작동합니다. 간단히 말해 자기장을 생성하는데, 센싱 면이 금속 물체 근처에 가면 자기장이 변합니다(이름에서 알 수 있듯 금속 표면에서만 작동합니다).

정전 용량식 센서와 마찬가지로 유도식 센서의 Z 오프셋도 온도와 습도 변화에 따라 보정해야 하므로, 인클로저 사용은 권장되지 않습니다. 하지만 프린터를 개방된 공간에서 돌린다면 유도식 센서도 꽤 잘 작동합니다.

물리 홀 이펙트 센서(Physical Hall Effect Sensor)

물리 홀 이펙트 센서는 수축 가능한 플라스틱 플런저 핀(자석 내장)과 홀 이펙트 센서로 구성됩니다.

표면을 감지하려면 실제로 물리적으로 접촉해야 하며, 이때 플라스틱 핀이 수축하면서 자기장 변화가 발생합니다. 이 변화를 홀 이펙트 센서가 감지해 전압으로 표현합니다.

이 센서는 온도와 습도 변화에 영향을 받지 않지만, 기계적 움직이는 부품이 있어 앞의 두 센서보다 상당히 느립니다. 하지만 구조가 극도로 단순해 고장이나 파손 가능성이 낮고, 플라스틱 프로브도 구부러지도록 설계돼 수명이 깁니다.

BLTouch가 이 유형 센서이며, 모든 표면에서 작동하고 온도 영향을 안 받아 인기가 높습니다. 대부분의 사용자에게 이 구성을 강력 추천합니다.

IR 센서(Infrared)

적외선(IR) 센서는 주변 환경의 적외선 복사를 측정·감지하는 전자 장치입니다. 물체가 센서에 가까워지면 LED에서 나온 적외선이 물체에 반사돼 수신기에서 감지됩니다.

소형 비접촉식 센서로 금속·비금속 표면의 결함을 감지할 수 있고 유리 표면에서도 작동하지만, 무광 백킹이 권장됩니다.

정전 용량식·유도식 센서와 달리, 이 센서는 백플레이트까지의 거리가 아닌 유리 베드 최상면까지의 높이를 측정합니다. 델타 프린터의 이펙터 아래처럼 공간이 제한된 곳에 쓰기 이상적입니다.

피에조 센서(Piezo Sensor)

피에조 센서는 물리 홀 센서처럼 접촉식 센서로, 노즐 자체에 부착하거나 프린트 베드 아래에 설치할 수 있습니다(주로 델타 프린터에 쓰이며 훨씬 덜 일반적).

압전 효과(특정 고체 물질이 압력을 받을 때 생기는 전기 전하) 원리로 작동하며, 이는 압력에 비례하는 전압으로 측정됩니다.

피에조 센서는 매우 정밀하고 정확하며, 특히 핫엔드 장착형이 그렇습니다. Printbite, PEI, Buildtak, 유리, 알루미늄 등 어떤 출력 표면에도 사용할 수 있습니다.

Duet3D 스마트 이펙터

Duet 3D 스마트 이펙터는 델타 프린터 전용으로, 프린터의 핫엔드를 Z 프로브로 사용해 노즐과 베드 간 거리를 정확하게 계산하며 표면 결함도 보정합니다.

핫엔드 구성 요소(서미스터, 팬, 히터 카트리지)의 배선도 단순화해줍니다.

어떤 센서가 더 정밀한가?

정전 용량식, 유도식, 물리 홀 이펙트 센서는 전반적 정밀도 면에서 꽤 비슷하며, 정전 용량식이 약간 떨어집니다. Duet 3D 스마트 이펙터, IR 센서, 핫엔드 장착형 피에조 센서가 약간 더 정밀하며, 그중 핫엔드 장착형 피에조가 가장 정확합니다.

하지만 Duet 3D 스마트 이펙터는 델타 프린터만 호환되므로, 카르테시안이나 코어 XY 프린터를 쓰신다면 사용할 수 없습니다.

방금 말했듯 정전 용량식 센서는 목록 중 정밀도가 가장 낮아 정밀도가 중요하다면 추천하지 않습니다.

하지만 저는 물리 홀 이펙트 센서(BLTouch 등)를 가장 추천합니다. 빌드 표면이 유리든 자성이든 상관없이 기계식 프로브로 거리를 측정하므로 가장 범용적이기 때문입니다.

프로빙 속도

유도식과 정전 용량식 센서가 프로빙 속도가 가장 빠릅니다. 둘 다 비접촉식이라 출력 베드와 물리적으로 접촉하며 위아래로 움직일 필요가 없기 때문입니다.

내구성

모든 센서가 꽤 내구적입니다. 이론적으로는 물리 홀 이펙트 센서처럼 움직이는 부품이 있는 것들이 마모로 고장 날 확률이 더 높지만, 실제로는 메커니즘이 극도로 단순하고 프로브가 부러지지 않고 휘도록 설계돼 매우 내구적입니다.

제 생각엔 프린터를 교체할 때가 오기 전에 자동 베드 레벨링 센서를 교체해야 할 일은 거의 없을 겁니다.

범용성?

물리 홀 이펙트 센서가 정전 용량식·유도식 센서보다 더 범용적입니다. 모든 표면을 감지할 수 있고 Z 오프셋이 온도·습도 변화에 영향을 받지 않기 때문입니다.

Duet 3D 스마트 이펙터, 핫엔드·베드 장착형 피에조 센서를 제외한 모든 센서는 별도 Z 프로브를 가집니다. 노즐과 Z 프로브의 상대적 높이가 XY 평면 이동 중 프린트 헤드 기울기에 따라 달라지면, XY 위치에 따른 트리거 높이의 가상 변이가 생깁니다. Z 프로브를 노즐에 최대한 가깝게 장착해 이 효과를 최소화하세요.

IR 센서는 가볍고 작아 노즐에 더 가깝게 장착할 수 있어 이점이 있습니다.

유리 베드에 최적인 자동 베드 레벨링 센서

물리 홀 센서는 일반적으로 유리 베드나 기타 비금속 표면(금속 표면에서도 매우 잘 작동)에 가장 적합합니다. 기계식 프로브로 노즐과 베드 간 거리를 측정하기 때문입니다. 대부분의 센서가 유리 베드에서 잘 작동하지만, 유도식 센서는 유리를 감지할 수 없어 예외입니다.

EZABL

EZABL은 메인보드와 전기적 절연, 열폭주 보호, 제로 온도 드리프트 기능을 제공하는 정전 용량식 센서입니다. 금속·비금속·투명 표면 모두 작동합니다. 65달러로 좀 비싸지만 추가 비용만큼 가치가 있을 수 있습니다.

단점 두 가지: 센서 마운트를 별도 구매하거나 직접 출력해야 하고, 펌웨어 업데이트 시 아두이노 IDE로 프린터 USB 포트를 통해 업로드해야 합니다. 하지만 숙련된 메이커라면 문제가 안 되며, 현재 가장 문서화와 지원이 잘 된 센서 중 하나입니다.

BLTouch

BLTouch는 기계식 센서로, 특히 엔더 3용으로 가장 인기 있는 자동 베드 레벨링 센서입니다. 신형 버전은 다음 세 부분으로 구성됩니다:

온보드 마이크로컨트롤러
솔레노이드 스위치
물리 푸시 핀

구형은 홀 이펙트 센서를 썼지만, 신형은 마이크로컨트롤러와 솔레노이드 스위치를 조합해 푸시 핀이 수축할 때 표면을 감지합니다. 금속·비금속·투명 표면 모두 감지합니다(기계식이라 당연하지만, 확실히 아시라고 언급). 가격은 약 50달러로 초보자도 설치하기 쉽고, 온라인에 설치 가이드 영상이 많습니다.

UPtanium 레벨링 키트

UPtanium 자동 베드 레벨링 키트는 두 장점을 합쳤습니다. EZABL처럼 정전 용량식이면서 BLTouch처럼 초보자도 설치하기 쉽습니다. 전기적 절연이 되고 금속·비금속 표면 감지 가능합니다. 가격은

단점은 약 65달러에 판매된다는 점입니다.

한 가지 중요한 고려사항

Z 프로브가 노즐과 분리되어 있는 경우(스마트 이펙터, 핫엔드·베드 장착형 피에조 제외), 프린트 헤드가 XY 평면 이동 중 기울면 노즐과 Z 프로브의 상대 높이가 기울기에 따라 변해, XY 위치에 따른 트리거 높이의 가상 변이가 발생합니다.

Z 프로브를 노즐에 최대한 가깝게 장착하면 이 효과를 줄일 수 있지만, Z 프로브가 제대로 설치되었는지 최대한 확실히 하세요.

결론

대부분의 사람, 특히 3D 프린팅 입문자나 전자·프로브 설치 지식이 부족한 분들께는 BLTouch를 추천합니다. 많은 사람들이 검증한 그냥 작동하는 장치입니다. 게다가 설치가 나머지보다 훨씬 쉽습니다!

이 정보가 유용했길 바랍니다!

좋은 하루 되세요!