1. 일반명사로서
마블마신(Marble Machine)이란, 쇠구슬을 위에서 아래로 정해진 경로에 따라 흘려내려보내고, 바닥에 내려온 구슬을 다시 끌어올려 계속 순환하게 만든 장치를 말한다. 기능적인 역할이 있는 것은 아니고 눈으로 보고 즐기는 장난감 같은 물건. 매우 다양한 제작 사례들이 있다. 아래의 영상은 그 중 한가지.2. 고유명사로서
마틴 몰린(Martin Molin)이라는 스웨덴 출신 아티스트가 설계/제작한 대형 오르골. 그는 Wintergatan(빈테르가탄: 은하수[1])이라는 이름의 밴드 활동을 하며, 밴드와 동명의 유튜브 채널을 운영하는 유튜버이다. [2]2.1. 1세대 마블머신
위의 마블머신 연주 영상은 2016년 3월에 유튜브에서 공개되었다. 구슬이 떨어지면서 비브라폰과 드럼등을 연주한다. 모든 부분을 앰프에 연결할 수 있으며 심지어 베이스 기타 까지 달려있다. 연주할 때는 직접 사람이 돌린다. 컵받침과 종이조각 아래에 피에조 마이크를 달아 드럼 소리처럼 들리게 하고,[3] 베이스 기타는 타이밍에 맞춰 코드를 짚어주면 구슬이 줄을 때려서 연주하는 반자동 방식이다. 레버 조작을 통해 멜로디/베이스/드럼 파트를 개별적으로 활성화/비활성화할 수 있으며 프로그래밍 휠의 핀 배열을 바꾸는 것을 통해 연주곡을 바꿀 수도 있다.[4] 동영상에서 연주하는 곡은 오르골과 동명의 'Marble Machine'이라는 자작곡이다. 참고로 크랭크를 한번 돌리면 4/4박자 기준으로 1박자(4박)가 연주되기때문에 연주되는 곡의 BPM과 크랭크의 RPM이 완전히 일치하며, 프로그래밍 휠이 한 바퀴 돌면 64박자(256박)가 연주된다.[5]
오르골 박물관에 전시했다가 현재는 제작자에게 돌아왔으나, 원래부터 결함이 많은 상태[6]로 자주 옮겨서 그런지 연주할 수 있는 상태는 아니라고 하며, 제작자도 후속 버전에 매달리면서 수리는 포기한 것으로 보인다.
2.2. 2세대 마블머신 : 마블머신X (MMX)
▶ 개요
마블머신X, 속칭 MMX라 명명된 2세대 머신은 2017년 1월 프로젝트 기획이 시작되어 제작 과정이 매주 Wintergatan 유튜브에 업로드 되었다. 구성은 전작과 유사하게 비브라폰 음계 11 + 베이스 4 + 드럼 4로 구성되어 있으나, 라인당 구슬이 1채널이었던 전작과 달리 라인당 구슬 채널을 2중화하여 총 38개의 구슬 채널을 갖고있다. 덕분에 32분음표와 같은 빠른 연타[7]를 연주할 수 있게 되었다.
거의 혼자서 설계/제작을 모두 했던 1세대 머신과 달리, MMX는 세부적인 부품들에서 많은 전문 기계/가공 분야의 전문가들의 도움을 받았다. (물론 직접 제작한 부품의 수도 어마어마하다) 유튜브를 통해 자신의 설계 컨셉, 필요한 부품의 기본 도면과 요구사항을 제시하면 각 전문분야의 구독자들이 이를 구현하여 마틴에게 제공하는 방식이다.
▶ 제작 과정에서의 개량점2019년 11월(상기영상)에는 연주가 가능한 수준까지 완성도가 올라갔으며 구동부의 전동화, 구슬 회수 시스템의 개량, 구슬 배분기의 재설계, 구슬 게이트의 재설계 등 개량을 계속해 나깄다.
▶ 제작 중단2021년 7월 유튜브 채널 업데이트가 돌연 중단되었다. 2개월 뒤인 2021년 9월, 제작자인 마틴은 프로젝트가 실패했다고 선언하고 MMX 개발을 중지했다. 실패 요인 분석 보고 영상을 통해 그런 결정을 내린 배경을 채널 구독자들에게 알렸는데, 보여주기 위한 요소에 치중한 나머지 과도한 기능을 넣으려 들었고, 자신의 능력을 과대평가하여 엔지니어링적 어려움을 무시했다는 것이 요지. 4년 반에 걸쳐 기계가 꾸준히 완성도가 올라온 것을 봐온 구독자들 사이에서는 이 결정을 이해하기 어렵다는 반응이 많았다. 1세대 머신에 비하면 엔지니어링적으로 비약적인 향상이 있었으며 머신의 완성도도 실제 연주가 가능한 수준이었고, 지속된 개량으로 신뢰성도 많이 향상된 상태였기 때문이다.
하지만 겉으로 보이는 부분 외의 결함이 있을 가능성도 있다. 확실히 그의 말대로 연주만 놓고 불필요해 보이는 거대한 유성기어가 박혀있는 데다가 구슬을 옮기기 위한 왕복 기구에서 상당한 소음이 발생한다. 실제 영상에서도 1세대와 달리 기어와 구슬 소음이 크게 나는 것을 알 수 있다. 이런 잡음은 어느정도 필터링해서 처리할 수는 있겠지만 악기로서는 치명적인 결함이다. 게다가 이 둘의 특징은 시각적으로는 보기 좋다는 것이고 다른 안정적인 구조로 대체 가능하다는 것이다.이후로도 한동안 유튜브 채널은 업데이트 중단되었다.
하지만 겉으로 보이는 부분 외의 결함이 있을 가능성도 있다. 확실히 그의 말대로 연주만 놓고 불필요해 보이는 거대한 유성기어가 박혀있는 데다가 구슬을 옮기기 위한 왕복 기구에서 상당한 소음이 발생한다. 실제 영상에서도 1세대와 달리 기어와 구슬 소음이 크게 나는 것을 알 수 있다. 이런 잡음은 어느정도 필터링해서 처리할 수는 있겠지만 악기로서는 치명적인 결함이다. 게다가 이 둘의 특징은 시각적으로는 보기 좋다는 것이고 다른 안정적인 구조로 대체 가능하다는 것이다.이후로도 한동안 유튜브 채널은 업데이트 중단되었다.
2.3. 3세대 마블머신 : 마블머신3
마틴은 MMX를 폐기하고, 2022년 3월부터 완전히 바닥부터 새롭계 설계한 3세대 머신을 개발하기 시작했다. 유튜브의 부계정에서 라이브를 통해 CAD수준에서 마블머신3의 초기 컨셉 검토를 진행했다.초기 컨셉 검토 후 한동안 공백기를 가진 뒤 (스튜디오를 이사하는 등의 변화가 있었다,) 2022년 10월부터 유튜브 주계정을 통해 다시 구체적인 제작이 이루어지기 시작했다. 마틴은 마블머신3 제작 로드맵을 다음과 같이 설정하고 각 요소의 설계 및 검증을 진행중에 있다.
- 구슬 게이트
- 프로그래밍 실린더
- 동력 입력 프로토타입
- 구슬 순환
- 레버
- 음질
- 2차 프로토타입
- 풀 머신
- 앨범
- 월드 투어
2024년 1월에는 개발 초기 컨셉을 조금 더 구체화한 형태로 모듈화 컨셉을 제시했다. 1,2세대 머신과 다르게 드럼 연주부와 멜로디 연주부가 프로그래밍 휠 레벨부터 완전하게 분리되었다. 동력부가 중앙에 놓이고 왼쪽은 드럼, 오른쪽은 멜로디 연주부가 위치하며, 각각 구성품들은 완전한 모듈화 설계를 하여 블록별로 분해/재조립할 수 있도록 했다. 결과적으로 크기는 상당히 커지게 되지만, 신뢰성과 정비성이 확실하게 담보될 것으로 예측된다. 마틴은 월드 투어를 목표로 하고 있기 때문에 장치의 운송/설치/조정을 위해서 이런 모듈화 설계에 개발 초기부터 많은 노력을 기울이고 있는 것으로 보인다.
2.3.1. 구슬 게이트
구슬 게이트 설계 및 검증이 2022년 11월 ~ 12월에 걸쳐 진행되었다. 마틴은 새로운 구슬 게이트의 갖춰야 할 품질 속성으로 타이밍 정확성, 낙하점의 정밀도, 백스트로크 타이밍, 반복성, 신뢰성의 5가지 항목을 정하고 설계/검증/설계 수정을 반복하여 설계를 확정했다.3세대 머신의 구슬 게이트는 3D 프린팅을 적극 활용하여 단일 부품이 여러 기능을 함께 수행할 수 있도록 설계한 결과, 2세대 머신에 비해 혁신적인 개선이 있었다. 게이트를 구성하는 부품 수는 124개->32개로 감소, 소재 종수는 14종 -> 1종으로 감소 (볼트 제외), 제작 공정 단계는 157단계 -> 6단계로 감소, 공간 용적도 30만 -> 576 세제곱 센티미터로 감소하는 등, 모든 면에서 단순화, 최적화가 이루어졌으며, 성능도 2세대에 비해 상기의 품질 속성 (타이밍 정확성, 낙하점의 산포, 신뢰성 등)면에서 크게 향상되었다.
2.3.2. 프로그래밍 실린더
2023년 1월, 새로운 프로그래밍 실린더의 컨셉 검토 및 실증 테스트를 진행했다. 프로그래밍 부분을 구현하기 위한 요소 설계를 프로그래밍 핀, 프로그래밍 실린더, 속도와 유지시간, 리더의 작동 소음 저감, 프로파일 표현[8]으로 설정하고 설계 컨셉의 프로토타입 제작과 검증을 완료했다.1세대 머신은 레고 테크닉스의 홀과 핀을 이용했는데 부품간 간격(=음표 연주 시점의 편차)가 수공 작업에 좌우되는 문제가 있었다. 2세대 머신은 밀링 가공으로 구멍을 낸 두꺼운 플라스틱 보드에 금속제 핀을 끼우는 방식인데, 제작시 보드를 휘어서 실린더에 고정해야 하는 제작 공정의 어려움, 조립시 판과 판사이의 유격을 관리하지 못하면 판이 이어지는 부분에서 음표 연주 간격이 틀어지는 문제, 핀을 박고 빼기가 힘들어서 재프로그래밍(=연주곡 변경)이 어려운 문제가 있었다.3세대 머신에서는 프로그래밍 실린더 회전 방향으로 가변적인 길이를 갖는 3D 프린팅제 클립을 끼워넣는 방식을 고안하여 적용했다. 클립 길이와 클립의 프로파일만 조정하면 연주 시점을 자유자재로 조정할 수 있고, 손으로 클립을 빼고 끼울 수 있어 리프로그래밍도 용이할 것으로 보인다.
새로 설계한 리더[9] 역시 3D 프린팅으로 제작되었는데, 스크류를 사용하여 타이밍 튜닝을 간단히 할 수 있고,[10] 프로그래밍 핀과의 접촉부에 펠트천을 대서 접촉 소음도 줄였다. 또한 중력의 힘만으로 리더가 원위치되로록 하여 작동 소음을 줄였다.[11]
2세대 머신까지는 리더와 게이트 사이가 강체로 연결되어 있었으나, 3세대 머신은 자전거 브레이크 케이블을 사용하여 힘을 전달하는 방식으로 바뀔 예정. 2022년 2월 초에는 이 설계 컨셉에 대한 작동 신뢰성과 타이밍 산포 검증을 마쳤으며 케이블을 사용함으로 해서 각 요소의 위치 결정에 상당한 자유도를 가져올 수 있을 뿐 아니라 설계 요소별 수정/개량도 용이해질 것으로 보인다.
2023년 4월에는 새로운 교체식 프로그래밍 휠의 개념을 제안하고 축소 모형을 만들어 구현 가능성을 초기 검토했다. 1,2세대 머신에서 연주 곡 교체를 위한 재프로그래밍이 무척 어려웠다는 점을 극복하고, 투어 연주에서 여러 곡을 연주할 수 있도록 하기 위해 핀이 세겨진 껍데기를 교체하는 방식을 채택했다. CNC 머신등을 사용하여 사전에 연주곡별로 여러 개의 껍데기를 미리 제작해놓고, 원터치로 껍데기 고정을 해제한 뒤 이를 벗겨내고 새 껍데기를 붙이는 방식이다. 껍데기를 벗긴 상태에서는 핀부품을 손으로 끼우고 빼는 방식으로 매뉴얼 프로그래밍도 할 수 있다. 영상링크
2.3.3. 동력 입력 프로토타입
2023년 6월 현재까지는 안정된 회전을 전달하기 위한 플라이 휠, 그리고 과도한 토크가 걸릴 때 머신이 손상되는 것을 막기 위해 일정 이상의 토크가 전달되지 않도록 하는 토크 리미터의 설계를 진행중에 있다.[12] 또한 1세대 머신에서는 동력원을 사람이 손으로 돌리는 수동, 2세대 MMX에서는 페달을 밟는 수동 -> 모터를 이용한 자동으로 동작하게 했으나, 3세대 머신에서는 정확한 연주 타이밍을 위해 최대한 일정한 토크를 얻을 수 있는 무게추 방식[13]을 적용하기로 하고 기본 컨셉을 검증 중에 있다.2023년 12월에는 회전 속도의 편차를 줄이기 위한 거버너(governor) 설계를 검증했다. 고전적인 축음기에 적용된 거버너 설계를 응용하여 입력되는 동력의 토크 변화에도 출력되는 회전수는 편차를 줄일 수 있는 설계를 적용했다. 관련영상
2.3.4. 구슬 순환
2.3.5. 레버
2.3.6. 음질
2.3.7. 2차 프로토타입
2.3.8. 풀머신
2.3.9. 앨범
2.3.10. 월드 투어
[1] 원래는 스웨덴어로 은하수를 뜻하는 'vintergatan'을 밴드명으로 사용했으나 모종의 사유로인해 발음이 비슷한 현재 명칭으로 변경되었다.[2] 2024년 5월 현재 구독자 수는 260만명에 달한다.[3] 스네어드럼은 스네피대신 쌀알을 사용했다.[4] 다만 곡 변경은, 상당한 작업 공수가 필요하다.[5] 영상의 곡은 147 BPM.[6] 구슬이 쉽게 흘러나오는 문제를 갖고 있다. 상단의 영상을 직접 보면, 연주 후 많은 구슬들이 바닥에 흩뿌려져 있는 것을 실제로 확인할 수 있다. 그 외에도 작동 불량으로 연주가 실패할 가능성도 높은 상태. 위의 영상도 완주 실패로 인해 여러 번 다시 찍었다고 하며 업로드 된 영상조차도 완벽하지는 못해서 아무런 조작도 없이 크랭크만 돌리고 있던 도중에 몇 초 동안 소리가 나지 않는 증상이 한번 발생한다. 플라이휠을 정지 후 수동 간주 구간이 끝난 뒤 크랭크를 재조작하고나서 베이스 기타가 나오기 시작하고, 2분39초 시점에서 하이햇 채널을 개방하지만 2분34초 시점에서 킥드럼 채널을 추가로 개방할 때까지 하이햇 소리가 제대로 들리지 않는다.[7] 2개의 채널에서 시차를 갖고 연속으로 구슬을 떨어뜨리는 방식[8] 하이햇의 여닫힘, 비브라폰의 유지 페달 등[9] reader. 프로그래밍 핀이 걸리며 게이트 개폐로 이어지게 하는 부품.[10] 2세대 머신에서는 타이밍 튜닝을 하려면 리더의 조립부 뒤에 두께를 달리하는 얇은 판을 분해/교체/재조립하는 노가다를 해야 했다.[11] 2세대 머신에서는 리턴 스프링을 사용했기 때문에 작동 소음이 심했다.[12] 토크 리미터는 2세대 머신인 MMX에서 이미 구현한 바 있다. 영상링크 (2분46초부터)[13] 중세 종탑의 시계 동력원으로 사용되는 방식. 중력은 높이에 무관하게 일정하게 작용하기 때문에 매우 안정된 토크를 얻을 수 있다. 허위언스의 무게추에 대해 설명하고 있는 위키피디아 문서를 참고할 것