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설계에서 제조까지…스마트 매뉴팩처링

스마트 매뉴팩처링(Smart Manufacturing)이란 4차산업혁명 시대를 맞은 제조업 분야에서의 혁신 과제라고 할 수 있다. 스마트 매뉴팩처링에 대한 부분은 솔리드웍스가 꾸준히 말하고 있는 핵심 키워드이기도 하다.

자동차 복원 업체인 링브라더스(ring brothers)의 사례를 살펴보자. 단종된 구형 모델의 경우 부품을 구하기 어려운 경우가 많다. 이미 세상에 존재하지 않는 부품을 솔리드웍스로 디자인해 CNC로 깎아서 복원하는데 사용하는 건 극히 단편적인 예다.

차이점이라면 시뮬레이션 엔지니어링을 통해 디자인 단계부터 설계한 부품이 받는 하중, 압력 등의 다양한 변수를 실시간으로 확인할 수 있다는 것. 시뮬레이션 기능 덕분에 원래 부품보다 훨씬 가볍고 단단한 재질로 대체하거나 구형 부품을 좀더 개선해 복원할 수 있는 환경으로 바꿀 수 있다.

시뮬레이션은 솔리드웍스가 지향하는 스마트 매뉴팩처링 부분에서 가장 핵심이 되는 기술이다. 수학적 기술이 발전하면서 성능을 초기 단계에서부터 디자이너가 이해할 수 있도록 도와주기 때문이다.

모든 디자인은 실제 제품 샘플을 통해 일종의 ‘검증’과정이 필요하기 마련인데 솔리드웍스는 이런 일련의 과정을 시뮬레이션을 통해 미리 해 볼 수 있다. 다양한 환경의 대한 변수와 제품 재질의 설정값이 미리 입력된 상태로 최적의 결과물을 빠르게 볼 수 있다. 기존 디자인 과정에 필수적으로 존재하던 목업 같은 샘플링 과정이 구시대의 전유물로 남게 된 것.

약간 부연 설명을 하자면 지구상에는 많은 원소가 존재하는데 그 원소의 조합으로 이뤄진 것이 바로 재질이다. 그리고 재질의 특성이나 정보를 담고 있는 값을 ‘물성치(material property)’라고 하는데 시뮬레이션을 하기 위해 중요한 데이터인 것. 하드웨어 스펙으로 생각하면 이해가 쉽다. 물성치는 보통 늘어나는 성질인 인장강도는 얼마인지, 몇 도까지 녹지 않고 버틸 수 있는지 기본적인 물질의 성분 등의 고유한 특성 정보를 담고 있다.

고질적인 병폐(?)였던 디자이너와 설계, 제조 분야의 다툼도 어느 정도는 줄어들 것으로 보인다. 이미 디자인된 제품을 다양한 방법으로 빠르게 검증할 수 있는 기능이 시뮬레이션이기 때문이다. 물론 이를 위해서는 한 가지 전제조건이 붙는다. 앞서 설명한 물성치, 즉 재료에 대한 기본 설정값에 대한 정확도다. 디자인한 제품에 대한 시뮬레이션이 정확한 결과값을 갖기 위해서는 재질을 비롯해 다양한 외부 변수에 대한 물성치 데이터가 정확해야 한다. 이 분야에 대한 이해도가 없다면 시뮬레이션 기능을 만드는 것 자체가 힘들다는 얘기다.

솔리드웍스는 설계에서 이제는 제조 직전까지 그 영역을 확장해가고 있는 중이다. 이를 위한 솔루션인 솔리드웍스 캠(CAM)은 올해 4월 최초 베타 후 내년에 정식 출시를 앞두고 있다.

이제 한 가지 고민거리가 생겼다. 솔리드웍스와 형제인 카티아와의 관계다. 자동차 산업에서 사용하는 용도로 정의하자면 자동차를 디자인하는 1차 제조사는 카티아를 쓰고 나머지 전장 분야나 부품 업체 등의 2, 3차 제조사는 솔리드웍스를 사용한다. 그런데 문제는 솔리드웍스의 범위가 점차적으로 확정되고 있다는 데 있다.

속된말로 팀킬이 일어날 수 있는 부분이다. 디자인/설계 위주의 CAD분야가 생산 관련인 CAM으로의 확장을 꿈꾸는 모양새다. 물론 솔리드웍스를 통해 카티아처럼 대형기기를 설계하기란 쉽지 않다. R&D분야를 한곳으로 일원화했기 때문에 분명한 가이드라인이 존재한다고 안심하라고 말한다.

유사한 형태의 힌트는 자동차 분야에서 찾을 수 있다. 자동차는 브랜드 마다 기함(flagship)이 존재하고 모든 최신 기술은 우선적으로 기함에 쏟아 붓는다. 그 밑에 모델은 최신 기술을 한번에 최신 기술을 한 번에 받지 못하는 경우가 많다. 보통 다음 세대에 플래그십에 적용했던 기술을 대물림 받고 기함급 모델은 다시 또 다른 최신 기술을 적용하는 형태로 발전하는 경우가 많다. 한마디로 포토샵, 라이트룸처럼 한 가지 영역에 포커싱해 일종의 스핀오프가 되는 것과는 다른 형태다.

결국 솔리드웍스를 쓸지 카티아를 쓸지에 대한 취사선택 부분은 전적으로 사용자의 의지에 달려있다. 하지만 분명한 건 동영상만을 보기 위해 프리미어나 파이널컷이 필요하진 않다는 것이다. 동영상 플레이어 같은 프로그램만으로도 충분하다. 작은 부품을 설계하고 빠르게 3D 프린터로 결과물을 출력해야 한다면 카티아는 과유불급일테니까.

https://www.youtube.com/watch?v=uAP4E8NcP_U
※ 편집자 주 : 이 기사는 지난 2월 6∼8일(현지시간)까지 미국 LA 컨벤션센터에서 2박3일간 치러진 솔리드웍스 월드 2017(SolidWorks World 2017) 관련 내용을 다루고 있다. “Create the new. The next. The never before.”를 슬로건으로 내건 이번 행사 기간 중 솔리드웍스는 200여 개에 이르는 컨퍼런스와 강연 등을 통해 4차산업혁명의 아이콘 격인 인공지능과 로보틱스, 3D프린터 등을 포함한 모든 3D 디자인 분야, 가상현실과 복합현실 등을 결합해 미래 UI의 진화를 엿볼 수 있는 기회를 마련했다.

김재희 기자  wasabi427@gmail.com

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