갤럭시 Z 플립 ‘하이드어웨이 힌지’ 기술 해부 ① 듀얼 CAM 메커니즘

모바일 기술의 한계를 넘어선 삼성전자의 ‘갤럭시 Z 플립(Galaxy Z Flip)’은 폴더블 카테고리를 새롭게 그려나가고 있다. 완전히 접히고, 완전히 펼쳐지는 단순한 폴딩 경험을 넘어 여러 각도로 펼쳐 세울 수 있어 셀피 촬영부터 영상통화까지 별도의 거치대 없이 즐길 수 있다. 다양한 각도로 접어 적당한 곳에 놓기만 하면 편리한 핸즈프리 사용성을 경험할 수 있게 된 것. 이처럼 차원이 다른 사용자 경험의 뒤에는 삼성전자만의 혁신적 기술인 ‘하이드어웨이 힌지(Hideaway Hinge)’가 숨어 있다.

‘힌지(hinge)’는 이음새∙경첩이라는 사전적 의미를 지녔다. 대부분 문을 열고 닫는 데 쓰이는 단순한 부품 정도로 인식하지만, 갤럭시 Z 플립의 하이드어웨이 힌지는 더 많은 것을 담고 있다. 갤럭시 Z 플립의 뼈대를 이뤄 몸체를 한층 견고하게 잡아주는 것은 물론, 사용자 경험 차원에서도 새로운 가능성을 열어주는 핵심적인 역할을 하기 때문. 말 그대로 ‘혁신’을 상징하는 중요한 장치다.

하이드어웨이 힌지의 설계 작업은 결코 쉽지 않은 과정을 거쳤다. 몇 차례 큰 문제들을 만난 개발진은 이를 극복해가며 최적화된 제품 구현에 심혈을 기울였다. 첫 번째 숙제는 바로 견고함과 사이즈. 매끄러운 사용 경험을 제공하면서도 튼튼한 힌지를 개발하되, 콤팩트한 제품 디자인을 헤치지 않도록 아주 작은 사이즈와 정교함을 확보해야 했다. 두 번째는 이물질 문제로, 먼지나 모래 같은 외부 이물질이 힌지와 제품 본체 사이의 틈을 통해 유입되는 것을 최소화 해야 했다.

이 두 가지를 한 번에 해결한 특허 기반 기술의 결정체가 바로 하이드어웨이 힌지다. 삼성전자 뉴스룸에서 갤럭시 Z 플립 하이드어웨이 힌지를 구성하는 기술의 원리와 핵심을 두 편의 기획 기사로 소개한다.

하이드어웨이 힌지의 뼈대, 듀얼 CAM 메커니즘

능선(ridge) 형태의 듀얼 CAM 메커니즘은 하이드어웨이 힌지의 핵심 기술이다. 이 기술을 통해 단계별로 각도 조절이 가능한 폴딩 기술을 구현, 마치 노트북을 여닫을 때처럼 다양한 각도로 펼쳐 세워 사용할 수 있는 경험을 완성한 것. 마치 켜고 끄는 두 가지 옵션만 가능했던 전구 스위치가 조광기(dimmer)로 업그레이드돼, 밝기를 세밀하게 제어할 수 있도록 진화한 것과 같다.

놀라울 정도로 작고 정교한 디자인도 듀얼 CAM 메커니즘을 완성하는 중요한 요소이다. 덕분에 하이드어웨이 힌지는 한 손에 쏙 들어올 크기의 폼 팩터로 이루어진 갤럭시 Z 플립의 매끄러운 디자인을 고스란히 살리면서도, 제 역할을 묵묵히 해낼 수 있었다.

듀얼 CAM 메커니즘의 작동 원리는 아래 이미지를 통해 쉽게 이해할 수 있다.

갤럭시 Z 플립 하이드어웨이 힌지 작동원리

듀얼 CAM 메커니즘은 힌지의 양 끝에 각각 위치한 두 개의 캠 구조로 구성된다. 하나의 캠 구조는 아래 위로 맞물려 있는 능선 형태의 캠 멈춤쇠(CAM detent) 두 개와 캠의 움직임을 지지하는 스프링으로 이루어져 있다.

1) 완전 접힘: 디바이스가 완전히 접혀 있는 상태에서도 스프링이 계속 캠을 밀어내는 힘을 작용시키면서 더욱 견고하고 안정감 있는 닫힌 상태를 유지하게 한다.

2) 접힘 → 펼침: 완전히 접혀있던 디바이스를 펼치면, 상부 캠이 하부 캠의 능선을 따라 위로 올라가기 시작한다. 두 캠의 평평한 표면이 만날 때 표면 간 마찰력이 증가함에 따라 디바이스가 75~115도^[1] 사이에서 스스로 열린 상태를 유지할 수 있게 한다.

3) 펼침: 평평한 표면이 맞물리는 단계를 넘어 상부 캠이 하부 캠의 반대편 경사면을 미끄러져 내려가면서 디바이스가 완전히 펼쳐진다. 이때도 스프링은 계속 캠을 밀어내는 힘을 통해 장력을 발생시켜 디바이스가 더 견고하게 180도 펼쳐진 상태를 유지할 수 있게 한다.