제품 개발에 있어 좋은 설계란 무엇일까?
좋은 설계란 무엇일까요? 유니체스트는 제품 디자인부터 개발, 설계, 시제품 제작까지 내부적으로 진행할 수 있는 종합디자인 회사로서, 제품 개발 프로젝트를 진행할 때마다 좋은 설계와 디자인은 무엇인가에 대해 깊이 고민하게 되는데요. 이 기준은 기업마다 다를 수 있으며, 각 기업의 목표, 브랜드 가치, 시장 전략, 그리고 제품군에 따라 다르게 정의됩니다. 유니체스트는 단순한 외형이 아닌, 제품의 본질을 깊이 이해하고 반영하는 가치 중심의 디자인을 제공하려 노력하고 있습니다. 따라서 오늘은 제품 개발에서 좋은 설계란 무엇인가에 대해 이야기해 보려고 합니다
1. 설계의 중요성
제품 개발에서 디자인은 사용자가 직접 보고 느끼는 요소를 결정하고, 설계는 그 디자인을 현실로 구현하기 위해 구조적이고 기능적인 부분을 계획하는 과정입니다. 부품의 특징과 기능에 대한 명확한 이해는 설계에 반영되어야 하며, 부품 구성, 조립 방법, 재료 선택 등 설계 단계에서의 결정은 제품의 내구성과 생산성에 직접적인 영향을 미칩니다. 제조 공정을 고려하지 않은 설계는 생산이 어려워지거나 비용이 증가할 수 있있다는 것은 모두 알고계실겁니다. 반면 잘된 설계는 제품의 기능성과 품질을 보장하고, 사용자 경험을 최적화하며, 시장에서의 경쟁력을 확보할 수 있는데요. 설계는 제품의 수명과 지속 가능성을 강화하여, 장기적으로 기업의 성공을 지원하는 중요한 역할을 합니다.
2. 기구설계와 동작설계
1) 기구설계란?
기구설계(Mechanical Design)는 제품이나 시스템을 구성하는 물리적 구조와 기계적 요소를 설계하는 과정을 말합니다. 제품이 기능적으로 작동하고, 사용 목적에 맞게 안정적이며, 경제적으로 생산될 수 있도록 하는 핵심적인 설계 부분인데요. 기구설계의 주요 목적은 제품의 기능성과 내구성을 확보하고, 제조 가능성을 높이며, 비용 효율적인 방법으로 생산할 수 있도록 하는 것입니다. 또 열 설계(Thermal Design) 과정에서는 제품이 동작 중 발생하는 열을 효과적으로 관리할 수 있도록 설계하는 과정인데요. 열 전도, 열 방출, 냉각 시스템 등을 고려하여 제품이 과열되지 않도록 합니다.
기구설계는 다양한 요소를 고려해야 하는 복합적인 작업입니다. 기능성과 내구성 그리고 재료의 선택은 당연히 고려애햐 하는 부분이며, 공차와 열 설계, 비용 효율성 등의 부분들도 고려해야 하는데요. 여기서 말하는 공차는 Tolerances를 의미하며 부품들이 서로 정확히 맞물리고, 조립 후에도 올바르게 작동할 수 있도록 설정하는 과정을 말합니다. 이 과정은 제조 과정에서 발생할 수 있는 미세한 오차를 허용하면서도 제품의 기능성을 유지할 수 있도록 하는 작업입니다.
2) 동작설계란?
동작설계(Motion Design)는 제품이나 시스템에서 발생하는 움직임을 설계하는 과정입니다. 이 과정은 기계적, 전기적, 또는 소프트웨어적 요소들이 어떻게 상호작용하고, 사용자의 입력에 어떻게 반응하는지를 정의하는 중요한 설계 부분입니다. 쉽게 말하면 제품이 의도한 대로 움직이고 작동하도록 하는 설계 과정인데요. 동작설계는 제품의 기능성과 사용성을 높이며, 사용자 경험을 향상시키는 데 핵심적인 역할을 하기 때문에 제품 움직임이 부드럽고 일관되며, 사용자에게 직관적인 경험을 제공하는 것을 목표로 합니다. 따라서, 동작설계는 단순한 움직임 이상의 의미를 가지며, 기계적 매커니즘과 동력 전달 시스템을 통해 제품이 의도한 대로 작동하도록 세밀하게 설계하는 과정입니다. 이 설계가 잘 이루어지면, 기계적 부품들이 정확하게 맞물리고, 동력이 효율적으로 전달되어 제품이 부드럽게 움직이게 됩니다.
3. 설계 원칙과 최적화
1)기능적 요구와 설계의 일관성
기능적 요구와 설계의 일관성은 제품이 사용자와 시장의 요구를 충족시키면서도 효율적으로 작동할 수 있도록 보장하는 중요한 원칙입니다. 설계자는 제품이 수행해야 하는 주요 기능을 명확히 정의하고, 설계 과정에서 일관되게 반영해야 하는데요. 이런 과정들은 설계 과정에서 항상 도전적인 과제가 될 수 있습니다. 예를 들어, 기계적 부품이 특정 하중을 견디고, 전기적 시스템이 안정적으로 작동해야 할 때, 설계자는 이러한 요구사항을 고려하여 전체 설계의 일관성을 유지해야 합니다. 유니체스트는 이러한 설계 과제를 해결하기 위해 기능적 요구에 부합하지 않는 설계 요소나 불필요한 복잡성을 배제하고, 최적화된 설계를 추구합니다.
2) 단순성 vs 복잡성 : 적절한 균형 찾기
설계에서 단순성과 복잡성의 균형을 찾는 것은 매우 중요한 과제입니다. 단순한 설계는 제조와 유지 보수가 용이하며, 오류의 가능성을 줄이고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있습니다. 단순함은 제품의 신뢰성을 높이고, 사용자가 쉽게 이해하고 사용할 수 있는 장점이 있는데요. 그러나, 지나친 단순화는 제품의 기능성을 제한하거나 요구사항을 충분히 반영하지 못할 위험이 있습니다. 반대로, 복잡한 설계는 더 많은 기능을 통합하고, 고도의 성능을 발휘할 수 있도록 합니다. 복잡성은 혁신적이고 차별화된 제품을 만들 수 있는 기회를 제공하지만, 동시에 제조 비용을 증가시키고, 유지보수가 어려울 수 있기 때문에 오류 발생 가능성을 높일 수 있습니다. 따라서 설계자는 제품의 모든 기능을 효율적으로 수행하면서도 불필요한 복잡성을 배제하는 최적의 설계를 추구해야 하며, 이를 위해 다각적인 요소를 고려하는 것이 필수적입니다.
3) 생산성과 비용 절감 고려
제품 개발에서 비용 절감은 기업에게 매우 중요한 부분입니다. 대부분의 클라이언트들이 저희에게 문의를 주실 때도 생산성과 비용 효율성을 고려한 요청을 하시는 경우가 많습니다. 물론, 더 많은 투자를 할수록 고급 재료를 사용하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있지만, 모든 기업이 무한한 예산을 가지고 있는 것은 아닙니다. 따라서, 생산성과 비용의 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 유니체스트는 설계 최적화 과정에서 불필요한 요소를 철저히 배제하고, 생산성과 비용 효율성을 극대화할 수 있는 설계를 지향합니다. 이러한 고려를 통해 제품 개발 과정에서 불필요한 비용이 발생하지 않도록 하며, 목표하는 품질 수준을 유지하면서도 비용을 효율적으로 관리할 수 있도록 도모하는데요! 설계를 통해 유니체스트는 경쟁력 있는 가격으로 고품질 제품을 개발할 수 있도록 기여합니다.
4. 제품 설계의 CAD와 CAM의 역할
1) CAD(Computer-Aided Design)의 활용: 정확한 설계와 시뮬레이션
CAD(Computer-Aided Design)는 제품이나 구조물을 설계하는 데 필수적인 도구로, 2D 도면 작성, 3D 모델링, 시물레이션, 렌더링, 데이터 관리 등 다양한 기능을 통해 설계의 정밀성과 효율성을 크게 향상시킵니다. 이런 과정을 통해 설계자는 복잡한 기하학적 구조와 부품을 정확하게 표현하며, 치수, 공차, 재료 특성 등을 상세하게 정의하여 설계 오류를 최소화합니다. 대표적인 CAD 소프트웨어인 AutoCAD는 기계 부품 설계, 건축 및 인테리어 디자인 등 다양한 산업에서 널리 활용되며, 2D 및 3D 설계를 지원하는 강력한 도구로 인정받고 있습니다.
2)CAM(Computer-Aided Manufacturing)과 제조 가능성 검토
CAM(Computer-Aided Manufacturing)은 제품 설계 데이터를 바탕으로 제조 공정을 자동화하고 최적화하는 소프트웨어 시스템으로, 주로 CNC(Computer Numerical Control) 기계와 연계하여 사용됩니다. CAM은 가공 경로를 설정하고 생산 장비를 제어하여 제조 공정의 정확성을 높이고 생산 속도를 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다,
CAM의 주요 장점
ㄱ) 경로 생성 및 공구 경로 최적화
CAM 소프트웨어는 CAD 소프트웨어로 설계된 2D 도면이나 3D 모델을 바탕으로, 공구(툴)가 따라야 할 경로를 생성합니다. 이 경로는 CNC 기계가 제품을 가공할 때 사용하는 경로이며, 공구의 이동 경로, 절삭 깊이, 속도 등을 정의하는데요. 공구 경로를 최적화하기 때문에 가공 시간을 단축하고, 재료 낭비를 최소화하며, 공구의 수명을 연장시키도록 도와줍니다. 이렇게 최적화된 경로는 공정 효율성을 극대화하고, 제품 품질을 높이는 데 중요한 역할을 하게 됩니다,
ㄴ) 자동화 된 공정과 정밀한 가공
CAM은 제조 공정을 자동화하여, 반복적이고 시간이 많이 소요되는 작업을 최소화합니다. 그렇기 때문에 생산 속도가 증가하고, 인력 비용이 절감하게 됩니다. 또한 매우 정확한 가공을 가능하게 하여, 공정 중 발생할 수 있는 오류를 최소화합니다.
CAM은 많은 장점이 있지만 위와 같은 주요 장점들로 인해 제조업, 전자 및 반도체 산업, 의료 기기 제조 및 금형 가공 등에 활용되어 사용됩니다. 정리하자면 CAD는 제품의 설계 과정을 지원하는 소프트웨어라 디자인을 구체화하고 시각화하는데 사용되고, CAM은 그 디자인을 기반으로 제조 공정을 자동화하고 최적화하는 데 중점을 둔 소프트웨어라 실제 제품을 생산하는 데 사용된다고 생각하시면 됩니다.
5. 재료 특성과 설계
1)재료의 특성과 설계 영향
재료의 특성은 제품 설계에 직접적인 영향을 미치며, 부적절한 재료 선택은 제품의 기능성과 내구성에 심각한 문제를 초래할 수 있습니다. 따라서 재료의 특성을 정확히 이해하고 이를 설계에 반영하는 것이 매우 중요한데요. 유니체스트는 프로젝트 초기 단계부터 설계자와 디자이너가 협력하여 진행함으로써, 디자인과 설계를 종합적으로 고려한 제료 선정이 이루어집니다. 이러한 통합된 접근 방식은 단순히 제품 디자인 이후 설계자에게 데이터를 전달하여 재료를 선택하는 방식과는 달리, 설계자와 디자이너가 서로의 요구를 깊이 이해하며 최적의 재료 선정을 하도록 도모하는데요. 이로 인해, 의뢰 기업들에게 재료 선정에 있어 최상의 솔루션을 제안할 수 있습니다.
6. 좋은 설계란?
좋은 설계란 기능성, 사용자 경험(UX), 경제성 및 생산성, 재료 선택 및 지속 가능성, 제조 가능성, 지속 가능한 설계 등 이 모든 것들을 고려하여 균형 있게 통합한 것입니다. 사실 이론으로 말하면 쉽지만 실제로 균형 있게 구현하기에는 쉽지 않은 부분이기도 합니다. 결국 좋은 설계는 단순히 제품의 외관이나 성능에 국한되지 않으며, 본질을 파악하고 제품 개발 과정에서 다양한 요구를 충족시키는 종합적인 접근이 필요합니다. 이러한 접근은 유니체스트가 추구하는 디자인 개발 철학과도 일치하는 부분이 있는데요. 저희 소개글을 읽어보신 분들이라면 눈치채셨을 겁니다.