지난달 24일 온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)가 대대적으로 서비스를 개편했습니다. 회원 유형을 바꾸고, 파트너(제조업체) 검색을 가능하게 하며, 프로젝트 페이지와 통계 페이지를 신설하는 등 고객들의 편의를 고려해 대규모 업데이트를 진행한 것인데요. 그중에서 눈여겨볼 것 중 하나가 바로 캐파가 제공하는 제조 서비스의 확장입니다. CNC가공, 3D프린팅, 금형사출, 판금가공, 주조, 디자인/설계, 전자회로 등 기존 7개의 서비스에 ‘원스톱 제품개발’, ‘후처리’, ‘제관’ 등 3가지 서비스가 더해진 것인데요. 오늘은 이 새로운 제조 서비스 3가지에 집중해보겠습니다.
1️⃣ 디자인부터 양산까지 ‘원스톱 제품개발’
⚫️ 원스톱 제품개발이란
‘원스톱 제품개발’이란 고객의 아이디어를 바탕으로 제품 개발에 필요한 모든 과정을 책임지고 수행해주는 서비스를 말합니다. 고객이 제조에 대해 아무런 지식이 없더라도 괜찮습니다. 온라인 제조 플랫폼 ‘캐파(CAPA)’에서 활동하는 파트너(제조업체)가 고객의 아이디어와 요구사항을 바탕으로 디자인/설계부터 제품 양산에 이르기까지, 제조에 필요한 모든 과정을 책임지고 수행합니다. 한마디로 캐파에서 제품 개발의 모든 단계를 ‘원스톱’으로 해결해주는 서비스입니다.
원스톱 제품개발 서비스는 지난 7월부터 캐파에 새롭게 추가된 서비스입니다. 하지만 이전에도 캐파에서 견적을 요청할 때 <디자인/설계>를 선택하면 캐파의 디자인/기구설계 파트너들이 고객의 요구에 따라 디자인이나 기구설계는 물론, 시제품 제작과 양산에 이르는 전 과정에 대한 제조 서비스를 제공했습니다.
이번 원스톱 제품개발 출시를 계기로 단순히 디자인이나 기구설계가 필요한 고객은 ‘디자인/설계’를, 제품개발 전 과정을 의뢰하고자 하는 고객은 ‘원스톱 제품개발’을 선택하면 됩니다. 디자인이나 도면이 없어도 괜찮습니다. 캐파의 전문 파트너가 고객과 소통하면서 디자인부터 제품 개발에 필요한 모든 과정을 함께 진행해나갈 것이기 때문입니다.
⚫️ 원스톱 제품개발 샅샅이 살펴보기
① 디자인
디자인 단계에서 제품의 구체적인 기능이나 형태를 확정할 필요는 없습니다. 다만 디자인 단계에서도 제품의 생산방식에 대해 검토하는 것은 필요합니다. 특히 제품의 특성, 가격, 수량 등을 따져봐야 하는데요. 초기단계에서 이와 같은 사항들을 구체적으로 검토하지 않으면 가격 경쟁력이 크게 떨어질 수 있기 때문입니다. 이를 위해 본격적인 제품 개발에 앞서 시장의 니즈를 파악하는 작업이 필요합니다.
② 기구설계
요즘에는 기구설계뿐만 아니라 제조까지 전 과정을 모니터링하고 관리하는 제조업체가 속속들이 등장하고 있습니다. 직접 제품을 구상했기 때문에 이를 제품화하는 과정에서 발생하게 될 수많은 변수에 대해 정확한 의사결정이 가능하다는 큰 장점이 있는데요. 설계에 대한 전문 지식이 없는 초보 고객들에게 가이드가 되어주기 때문에 많은 이들이 찾고 있습니다.
③ 시제품(mock-up) 제작
제조 현장에서 시제품은 보통 ‘목업(mok-up)’이라고 불립니다. 제작 목적에 따라 크게 ‘워킹 목업’과 ‘디자인 목업’으로 구분되는데요. 목업 제작을 의뢰할 때는 ‘제작 시간 = 제작 비용’이라는 점을 염두에 둬야 전체적인 제작 비용을 절감할 수 있습니다. 만드는 제품에 따라 제작 비용이 천차만별이기 때문에 의뢰할 때 디테일하게 주문을 넣는 것이 필수입니다.
④ 양산 계획 및 양산
양산(量産)은 제품을 본격적으로 시장에 내다 팔기 위해 대량으로 생산하는 것을 말합니다. 제품을 양산하기 위해선 시제품 제작 때와는 다른 재료와 제조 방식이 필요합니다. 가장 대표적인 양산 방식으로 금형사출을 꼽을 수 있습니다. 만약 금형사출을 통해 제품을 양산하기로 했다면 먼저 금형을 제작해야 합니다. 어떤 제조방식을 선택하느냐에 따라 제조 공정과 비용 등이 크게 달라지기 때문에 원스톱 제품개발 파트너와 어떤 제조 방식을 택할지 상의하는 것이 중요합니다.
양산 계획을 잘못 수립하면 비용이 늘어나는 것은 물론, 생산 지연, 품질 저하 등 여러 가지 문제가 발생할 수 있습니다. 특히 초보 고객들이 계획을 세우기란 너무 어려운 일이기 때문에 전문가의 도움이 필요합니다. 전문가의 도움을 받아 양산 계획을 수립하고 그에 따라 제품 양산에 나선다면 시행착오를 크게 줄일 수 있습니다.
⑤ 부품 조립 및 포장
대부분의 제품은 여러 개의 부품으로 구성됩니다. 구슬이 서 말이라도 꿰어야 보배이듯, 양산을 통해 생산해낸 수많은 부품도 조립을 통해 최종 제품으로 만들어내야 시장에 판매할 수 있습니다. 특히 전자제품의 경우 부품이 세밀할 뿐만 아니라 자칫 작동에 오류가 생길 수 있기 때문에 부품을 꼼꼼하게 조립해야 합니다. 부품을 조립할 때도 전문가의 도움이 필요합니다.
캐파에서 디자인/기구설계 전문 파트너로 활동해온 (주)썸잇의 유장석 대표는 “조립은 R&D와 설계를 최종 검증하는 과정“이라고 말합니다. 조립을 통해 자신이 설계한 기준이 맞는지를 눈으로 직접 확인할 수 있기 때문입니다. 실제로 원스톱 제품개발을 담당하는 업체 입장에선 조립과정에서 발견한 문제점들을 다시 설계에 반영함으로써 제품의 결함을 개선할 수 있습니다.
2️⃣ 제품의 완성도를 높이는 ‘후처리’
⚫️ 후처리란
후처리란 사출, CNC, 3D프린팅 등의 방식으로 제조한 제품의 표면을 가공하는 공정을 가리킵니다. 도색처럼 원하는 제품 외관을 구현하기 위해 진행할 수도 있고 제품의 부식을 방지하는 등 품질 관리 차원에서 진행하기도 합니다. 단 한 번의 가공으로 완성도 높은 제품을 만들어내는 것은 사실상 불가능하기 때문에 후처리 과정은 제품의 완성도를 높이기 위한 필수 공정이라 할 수 있습니다.
⚫️ 제품 특성에 맞는 후처리 방식 선택하기
① 도색・도장(painting)
도색 또는 도장은 제품의 표면에 색을 입히는 후처리 기법입니다. 현장에서 두 용어가 혼용되기도 하지만 엄밀한 의미에서 다소 차이가 있습니다.
먼저 도색은 단순히 제품의 외관에 색을 칠하는 것을 말합니다. 즉, 기능적인 측면을 고려하기보다는 단순히 미관을 위해 색을 칠하는 작업을 의미합니다. 이에 비해 도장은 방수나 부식 방지 등 제품의 기능을 향상시키기 위한 작업을 가리킵니다. 보통 이 과정에 도색 작업이 포함되기도 합니다. 부식을 막아주는 노란색 페인트를 사용해 도장 작업을 하게 되면 동시에 노란색으로 제품을 도색하는 효과를 얻게 되는 식이죠.
② 도금(plating)
도금은 성형된 제품의 표면 위에 얇은 금속층을 덧씌우는 공정입니다. 흔히 금속으로 ‘코팅’한다고 생각하면 쉽습니다. 일반적으로 금속 제품의 표면 위에 사용되지만 일부 플라스틱 판이나 세라믹 부품에도 적용이 가능합니다. 다만 도금 과정에서 제품에 열이 가해지면 제품 본체가 손상될 위험이 있습니다. 제품 특성에 따라 과연 도금에 적합한 제품인지 먼저 따져볼 필요가 있습니다. 도금은 어떤 원료를 사용하느냐에 따라 공정이 세분화되어 있습니다.
③ 아노다이징(anodizing)
아노다이징은 보통 알루미늄 제품의 표면에 전기화학적 처리를 통해 부식 방지층을 만드는 일종의 도금 기술입니다. 알루미늄에 특화된 기술이지만 일부 티타늄 제품처럼 특정 조건하에서 알루미늄 이외의 제품 표면에도 적용할 수 있습니다.
아노다이징은 다음과 같은 원리로 작동합니다. 먼저 제품을 산성 전해질 욕조에 담그고 전류에 노출시킵니다. 이때 양극에서 발생하는 산소로 인해 금속 표면이 산화되면서 표면에 강한 밀착력을 가진 산화피막이 형성됩니다. 양극에서 발생하는 산소에 의해 피막이 형성되기 때문에 ‘양극 산화법’이라고도 부릅니다. 아노다이징은 기계 부품, 항공기 및 자동차 부품, 정밀 기기 등에 일반적으로 사용되는 후처리 공정입니다.
④ 인쇄(printing)
인쇄는 제품의 표면에 글자나 그림 등을 새기는 후처리 공정입니다. 인쇄하는 방식에 따라 크게 4가지(실크 인쇄, 평판 인쇄, 레이저 인쇄, 레이저 각인)로 구분됩니다. 인쇄 역시 제품의 특성을 고려해 가장 적합한 방식을 선택하는 것이 중요합니다.
3️⃣ 제관
⚫️ 제관이란
제관(製管)은 철판(판금)을 자르거나 구부려서 관의 형태를 만드는 공정입니다. 파이프처럼 판금의 양쪽 끝이 서로 맞닿아 단면이 원을 이루는 형태를 떠올리기 쉽지만, U자 모양의 호를 이루는 것도 관 형태에 해당합니다.
사실 제조업계에서 제관이라 하면, 보통 정유공장의 기름탱크나 대형 선박의 엔진룸 등 규모가 큰 제품이나 시설을 만드는 작업을 가리킵니다. 제관사들의 모임인 한국제관협회에 따르면 제관은 구체적으로 ‘도면-마킹-절단-취부(용접)-사상-페인팅(후처리)’으로 구성된 작업입니다.
⚫️ 세부 가공방식 살펴보기
제관은 다양한 세부 공정으로 구성됩니다. 캐파에서 관련 서비스를 이용할 때는 먼저 [요청할 제조 서비스]에서 ‘판금가공’이나 ‘제관’을 선택하고, [세부 가공방식]에서 커팅, 벤딩(절곡), 용접, 타공 등 4가지 세부 공정을 선택하면 됩니다. 세부 가공방식은 4개까지 복수로 선택할 수 있습니다.
① 커팅
커팅(cutting)은 철판(판금)을 절단하는 공정입니다. 판금가공 시 주로 사용되는 커팅 공법에는 레이저 커팅과 워터젯 커팅이 있습니다.
레이저 커팅(더 자세히 알고 싶다면 <레이저커팅 어떻게 하나요?> 참고)은 가늘고 강력한 레이저 빔의 열을 이용해 재료를 녹여서 절단하는 공법입니다. 기본적으로 열에 녹는 재료에 적용이 가능하나 열로 인해 형태를 유지하지 못하는 재료라면 레이저 커팅 대신 다른 방식을 선택해야 합니다.
워터젯 커팅(더 자세한 내용은 <워터젯 커팅이란?> 참고)은 강력한 수압의 물줄기로 금속을 절단하는 공법입니다. 고속으로 분사되는 물줄기의 마찰로 재료를 절단하기 때문에 열과 크게 상관이 없으며, 유리나 돌과 같은 소재도 절단이 가능합니다. 단, 물을 사용하기 때문에 부식에 취약한 소재는 피하는 것이 좋습니다.
② 벤딩/절곡
벤딩 혹은 절곡은 판금에 적정량의 힘을 가해 구부리는 공정입니다. 영단어 ‘bend’에서 온, 구부린다는 뜻의 ‘벤딩’과 ‘부러져서 굽어짐’이란 뜻의 한자어 절곡(折曲)은 사전적 정의에선 다소 다를 수 있지만, 제조 현장에선 사실상 같은 의미로 사용됩니다. 어떤 단어를 사용해도 괜찮다는 얘기입니다.
벤딩 작업을 하는 이유는 판금을 구부려 원하는 형상을 얻는 것 외에도 판금의 강도를 높이거나 부상 위험을 줄이기 위해 날카로운 절단면을 부드럽게 굽히려는 목적도 있습니다. 얇은 판재의 형태를 한 금속은 쉽게 휘어지는 단점이 있는데 절곡은 이러한 판금의 휘어짐 현상을 최소화할 수 있습니다. A4 종이를 그냥 두는 것보다 여러 번 접어서 두는 것이 바람에 날아갈 가능성이 적은 것처럼 말이죠. 벤딩 공정은 크게 양각, 음각, R-절곡 등 절곡기를 이용하는 방법과 별도의 틀을 만들어 프레스 방식으로 진행하는 방법이 있습니다.
③ 용접
용접은 2개 혹은 그 이상의 부품을 서로 접촉시킨 뒤 접촉면에 열 또는 압력을 가해 영구적으로 접합시키는 일종의 조립 공정입니다. 용접된 구조물은 사실상 한몸인 단품(單品)이 됩니다. 길을 지나가다 건설 현장이나 자동차 정비소에서 용접하는 모습을 흔히 볼 수 있는데요. 자동차(모빌리티), 건축, 조선, 항공우주 등 다양한 산업 분야에 널리 적용되는 판금가공 기술입니다.
용접은 재료의 활용도와 제조 비용 측면에서 부품을 접합하는 가장 경제적인 방법으로 꼽힙니다. 예를 들어 체결을 통한 조립 공정의 경우 리벳과 볼트 같은 부품이 추가로 필요해 결과적으로 용접물보다 더 무거워지게 됩니다. 이에 비해 용접은 무게가 거의 늘어나지 않습니다. 또한, 공장 환경이 아니더라도 도구만 준비되어 있다면 어디서든 작업이 가능해 효율적입니다.
용접 작업을 할 때는 반드시 용접을 위한 설계(design for welding)를 먼저 고려해야 합니다. 용접 시 재료에 열 또는 압력을 가하는 과정에서 조립품이 비틀리거나 뒤틀리는 등 변형이 발생할 수 있기 때문에 이를 충분히 감안하는 것입니다.
④ 타공
가공이 완료된 제품을 검사할 때 가장 눈여겨보는 곳이 어디일까요? 바로 ‘구멍’입니다. ‘타공’은 구멍을 뚫는 작업을 말합니다. 언뜻 단순한 듯하지만 섬세함이 요구되고 제품의 품질을 가늠하는 중요한 가공 방법입니다.
구멍의 모양은 다양한 방식으로 가공될 수 있습니다. 그중 가장 많이 쓰이는 타공 방법은 드릴의 회전력을 이용해 동그란 구멍을 만드는 드릴링(drilling)입니다. 드릴링한 표면을 정밀하게 다듬는 등의 추가 공정이 결과물의 품질에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.