구리 도금 프로젝트: 아두이노 우노로 만드는 스마트 전기분해 시스템

부품 및 소모품

부품	수량
Arduino UNO	1
릴레이 (범용)	1
SparkFun 12mm 푸시버튼 스위치	1
LED (범용)	2
100Ω 저항	2
악어 클립	1세트
버킷 (양동이)	1
수족관용 에어 펌프	1
벅 컨버터 (강압 컨버터)	1
구리 파이프	1
황산구리 (CuSO₄)	1
증류수	1
Elegoo 스타터 키트	1
전도성 페인트	1

필요한 도구 및 장비

• 3D 프린터 (범용)

프로젝트 개요

전기분해(Electroplating)는 전류를 이용해 용해된 금속 양이온을 환원시켜 전극 위에 얇고 균일한 금속 피막을 형성하는 공정입니다.

전기분해의 목적

• 내식성 향상
• 기계적 특성 개선
• 심미성 - 멋져 보임 :)

이 시스템은 황산구리 전해액이 담긴 버킷과 구리 파이프(양극)를 사용해 금속 물체(음극)에 도금합니다.

전해액 준비

황산구리와 증류수를 혼합해 전해액을 만듭니다. 비율에 따라 전도도와 도금 속도가 달라집니다. 처음에는 황산구리 1온스(약 28g) : 증류수 2컵(약 470ml) 비율로 시작했습니다.

설치 구성

Tinkercad로 설계한 3D 프린팅 클립으로 구리 파이프를 버킷 측면에 고정하고, 에어 펌프 튜브를 파이프 안으로 넣어 전해액 바닥까지 닿게 했습니다. 이는 도금 중 전해액을 교반하는 역할을 합니다. 음극을 욕조 중앙에 매달 수 있는 마운트도 3D 프린팅했습니다.

아두이노 제어부

아두이노 우노와 릴레이를 사용해 전해액 전원을 제어합니다. 기본 설정은 10초 통전, 1초 차단 주기로 반복되며, 스케치에서 조절 가능합니다. 간단한 버튼 스위치로 도금 공정을 시작/정지할 수 있습니다.

코드: 전기분해 제어 (ElectroToggle)

/* Electroplating
 * 릴레이 설정된 시간만큼 on/off 토글
 * 전원 스위치 인터럽트로 릴레이 사이클링 토글
 */
const int powerSwitch = 2;
const int bathLed = 6;
const int relay = 7;
const int powerLed = 13;
long onTime = 10000;
long offTime = 1000;
volatile bool isActive = false;

void turnOn() {
  digitalWrite(relay, HIGH);
  digitalWrite(bathLed, HIGH);
}

void turnOff() {
  digitalWrite(relay, LOW);
  digitalWrite(bathLed, LOW);
}

void toggleState() {
  isActive = !isActive;
  digitalWrite(powerLed, isActive);
}

// 탈출 로직이 포함된 딜레이
void await(long timeToWait) {
  for(int j=0; j<timeToWait; j++) {
    delay(1);
    if(isActive == LOW) return;
  }
}

void setup() {
  pinMode(relay, OUTPUT);
  pinMode(powerLed, OUTPUT);
  pinMode(powerSwitch, INPUT);
  digitalWrite(powerSwitch, HIGH); // 풀업
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(powerSwitch), toggleState, FALLING);
}

void loop() {
  while(isActive) {
    turnOn();
    await(onTime);
    turnOff();
    await(offTime);
  }
}

전원으로는 4S 리포 배터리와 벅 컨버터를 사용해 전압을 조절했습니다. 벤치 파워 서플라이가 없어서 대체한 것인데, 다양한 전압에서 테스트해 최적 조건을 찾을 계획입니다.

작동 테스트

먼저 동전으로 테스트했습니다. 약 3V에서 600mA 전류가 흐르며, 5~10분 만에 도금이 잘 되는 것을 확인했습니다.

이후 전도성 페인트를 구해 3D 프린트 출력물에 도포해 도금을 시도했습니다. 첫 시도는 늑대 반지였는데, 페인트 도포가 부족해 도금 속도가 느렸습니다(약 4시간 소요). 이후 페인트를 두껍게 발라 다시 시도했으나, 여전히 미세 조정이 필요해 보입니다.

특별 감사

Elegoo에서 Super Starter Kit을 후원해 주셨습니다. 아두이노 우노, 프로토타입 보드, 브레드보드, 릴레이, 저항, LED, 버튼 스위치, 점퍼 와이어 등 프로젝트에 필요한 거의 모든 부품이 들어 있습니다.

킷 구매: 아마존 링크

회로도

3D 프린팅 파트

버킷용 구리 파이프 고정 클립과 음극 고정 클립