어느 분야든 초보자를 가장 먼저 난처하게 만드는 것은 소위 업계 사람들끼리만 사용하는 해당 분야의 전문용어입니다. 분명히 같은 한국말인데 정확히 알아들을 수 없어 소통에 애를 먹은 경험이 있을 겁니다. 제조에서도 마찬가집니다. 실제 제조 현장에서는 일상생활에서 사용되지 않는 생소한 용어들이 워낙 많아 초보자들에게 장벽으로 느껴집니다.
이에 캐파(CAPA)가 실제 제조 현장에서 자주 사용되는 소위 실전 제조용어를 선별해 쉽게 풀어봤습니다. 특히 일부 용어는 실제 현장에서는 사전적인 정의와 다른 의미로 통용되기 때문에 책이나 인터넷 검색으로는 알기 힘든 그야말로 현장의 목소리를 담았습니다.
*이번 제조 용어에 대한 설명은 캐파 파트너인 ‘레인메이커’ 김성회 대표 (레인메이커 인터뷰 바로가기)의 도움을 받아 작성했습니다. 레인메이커에 대해 더 알고 싶으시다면 바로가기를 클릭해 보세요.
기구설계, 시제품 제작
① 캐드 도면 VS 모델링 도면
잘 알려졌듯이 원래 캐드(CAD)는 ‘컴퓨터 지원 설계'(Computer-Aided Design)를 의미합니다. 따라서 손이 아닌, 컴퓨터를 이용해 만든 도면은 ‘캐드 도면’이라고 할 수 있죠.
하지만 실제 제조 현장에서 캐드 도면은 보다 지엽적인 의미로도 사용됩니다. 실전 용어는 다른 식으로 사용되는 거죠. 즉, 2D 도면을 가리킬 때 보통 캐드 도면이라고 부릅니다. 그렇다면 3D 도면은 어떻게 부를까요? 흔히 현장에서는 ‘모델링 도면’이라고 부릅니다.
제조업계에서 ‘캐드 도면’은 ‘오토캐드’ 프로그램에서 읽을 수 있는 도면을 의미하기도 합니다 좀더 구체적으로 캐드 도면은 파일 형식이 DWG, DFX 등의 파일을, 모델링 도면은 파일 형식이 STP, STEP 등인 3D 파일을 의미합니다. 바로가기 <디지털 제조의 첫 걸음, CAD란?>
실제 외주 제조 경험이 있다면 제조업체측으로부터 한 번쯤 “캐드 도면으로 주세요”라는 요청을 받아보셨을 수도 있습니다. 밀링이나 선반 가공을 할 때 3D 모델링 도면만 봐서는 제품 구조가 일부 가려지거나 부정확한 부분이 발생할 수 있습니다. 이럴 때 제품 구조에 따라선 2D ‘캐드 도면’이 제품의 구조를 더 정확하게 표현할 수 있기 때문에 업체측에서 별도로 캐드 도면을 요청하는 것입니다.
② RP, 디자인 목업, 워킹 목업
사전적 의미만 놓고 본다면 시제품, 목업(mock-up), 프로토타입(Prototype)은 같은 용어라고 볼 수 있습니다. 하지만 실전 제조 현장에서 이 용어들 간에는 미묘한 차이가 존재합니다.
우선 현장에서는 시제품을 빠르게 생산해낸다는 의미의 RP(Rapid Prototype)라는 용어를 자주 사용하는데요, RP는 시제품 중에서도 제품의 외형만 가늠하기 위해 신속히 만들어내는 시제품을 말합니다. 주로 3D 프린팅으로 작업하는 경우가 많습니다.
다음으로 디자인 목업은 제품의 디자인을 확인하기 위한 목적의 시제품을 말합니다. 이에 비해 워킹목업은 디자인 목업을 기본으로 하되, 전장 기구나 동작까지 구현이 가능하도록 만든 목업을 가리킵니다.
이처럼, 같은 설계도라도 목업의 종류에 따라 작업 방식, 시간, 비용까지 천차만별입니다. 예를 들어 세탁기 제품을 만들 때 누군가 디자인 목업을 의뢰한다고 하면 이는 세탁기의 ‘껍데기’만 만드는 것으로 이해하면 됩니다. 이에 비해 워킹 목업이라면 어떨까요? 세탁기가 실제로 잘 작동되는지까지 확인할 수 있어야 할 것입니다. 자연히 워킹 목업의 비용이 디자인 목업보다 비쌀 수밖에 없습니다.
기계 가공
③ 공차
흔히 공차(tolerance)는 제품을 만들 때 허용되는 오차 범위를 말합니다. 공차는 일반공차와 특별공차로 구분되는데, 특별히 더 정교함이 요구되는 제품을 만들 때는 특별공차를 명시해 둡니다.
공차는 조립품을 만들 때 중요합니다. 도면에 나와있는 대로라면 각각 분할 생산된 부품들은 완벽하게 조립이 되어야 하지만, 기계 가공 과정에서 어느 정도의 오차는 발생할 수밖에 없습니다. 이 때문에 어느 정도의 오차가 발생할 수 있다고 전제하되, 오차의 정도가 일정 수준 이상을 벗어나지 않도록 하는 것이 중요합니다. 그래야 제품을 다 만들어놓고 제대로 조립이 되지 않는 불상사를 방지할 수 있습니다. 취미로 만든 피규어 제품의 조립도 중요하지만, 특정한 작업을 작동시켜야 하는 대형 기계를 조립해야한다면 공차가 더욱 중요해집니다.
④ 밀링과 선반
밀링 가공에서는 절삭 공구를 부착한 기계가 움직입니다. 선반 가공은 재료가 회전합니다. 기계와 재료 가운데 어떤 것이 움직이느냐에 따라 가공 방식의 특장점, 만들 수 있는 제품의 모양이 달라집니다.
밀링 가공은 기계가 움직이기 때문에, 정밀한 공차로 맞춤형 부품을 가공하는 데에 많이 사용됩니다. 또 사각형 형태의 제품 모양을 만들기에 유리하죠. 이에 비해 선반 가공은 재료가 회전을 하며 움직이기 때문에 원기둥이나 원통형 형태의 제품을 만들 때 주로 사용됩니다.
⑤ 탭 작업
나사선(螺絲線) 가공(제조업계에서는 흔히 ‘나사산(螺絲山) 가공’이라고 칭합니다)을 말합니다. 탭 <사진 참고>을 정방향으로 넣었다가 역방향으로 빼면 재료 내부에 나사선 모양이 만들어집니다.
보통 탭 작업을 할 때는 직경을 가리키는 단위로 M을 사용합니다. M10이라고 하면 직경이 10mm인 탭을 의미합니다. 나사선을 만들어 조립이 필요한 제품을 만들 때 제조업체측에서는 보통 ‘사이즈’와 ‘깊이’를 알려달라고 말합니다. 이때 ‘M4에 15mm로 해주세요’라고 요청하면 지름이 4mm, 구멍의 깊이는 15mm 수준으로 가공해 달라는 의미입니다.
⑥ 통가공
제품 전체를 통째로 가공하는 방식을 말합니다. 제품의 크기나 구조에 따라 종종 분할 가공을 해야 하는 경우가 있죠. 제품이 너무 크거나 구조상 가공이 안 되는 부분이 있을 경우, 제품을 분할해서 가공한 뒤 접합해야 합니다.
금형사출
⑦ 리브(rib)
사출성형에서는 재료에 해당하는 고열 상태의 액체 플라스틱을 금형에 부은 뒤 재료를 식혀서 최종 제품을 얻어냅니다. 이 때 제품의 벽면을 너무 두껍게 설계하면 재료가 식는 과정에서 뒤틀림이 발생해 제품의 모양이 변형될 가능성이 커지게 됩니다.
이럴 대는 벽면을 두껍게 채우는 대신 바퀴살과 같은 리브 <사진 참고>를 설치하면 벽의 뒤틀림을 방지하면서 제품의 강도를 유지할 수 있습니다. 리브가 일종의 보강대 역할을 해주는 것이죠.
⑧ 코어와 캐비티
사출 성형에서 제품을 찍어내는 틀을 금형이라고 하죠. 금형을 자세히 들여다보면, 제품 모양을 만들어주도록 튀어나온 부분과 재료가 채워지는 빈 부분이 있습니다. 이때 금형에서 튀어나온 부분을 코어, 재료가 흘러들어가는 빈 공간을 캐비티라고 합니다. 코어와 캐비티가 한쌍을 이뤄 금형을 형성하게 됩니다. 금형사출 업계에서 가장 자주 사용되는 실전 제조용어죠.
캐비티는 제품의 수량을 의미하는 용어로도 자주 사용됩니다. 예를 들어 ‘1X2 캐비티’라고 하면 베이스 1개에 똑같은 제품을 2개 찍어낼 수 있다는 의미입니다. 또 ‘1X3X1 패밀리 금형’이라고 하면 베이스 1개에 A 제품 3개, B 제품 1개를 동시에 찍어낼 수 있다는 의미입니다.
비용 측면에서는 하나의 금형에 들어가는 캐비티 수를 줄이면 금형의 가격이 싸집니다. 대신 캐비티를 늘리면 한 번에 여러 개의 제품을 뽑아낼 수 있기 때문에 사출에 드는 비용이 낮아집니다. 제품의 종류에 따라 캐비티의 갯수를 적절하게 선택하는 것이 중요합니다.
⑨ PC, PP, ABS… 단골 플라스틱 소재들
PC(polycarbonate)
폴리카보네이트는 가장 흔하게 사용되는 저렴한 플라스틱입니다. PC가 사용되는 제품으로는 리모컨을 떠올리시면 됩니다. 무난하게, 싼 가격으로 많이 활용됩니다.
PP(Polypropylene), PE(Polyethylene)
얇은 형태의 가벼운 플라스틱 제품에 주로 활용되는 소재입니다. 페트병을 떠올리면 됩니다.
ABS(acrylonitrile butadiene styrene)
튼튼하고 내열성 있어서 열에 강한 제품에 적합합니다. 소위 열을 받는 제품들, 온열기 등에 많이 사용됩니다.
⑩ 쇼어값
쇼어값은 ‘일정한 높이에서 물체를 낙하시켰을 때 튀어 올라오는 높이를 측정한 값’을 말합니다. 물체가 말랑말랑하다면 더 높게 튀어오르겠죠.
재료를 선택할 때 이러한 쇼어값이 필요합니다. 쇼어값의 스케일이 높으면 높을수록 단단하고, 낮을수록 말랑말랑합니다. 같은 재료라도 쇼어값이 다 다르게 제조되어 나오기 때문에, 재료를 선택하고 쇼어값까지 정해줘야 원하는 재료를 완전히 선택한 것이라 할 수 있습니다. 고무나 우레탄 같은 재료를 선택할 때 꼭 참고하세요!
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