목업 제작, 이것만 알아두면 ‘절반’은 성공

[CAPA 파트너 기고] 목업 제작

새로운 제품에 대한 남다른 아이디어를 갖고 계신가요? 참신한 아이디어를 살려 당장 시장에 내다 팔 제품을 제조하고 싶은 마음이 생길지도 모릅니다. 

하지만 모든 일에는 순서가 있는 법. 실제 제조 현장에서는 시장에서 판매할 최종 제품(양산품)을 생산하기에 앞서 시제품을 제작하는 과정이 필수입니다. 무턱대고 많은 양의 제품을 생산하기에 앞서 소량의 시제품을 통해 예상되는 제품의 문제점을 걸러내고 품질을 개선할 수 있기 때문입니다. 

양산품 제작에 앞서 시행착오를 줄이기 위해 만드는 것이 시제품(목업)인데, 시제품 제작에도 시행착오가 따를 수밖에 없습니다. 이에 오늘은 시제품(목업) 제작을 의뢰하기에 앞서 알아두면 좋은 팁을 소개하겠습니다. 이상의 팁만 숙지해도 시제품 제작의 절반은 성공했다고 봐도 될 것입니다. 

시제품의 또다른 이름 ‘목업’ 

제조 현장에서 시제품은 보통 ‘목업(mock-up)’이라고 부릅니다. 목업 제작은 목적에 따라 크게 워킹 목업과 디자인 목업으로 구분되는데요, 우선 둘 사이의 차이점을 간단히 살펴보겠습니다. 

① 워킹 목업 제작

주로 제품의 성능을 파악하는 경우에 필요한 목업입니다. 기구의 작동성과 각 파트별 조립을 확인하게 됩니다. 각 파트마다 설계가 잘 구성돼 있는지 혹시 필요 없는 파트가 있는지 여부를 꼼꼼히 살피게 됩니다. 또한 전장 파트가 구성되어 있는 시제품이라면 동작 시나리오에 나와있는 대로 시제품이 잘 작동하는지, 기구 설계와 연동되어 잘 작동이 되는지 판단하는 근거로 사용하게 됩니다.

워킹 목업 설계 예시.
워킹 목업 사례. (모든 사진 출처 : ‘레인메이커’)

 

② 디자인 목업 제작

제품의 디자인과 외관을 확인하는 것이 목적인 목업입니다. 주로 워킹 목업 제작 직전에, 혹은 워킹 목업이 필요없는 디자인 제품에 사용되게 됩니다. (최근에는 제작 시 비용이 저렴한 FDM(적층방식) V프린팅을 주로 사용하며 필요에 따라 SLA 방식으로 출력해 디자인을 확인하기도 합니다.

내외부 설계보다는 제품의 외관 및 색감 등 디자인적 요소를 확인하는 용도로 제작됩니다. 제품에 따라선 디자인 목업 과정을 3D랜더링(컴퓨터를 사용하여 디지털 3차원 장면에서 2D 이미지를 생성하는 프로세스)으로 대체하기도 합니다.

디자인 목업 설계 화면(좌)과 FDM으로 출력한 디자인 목업 예시(우).
최종 양산 제품.

 

어떤 가공방식을 선택할 것인가

목업은 제품 양산에 앞서 일종의 테스트를 하는 과정이기 때문에 목업을 제작할 때 사용되는 가공 방식과 실제 제품 양산에 적용할 가공 방식은 서로 달라도 괜찮습니다. 즉, 제품의 특성과 비용, 제작 기간 등을 감안해 그에 맞는 목업 가공방식을 선택하면 됩니다. 대표적인 목업 가공방식을 살펴보겠습니다. 

 

① CNC 가공(머시닝센터 등) 

CNC 공작기계를 이용해 제품의 외관 및 부품을 ‘절삭’ 가공하는 방법입니다.

정밀한 치수에 맞춰 가공하는 데 적합하며 금속부터 플라스틱까지 재료의 제한이 없어 다양한 시제품을 커버할 수 있는 가공 방식입니다. 다만, 곡선 및 두께 등에 제한이 있어 주로 부품을 가공하기에 적합합니다. 

또 가공비가 상대적으로 비싸고 버려지는 자재가 많아 비용 측면에서 유리한 방식은 아닙니다. 상대적으로 정교한 품질을 요구하는 워킹 목업에 적합한 가공 방식입니다.  

② 3D프린팅 (SLA, FDM 등)

제품 외관 및 부품 등 시제품 제작에 필요한 거의 모든 파트를 커버할 수 있는 가공 방법입니다. 최근 금속 프린터도 많이 보급되면서 다양한 재료로 가공이 가능하지만 비용 등을 감안할 때 아직까지는 주로 PLA, ABS, 레진 등의 재료를 사용하는 경우가 많습니다. 

제품을 출력하는 데는 상대적으로 비용이 저렴하지만 출력 이후 표면 처리, 도색 등을 하는 데 상대적으로 많은 비용이 들곤 합니다. CNC 가공이나 사출에 비해 제품의 강도가 약해 파손되기 쉽다는 점도 단점으로 꼽힙니다.

하지만 제작이 용이하고 제작 기간도 다른 가공방식에 비해 짧아서 최근 시제품 제작 시 가장 많이 사용되는 가공 방식입니다. (디자인/워킹 목업 모두 사용 가능)

③ 시사출

플라스틱 제품을 생산할 계획이라면 시제품 제작 단계에서 가장 완성도가 높은 제작 방식입니다. 

다만, 금형을 제작해야 하기 때문에 기본 단가가 높고 금형은 일단 제작하면 디자인을 수정하기가 어렵습니다. 이 때문에 시제품 제작보다는 양산(量産) 단계에 적합한 제작 방식입니다. 

이에 검증이 완료된 설계나 디자인을 변경할 가능성이 적은 간단한 디자인 제품의 경우엔 시사출을 통해 시제품을 제작 하기도 합니다. 또한 우레탄, 실리콘 등 CNC나 3D 프린팅을 적용하기가 어려운 제품은 시제품 제작을 위해 시금형을 제작하기도 합니다. (주로 디자인 목업에 사용)

④ 판금 및 레이저 절단 가공

주로 외부 케이스 제작에 많이 사용됩니다. 소량 생산도 가능하며 레이저 등으로 재료를 절단한 뒤 절곡 및 용접을 통해 구체적인 형상을 제작하게 됩니다. 디자인적인 제한은 많지만 다른 가공 방식보다 비용이 저렴하고 빠르게 제작할 수 있다는 장점이 있습니다.

단, 금속 계열의 제품만 제작이 가능하며 절곡의 형상에 따라 벤딩 및 프레스 작업이 필요할 수 있습니다. 벤딩 절곡이 후 조립이 어려운 부분은 용접하게 되는데 용접은 주로 사람이 진행하기 때문에 다른 제작 방식보다 상대적으로 정밀성이 떨어지게 됩니다. (주로 워킹 목업에 사용)

목업제작 시간 단축 노하우

시제품 제작 시간은 제품마다 워낙 편차가 커서 평균을 내기가 어렵습니다. 다만, 디자인 목업 제작이 워킹 목업 제작보다는 대체로 제작 시간이 짧은 편입니다.  

사전에 제작 시간을 가늠하기는 어렵지만 전체적인 제작 시간을 단축할 수 있는 방법은 있습니다. 제품의 용도와 제작 목적을 고려해 그에 맞는 가공 방법을 선택하는 것입니다. 제품 제작의 시작 단계인 디자인과 설계 단계에서부터 어떤 가공 방식을 선택할 것인지 고려하고 제작을 시작해야 합니다. 

즉, 3D프린팅으로 목업 제작을 하려면 3D프린팅에 맞는 디자인과 설계를, CNC 공작기계 등을 염두에 뒀다면 그에 맞게 디자인과 설계를 진행해야 제작 시간을 단축할 수 있습니다. 반대로, MCT 가공이 어려운 R(반지름)과 형상 두께가 적용된 설계를 가지고 MCT 가공을 진행한다면 가공 시간은 늘어나고 그에 따라 비용은 늘어나게 됩니다. 

 

목업 제작 비용 줄이려면?

목업 제작을 의뢰할 때는 “제작 시간=제작 비용”이라는 점을 염두에 둔다면 제작 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

앞서 언급한 것처럼 제작 시간처럼 제작 비용도 어떤 제품을 만드느냐에 따라 천차 만별이기 때문에 가격을 결정 짓는 요인을 일반화해서 말하기는 매우 어렵습니다. 다만 의뢰인이 디테일한 개발시방서(RFP)와 제작 방법을 숙지하고 그 부분을 함께 논의 할수록 제작 비용을 절감할 수 있습니다.

또한 제작 시간과 동일하게 제작 방법을 고려한 디자인과 설계가 제작 비용을 줄일수 있는 중요한 요소 중 한가지입니다.

 

제품개발 주체는 고객, 사용목적 등 명확히 전달해야

예전에 유행했던 ‘타타타’란 노래 가사 중에 이런 대목이 있습니다. ‘내가 나를 모르는데 난들 너를 알겠느냐~’ 

제품 개발에 있어서도 꼭 맞는 내용이라 생각되니다. 개발하려는 제품에 대해선 개발 당사자(외뢰자)가 제품을 잘 파악 하고 있는 것이 가장 중요합니다. 

간혹 ‘맡겨 두면 알아서 하겠지’라는 마음으로 제품 제작을 의뢰하시는 분들이 있습니다. 하지만 아이디어 제품의 특성상 제작을 담당하는 업체가 제작 경험이 풍부하다 하더라도 해당 제품은 처음 보고 처음으로 진행하는 제품인 경우가 대부분입니다. 이때문에 개인적으로는 항상 개발을 의뢰한 분에게 디테일한 부분까지 뽑아낼 수 있도록 귀찮을 정도로 질문을 드린 뒤에야 제품 개발에 착수하고 있습니다. 지금 제작하는 제품에 대해선 그 누구보다 개발자 본인이 가장 잘 알고 있다는 점을 명심해주시면 좋겠습니다. 

특히 사용 목적과 목표, 기능, 예상 제작 원가, 예상 소비자 가격대, 판매처 등등 무수한 요소에 따라 개발 방향이나 방법이 바뀔수 있는 만큼, 의뢰인께서는 제품에 대한 상세한 개발 시방서를 제시해 주셔야 올바른 제품이 개발될 수 있습니다. 이런 요소를 지정하지 않아 개발업체에서 임의로 특정해 제작하도록 한다면 애초 의뢰한 제품과 전혀 다른 제품이 개발될수 있습니다. 

따라서 개발을 의뢰한 당사자가 주의 깊게 개발 전반에 참여하는 것이 워킹 목업이든 디자인 목업이든 첫 시제품을 잘 뽑아낼수 있는 가장 좋은 방법입니다. 물론, 이외의 요소는 업체의 역량에 달려 있다고 생각하시면 됩니다.

 

잘 만든 시제품 판별하는 3요소

시제품을 머릿속으로 구상한 의뢰인과 실제로 이를 구현해 낸 개발업체가 서로 다르기 때문에 막상 시제품을 받아본 의뢰인 입장에서는 만족스럽지 않다고 느낄 수도 있습니다. 서로 다른 생각을 가진 사람들끼리 협업을 하는 데 있어 100% 만족스러운 결과를 얻기는 어렵지만 ‘잘 만든 시제품’에 대한 객관적인 기준은 세울 수 있을 것입니다.  

  • 개발을 의뢰한 측에서 기획한 의도에 최대한 가깝게 만들어졌는가
  • 양산품 퀄리티에 가장 근접하게 제작되었는가
  • 애초 기획했던 모든 동작이 원활하게 작동되는가

이상의 3가지 요소를 모두 갖춘 시제품이라면 잘 만든 시제품이라고 불러도 무방할 것 같습니다.

 

  • 이 글은 기구설계 전문 캐파 파트너 업체인 레인메이커의 김성회 대표님이 작성해 주셨습니다.

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