EP.01 — 왜 스플릿 키보드를 직접 만드는가

이번 편에서 다루는 것

• Keychron Q11을 쓰면서 느낀 한계
• “얇고 멋진 스플릿 TKL"이 시장에 없는 이유
• 프로젝트 전체 스펙과 아키텍처
• BOM(부품 목록)과 예상 비용

Q11은 좋다. 그런데.

Keychron Q11을 메인 키보드로 쓰고 있다. 스플릿 TKL이라는 레이아웃 자체에는 만족한다. 양손을 벌리고 타이핑하는 감각에 한번 적응하면 일반 키보드로 돌아가기 어렵다.

문제는 두께다.

Q11은 알루미늄 유니바디에 개스킷 마운트까지 갖춘 단단한 키보드지만, 그만큼 두껍다. 프론트 높이가 약 22mm라서 리스트레스트 없이 타이핑하면 손목이 꺾이는 각도가 꽤 된다. 책상 위에 올려놓으면 존재감도 과하다. 솔직히 말하면 덩치가 크다.

그리고 디자인. Q11은 좋게 말하면 실용적이고, 나쁘게 말하면 밋밋하다. 양산 제품의 한계라고 할 수 있다. 매일 8시간 이상 마주하는 도구인데, 볼 때마다 기분이 좋아지는 물건이면 좋겠다는 생각을 계속 했다.

정리하면 이렇다.

• 스플릿 TKL 레이아웃은 유지한다.
• 두께는 훨씬 얇게 만든다.
• 디자인은 내가 원하는 모양으로 만든다.

시장에 답이 없다

“얇은 스플릿 TKL"을 찾아보면 선택지가 거의 없다.

로우프로파일 스플릿 키보드는 있다. 하지만 대부분 40~60키 수준의 미니멀 레이아웃이다. Corne, Lily58, Sofle 같은 키보드들. 레이어를 쌓아서 키를 커버하는 철학인데, 펑션 로우와 방향키를 물리적으로 쓰고 싶은 나에게는 맞지 않는다.

반대로 TKL 스플릿은 Q11 말고는 거의 없고, 있어도 하나같이 두껍다. 표준 MX 스위치를 쓰는 이상 일정 두께 이하로 내려가기 어렵기 때문이다.

그래서 결론은 하나였다. 직접 만들자.

두께를 줄이는 핵심은 케이스 설계다. PCB에서 불필요한 여백을 없애고, 케이스 내부 공간을 밀리미터 단위로 최적화하면 Q11보다 확실히 얇은 프로파일을 만들 수 있다. CNC 알루미늄으로 깎으면 얇으면서도 강성을 유지할 수 있고, 마감도 내가 원하는 대로 할 수 있다.

그리고 하는 김에, 유선을 무선으로 바꾸기로 했다. Q11은 좌우를 케이블로 연결해야 하는데, 이 케이블도 없어지면 책상이 훨씬 깔끔해진다.

프로젝트 스펙

Q11에서 좋았던 건 살리고, 아쉬웠던 건 바꾼다.

Q11 대비 변경점

하드웨어

소프트웨어 & 외주

왜 NUCODE NU40 DK인가

무선 커스텀 키보드에서 사실상의 표준은 nice!nano다. Pro Micro 핀 호환에 nRF52840을 탑재해서 ZMK를 바로 사용할 수 있다.

하지만 이번에는 NUCODE의 NU40 DK를 선택했다.

GPIO 여유. TKL 87키를 매트릭스로 구성하면 좌우 각각 최소 14핀(6행 + 8열)이 필요하다. nice!nano는 Pro Micro 폼팩터에 맞추다 보니 GPIO에 여유가 없다. NU40 DK는 nRF52840의 GPIO를 거의 전부 노출시켜 핀 할당이 자유롭다.

국내 업체. NUCODE는 Nordic Semiconductor 공인 파트너로 서울 기반이다. 부품 수급이 빠르고 기술 지원을 한국어로 받을 수 있다.

Zephyr 네이티브 지원. ZMK가 Zephyr 위에서 돌아가므로 궁합이 좋다. 디버깅 시에는 Arduino IDE로도 빠르게 테스트할 수 있다.

트레이드오프는 있다. Pro Micro 풋프린트가 아니라서 PCB를 처음부터 설계해야 하고, ZMK에 커스텀 보드 정의도 직접 작성해야 한다. 하지만 어차피 TKL 스플릿용 PCB는 기존에 없으므로, 처음부터 만드는 건 마찬가지다.

전체 아키텍처

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┌─────────────────────────────┐     BLE 5.0     ┌─────────────────────────────┐
│         좌측 (Central)       │ ◄──────────────► │       우측 (Peripheral)      │
│                             │                  │                             │
│  ┌─────────┐  ┌──────────┐ │                  │ ┌──────────┐  ┌─────────┐  │
│  │NU40 DK  │──│키 매트릭스│ │                  │ │키 매트릭스│──│NU40 DK  │  │
│  │         │  │  44키     │ │                  │ │  43키     │  │         │  │
│  └────┬────┘  └──────────┘ │                  │ └──────────┘  └────┬────┘  │
│       │                     │                  │                    │       │
│  ┌────┴────┐  ┌──────────┐ │                  │ ┌──────────┐  ┌───┴─────┐ │
│  │ USB-C   │  │  배터리   │ │                  │ │  배터리   │  │ USB-C   │ │
│  │(충전/   │  │ 3.7V LiPo│ │                  │ │ 3.7V LiPo│  │(충전)   │ │
│  │ 유선)   │  └──────────┘ │                  │ └──────────┘  └─────────┘ │
│  └────┬────┘               │                  │                            │
└───────┼─────────────────────┘                  └────────────────────────────┘
        │ BLE 5.0 / USB
        ▼
   ┌─────────┐
   │   PC    │
   └─────────┘

좌측이 Central(마스터)로 우측의 키 입력을 BLE로 받아 PC에 전달한다. USB-C를 연결하면 유선 모드로 전환되면서 배터리도 충전된다. Q11과 달리 좌우 사이에 케이블이 없다.

두께를 줄이기 위한 전략

이 프로젝트의 핵심 도전은 두께다. 표준 MX 스위치를 쓰면서 프론트 높이 15mm 이하를 달성하려면 모든 요소를 밀리미터 단위로 쪼개야 한다.

MX 스위치 자체의 높이 구조를 보면 이렇다.

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     ┌──────────┐
     │  키캡     │  ~6.5mm
     └────┬─────┘
     ┌────┴─────┐
     │  스위치   │  ~5mm (플레이트 위)
─────┤ 플레이트  ├───── ← 이 선이 기준
     │  스위치   │  ~5mm (플레이트 아래)
     └────┬─────┘
     ┌────┴─────┐
     │  PCB     │  ~1.6mm
     └────┬─────┘
          │ 핫스왑 소켓  ~2mm
     ┌────┴─────┐
     │  바텀     │  ~2mm (케이스 벽)
     └──────────┘

플레이트 위는 건드릴 수 없다. 줄일 수 있는 건 플레이트 아래쪽이다.

• PCB-플레이트 간격 — 표준 5mm인데, 핫스왑 소켓 클리어런스만 확보하면 3.5mm까지 가능
• 바텀 케이스 내부 — PCB 뒷면 부품 높이 + 배터리 높이만큼만 확보
• 바텀 케이스 벽 두께 — CNC 알루미늄이면 1.5~2mm로 충분

Q11의 프론트 ~22mm에서 목표 ~15mm까지, 약 7mm를 깎아내는 게 이 프로젝트의 기술적 도전이다. 구체적인 설계는 케이스 편에서 단면도와 함께 다룰 예정이다.

BOM과 예상 비용

추정치다. 특히 CNC 가공비는 형상 복잡도에 따라 크게 달라진다. 실제 비용은 주문 편에서 공개할 예정이다.

Q11의 출시가가 약 $200였으니, 비용만 보면 두 배다. 하지만 40만 원으로 세상에 하나뿐인, 내가 원하는 두께와 디자인의 키보드를 얻을 수 있다면 나쁘지 않은 거래다.

시리즈 로드맵

회로도, 펌웨어 코드, 케이스 3D 모델은 전부 GitHub에 공개할 예정이다.

TIP: 커스텀 키보드 PCB 설계가 처음이라면 ai03의 PCB Design Guide를 먼저 읽어보자. 무선(nRF52840) 설계에 특화된 자료는 ebastler의 ZMK Hardware Design Guide가 가장 잘 정리되어 있다.

참고 자료

• Keychron Q11 제품 페이지
• NUCODE 공식 사이트
• ZMK Firmware 공식 문서
• ebastler/zmk-designguide

다음 편에서는 Keyboard Layout Editor로 레이아웃을 확정하고, 키 매트릭스의 원리와 nRF52840 GPIO 핀 할당을 다룬다.