[제조 지식] 까칠한 3D프린팅 표면, 어떻게 매끄럽게 만들까

기대감을 갖고 3D 프린팅으로 제조한 결과물을 받아 든 순간, 눈에 거슬릴 정도로 줄이 가있는 표면 상태 때문에 실망하신 적 있으신가요?

3D 프린팅은 컴퓨터를 통해 대부분의 작업이 이뤄지기 때문에 딱히 손을 댈 필요가 없다고 생각하기 쉽습니다. 하지만 사람 손을 덜 탄다고 해서 사람의 손길이 필요하지 않은 것은 아닙니다.

두드러진 고스팅 문제(좌)를 설정 변경 등을 통해 어느 정도 해결한 경우(우). 출처 All3DP.

무엇보다 표면의 매끄러움(Smoothness)은 완제품을 돋보이게 하는 중요한 요소입니다. 만약 제품을 재출력할 수 있는 상황이라면 매끄럽지 않은 표면의 원인을 파악하고 이를 수정해야 할 것입니다. 만약 재출력이 어렵거나 재출력만으로 상황이 나아지긴 어렵다 하더라도 크게 걱정할 필요는 없습니다. 후가공 공정을 통해 표면을 매끄럽게 만들 수 있기 때문입니다.

이상의 두 가지 해법 가운데 먼저 오늘은 3D 프린터 결과물의 표면에 나타날 수 있는 문제를 현상에 따라 분류해보고, 3D 프린팅 과정에서의 문제점 및 해결 방법을 알아보려고 합니다. 이번 콘텐츠에 이어 3D 프린팅 결과물의 표면 품질을 개선하기 위한 후가공 공정에 대해서도 다룰 예정입니다. 이 두 가지 방법을 모두 마스터하신다면, 3D 프린팅 출력물의 품질을 눈에 띄게 향상시킬 수 있을 겁니다.

표면이 왜 이럴까??··· 고스팅·링잉·에코잉·리플링이 뭐지? 

고스팅(ghosting)은 압출기의 급격한 방향·속도 전환으로 인해 생기는 3D 프린터의 진동(vibration)이 출력물 벽에 결함을 만드는 현상을 의미합니다.

3D 프린팅의 ‘적층 가공(Additive Manufacturing)’ 원리를 생각해보면 이 같은 현상은 어느 정도 불가피해 보입니다. 가장 대중적인 3D 프린팅 방식인 FDM을 예로 들면, 가열된 재료가 노즐을 통해 ‘젤과 비슷한 제형’으로 사출됩니다. 이때 노즐이 장착된 압출기(extruder)가 움직이거나 사출된 결과물이 위치한 베드(hotbed)가 움직이면서 사출물이 한 층씩 쌓여 하나의 출력물이 완성됩니다.

좌측 하단의 파란색 출력물을 보세요. 레이어가 쌓이면서 만들어내는 제품 벽의 독특한 질감(texture)을 확인하실 수 있습니다. 한 층씩 쌓아갈 때마다 레이어가 생겨나는 것을 볼 수 있습니다.

3D 프린팅 출력 중인 모습. 출처 셔터스톡.

하지만 이러한 레이어의 돌출 정도가 심하게 되면 이는 출력물의 ‘완성도’를 크게 저하시키는 원인이 됩니다. 이른바 ‘고스팅’이 심각한 문제로 부상하는 것이죠. 고스팅 외에도 링잉(ringing),  에코잉(echoing),  리플링(rippling),  웨이브(wave) 같은 용어를 들어보신 분도 계실 겁니다. 각각 이름은 다르지만 큰 틀에서 고스팅과 같은 의미로 이해하면 됩니다.

피하고픈 ‘고스팅’, 원인을 알면 해결 가능

출력물 벽면에 생기는 잔물결, 즉 고스팅을 경험하게 되는 주요 원인으로는 우선 3D 프린터가 빠른 속도로 움직일 때 발생하는 진동(Vibration)을 제대로 처리하지 못하기 때문입니다. 구체적으로 고스팅의 주요 원인은 다음과 같습니다.

고스팅 현상. 출처: simplify3d.

    º 프린팅의 최대 속도(top speeds)를 넘어섬.

    º 가속도 및 저크(acceleration and jerk)를 높게 설정함.

    º 베드의 강성(rigidity)이 불충분함.

    º 각도 변화(angle changes)가 급격함.

    º 빠른 움직임으로 인한 공명 주파수(resonant frequencies) 발생.

위와 같은 원인들의 원리는 다음과 같이 요약할 수 있을 것 같습니다.

3D 프린터를 구성하는 압출기, 금속 부품, 팬 등은 일정한 무게를 갖고 있습니다. 이런 부품들에 속도가 가해지면 빠르게 움직이면서 소위 관성 모멘트(moments of inertia, 물체가 자신의 회전 운동을 유지하려는 정도를 나타내는 물리량)가 발생합니다. 

다른 한편으로, 노즐의 움직임이 속도를 줄이거나 방향을 전환하는 과정에서 느슨한 움직임(loose movements)이 나타나기도 합니다. 특히 3D 프린터가 급격히 방향 전환(directional change)을 하는 경우엔 사출물의 골격이 구부러지거나 휘어질 수도 있습니다. 당연히 인쇄 표면에 결함이나 고스팅 현상이 발생할 수 있는 것이죠.

일반적으로 고스팅을 해결하는 방법은 다음과 같이 정리할 수 있습니다.

해결 방법 해결 방법의 원리
인쇄 속도 줄이기 – 가장 손쉽고 안전한 솔루션입니다. 인쇄 속도가 낮다는 것은 ‘관성 모멘트’가 낮다는 것을 뜻합니다. 고속으로 달리는 자동차가 속도를 유지하려는 정도가 서행하는 자동차의 경우보다 당연히 높을 것입니다.
– 따라서 3D 프린터의 인쇄 속도가 낮아지게 되면, 관성 모멘트가 낮아짐과 동시에 프린터 본체의 진동(vibration)이 줄어들 수밖에 없습니다.
프레임 및 베드의 강성을 강화하기 – 3D 프린터 본체와 본체를 구성하는 부품들을 하나씩 만져보고 흔들리는지 확인해보세요.
– 만약 흔들림이 느껴진다면 3D 프린터 주변에 고무 재질로 된 완충재 등을 집어넣어 프린팅의 충격을 완화해줍니다.
– 3D 프린터를 올려두는 테이블이나 카운터, 책상 등에 흔들림이 없는지 확인합니다.
– 만약 흔들림이 느껴진다면 3D 프린터 아래에 진동 방지 패드를 놓습니다.
– 핫엔드(hot-end)가 캐리지(carriage, XY축을 담당하는 부품)에 단단히 고정되었는지 확인합니다.
프린터 무게 가볍게 하기 – 3D 프린터에서 움직이는 부분의 부품을 가볍게 만들면, 이동시 발생하는 진동이 줄어듭니다. 비슷한 원리로 움직이지 않고 고정되어 있는 부품의 경우엔 무겁게 만들면 흔들림을 일정 부분 해결할 수 있습니다.
– 필라멘트가 감겨있는 스풀을 (프린터 본체에 장착하지 않고) 별도의 스풀(spool)에 단단히 고정시킵니다.
– 이중 압출기 프린터를 가지고 있는 경우, 사용하지 않는 압출기를 제거하면 이동하는 부품의 무게를 줄일 수 있습니다.
– 로드(rod)를 변경하고 고스팅 현상을 테스트해볼 수도 있습니다.
가속 및 저크 설정 조정하기 – 가속 설정(acceleration setting, 프린트 헤드의 속도가 빨리 변하는 정도)을 조절하면 속도가 줄어들어 관성과 진동이 줄어듭니다.
– 저크 설정(jerk setting, 프린트 헤드가 다른 방향으로 속도를 내기 전에 감속하는 최소 속도)에서 수치를 낮추면 프린트 헤드가 안정적으로 움직이기 때문에 마찬가지로 관성과 진동을 감소시킬 수 있습니다.
느슨한 벨트 조이기 – 헐거워진 벨트를 조입니다. 벨트가 헐거워지면 프린터 헤드의 움직임 또한 커지게 되므로 정밀도에 영향을 줍니다.
부품에 윤활유 바르기 – 프린터의 베어링 및 기타 부품이 흔들림 없이 작동하는지 확인합니다. 문제가 되는 부품에 윤활유를 발라 움직임을 부드럽게 만들어줍니다.

과압출과 과소압출, 어떻게 해결할까?

3D 프린팅의 정밀도와 품질을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나는 바로 압출 속도(Extrusion Rate)입니다. 결과물이 매끄럽게 보이려면 노즐로부터 딱 필요한 만큼만 재료가 배출되어야 합니다. 과압출(Over Extrusion)은 말그대로 필요 이상의 재료가 배출되는 현상을 가리킵니다. 이와 반대로 과소압출(Under Extrusion)은 재료가 적게 나오는 현상을 뜻합니다.

과소압출(좌) 적당한 압출(가운데), 과압출(우) 사례. 출처 Frank’s 3D shop의 영상 캡처, 하단 동영상 참고.
출처 Frank’s 3D shop.

3D 프린팅의 과압출과 과소압출 문제를 해결하는 방법은 다소 직관적입니다. 몇번의 시행착오 혹은 테스트를 거칠 수는 있겠지만 적정한 압출량을 찾으실 수 있을 겁니다.

해결 방법 해결 방법의 원리
압출 배율(Extrusion Multiplier) 조정하기 – 기본적으로 소프트웨어 상에서 압출 속도를 결정하는 매개변수인 압출 배율(Extrusion Multiplier)을 낮추면 과압출 문제가 해결됩니다.
압출 온도(Extrusion Multiplier) 조정하기 – 압출 배율(Extrusion Multiplier)을 낮추어도 문제가 지속된다면, 압출 온도에 문제가 있을 수 있습니다. 압출 온도가 너무 높으면 재료의 점성이 낮아지게 됩니다. 그릭 요거트가 아닌 마시는 요거트 드링크를 생각해보세요. 이런 경우에도 과압출이 발생할 수 있습니다.
다른 직경을 가진 필라멘트 사용하기 – 직경이 맞지 않는 필라멘트를 사용했을 경우 과소압출이 발생할 수 있습니다. 프린터에 공급되는 필라멘트의 직경이 예상값보다 작으면 적정한 양의 재료가 배출되지 않는 문제가 생기는 것입니다.

‘열 받은’ 재료를 효과적으로 관리하라 

노즐에서 압출되는 재료의 온도와 냉각 속도 또한 3D 프린팅 결과물의 품질을 결정하는 중요한 두 가지 요소입니다.

이제 막 노즐을 통과해 나온 재료는 매우 뜨거운 상태이기 때문에 냉각되기 직전까지는 형태가 변형될 가능성이 있습니다. 노즐의 가열 온도가 너무 높은 경우 냉각까지 시간이 오래 걸리게 됩니다.

특히 뜨거운 상태의 플라스틱은 액체처럼 흐르는 경향이 있습니다. 적절한 냉각 과정이 없다면, 경화 시간이 길어지고 그 과정에서 변형이 발생하게 됩니다. 이는 결국 표면이 고르지 않게 되는 결과로 이어집니다.

이와 같은 현상들은 특히 상대적으로 크기가 작은 모델을 프린팅할 때 더욱 두드러집니다. 크기가 작을수록 각각의 층(layer)을 인쇄하는 데 걸리는 시간이 줄어들기 때문입니다. 다르게 말하자면, 아직 경화되지 않은 층(layer) 위에 새로운 층(layer)이 인쇄된다는 뜻입니다. 극단적인 경우 위 사진<출처: simplify3d.>처럼 뭉개지는 현상이 발생할 수도 있는 것이죠.

이와 같은 사례에 대처할 수 있는 방법은 아래와 같습니다.

해결 방법 해결 방법의 원리
인쇄 온도 낮추기 – 소프트웨어에서 인쇄 온도를 조정합니다.
냉각 속도 높이기 – 냉각을 돕는 팬(fan)의 속도를 높입니다.
인쇄 속도 낮추기 – 인쇄 속도를 낮추면, 각 층(layer)이 충분히 경화될 시간을 주게 됩니다.
한 번에 여러 개의 부품 인쇄하기 – 위의 변수를 조정한 뒤에도 문제가 해결되지 않는다면, 가장 좋은 방법은 한 번에 여러 개의 부품을 인쇄하는 겁니다. 한 부품이 인쇄되는 동안 다른 부품이 충분히 냉각될 시간을 벌 수 있습니다.

‘발진’ 혹은 ‘얼룩’이 생겼는데, 어찌 하나요?

3D 프린팅 결과물에 생기는 발진과 얼룩(zits and blobs). 출처 simplify3d.

3D 프린팅의 압출기는 출력 중에 빌드 플랫폼 위를 이동하면서 압출을 지속적으로 중지하고 다시 시작합니다. 특히 압출기를 껐다가 다시 켜는 경우에는 추가 변형이 발생할 수 있습니다.

예를 들어, 3D 프린팅 출력물의 벽을 자세히 살펴보면 압출기가 재료를 배출하기 시작한 위치를 나타내는 표시를 확인할 수 있습니다. 이러한 표시를 일반적으로 표면 발진(zits, 지트) 혹은 표면 얼룩(blobs)이라고 합니다. 압출이 중단되었다가 다시 시작되는 과정에서 부적절한 유속(流速)이 발생해 불규칙적인 구조가 생겨나는 겁니다.

출력물에서 지트 혹은 얼룩이 보이기 시작했다면 가장 먼저 해야할 일은 프린팅 과정을 지켜보는 겁니다. 압출기가 층(layer)을 쌓아나가는 과정을 유심히 살펴보세요. 압출기는 한 층을 쌓고 나면 잠시 정지한 뒤, 다시 작동합니다.

대개의 경우 결함은 ① 압출기가 다음 층(layer) 출력을 시작할 때, 혹은 ② 압출기가 한 층(layer)의 작업을 마치고 잠시 정지할 때 나타납니다.

전자의 경우엔 리트랙션 설정(Retraction Setting)에 변화를 주는 것으로 해결이 가능합니다. 후자의 경우엔 코스팅 설정(Coasting Setting)을 변경하는 것이 해결책이 될 수 있습니다.

먼저 리트랙션(Retraction) 설정은 압출기가 정지할 때마다 재료가 압출기 내부에서 안쪽으로 밀려나는 거리(retraction distance)와 압출기가 재시작할 때마다 프라이밍을 하는 거리(priming distance)를 결정하는 설정 요소입니다. 둘레(perimeter)의 시작 지점에서 결함을 발견했다면 압출기가 재료를 너무 과하게 프라이밍(본격적으로 사출을 시작하기 전에 재료를 분사하는 작업)을 하고 있을 확률이 큽니다. 이때, 리트랙션 거리에 음수 값을 입력하면 프라이밍 거리를 줄일 수 있습니다.

예를 들어 리트랙션을 1.0mm로, 재시작 거리(extra restart distance)를 -0.2.mm(마이너스 표기는 필수입니다)로 설정했다고 하겠습니다. 이 경우 압출기는 멈출 때마다 1.0mm만큼 재료를 뒤로 밀어냅니다. 작동을 재시작할 때는 노즐에 재료를 0.8mm만큼만 다시 밀어넣습니다. 이와 같은 설정을 반복해 나가면서 자신의 프린팅 환경에 가장 적합한 수치를 찾아내면 됩니다.

코스팅(Coasting)은 노즐 내부에 축적되는 압력을 완화하기 위해 둘레 작업이 끝나기 직전에 압출기를 끄는 것을 말합니다. 이 옵션을 활성화하면 경계의 끝부분에서 결함이 생기는 것을 방지할 수 있습니다. 통상적으로 입력값을 0.2-0.5mm 사이 수준에 맞추면 눈에 띄는 결과를 얻을 수 있습니다.

자세한 내용은 아래 표를 참고하세요.

해결 방법 구체적인 실행 방법
리트랙션 설정 조정하기 – [리트랙션 설정]의 하위 설정 메뉴인 [재시작 거리 설정]에 음수 값을 입력한다.
코스팅 설정 조정하기 – [코스팅 설정]을 활성화하고 양수 값을 입력한다. 통상적으로 0.2-0.5mm 사이의 값이면 눈에 띄는 결과를 얻을 수 있다.

지금까지 3D 프린팅 결과물의 표면이 품질을 저하시키는 주요한 현상과 현상의 원인을 알아보고, 그에 대응하는 적절한 해결방법에 대해 알아보았습니다. 도움이 되셨나요?

제품을 재출력할 수 없는 상황이라고 해도 걱정하지 마세요. 다음에는 후가공 공정을 통해 제품 표면을 매끄럽게 만드는 방법에 대해 알아보겠습니다.

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[재료 선택 가이드] 제조업계의 팔방미인 ‘알루미늄’

편의점에 색색별로 진열된 음료수 캔 등을 통해 일반인에게 친숙한 알루미늄. 지구에서 가장 풍부한 금속 자원 중 하나이기도 합니다. 지구의 지각을 구성하는 주요 원소들의 비율을 살펴보면 산소가 약 47%로 가장 많은 비중을 차지하고, 실리콘(약 28%)과 알루미늄(약 8%)이 그 뒤를 잇습니다. 

지각의 약 5%를 구성하는 철보다도 더 흔한 알루미늄이지만, 가격은 철보다 훨씬 비쌉니다. 보통 알루미늄은 산화된 암석에서 제련을 통해 얻을 수 있는데, 여기에 드는 비용이 아주 비싸기 때문입니다. 하지만 일단 추출해 낸 알루미늄은 가볍고 강하며 가공하기가 쉽기 때문에 다양한 분야에서 활용됩니다. 이 때문에 일상 생활에서 흔히 볼 수 있는 음료수 캔과 같은 포장재는 물론, 자동차, 항공기, 건설, 전선 등 산업 전반에 두루 사용됩니다. 

이처럼 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있고, 다양한 제조 공정에 두루 활용되는 알루미늄의 특성에 대해 살펴보겠습니다. 

특성: 한마디로 ‘가볍고 튼튼’  

알루미늄은 매력적인 특성이 많은 재료입니다. 주변에서 알루미늄 제품을 쉽게 찾아볼 수 있는 이유죠. 알루미늄의 물리적인 특성은 아래와 같습니다.

– 튼튼해요
– 가벼워요
– 잘 늘어나요 (연성이 좋다는 뜻이에요. 은박이나 철사로 만들기 쉽지요.)
– 색상이 다양해요 (은빛부터 무딘 회색까지)

– 환경 변화에 잘 견뎌요 (잘 구부러지지만 잘 부서지거나 녹지 않아요. 물에도 잘 버틸 수 있죠.)
– 화재 안전에 강해요 (알루미늄은 타지 않아요. 화씨 1215도 정도의 온도는 돼야 녹아요.)
– 재활용에 뛰어나요 (알루미늄은 재활용하는 과정에서 천연 성질을 손상없이 100% 재활용할 수 있어요.)

– 전기를 잘 전달해요 (저항이 제로에 가까운 초전도체에요. 전기 효율이 좋아요. 비저항이 구리의 약 1.6배.)
– 자석의 성질이 없어요 (비자성 非磁性)
– 전기 및 열의 양도체에요 (양도체란, 도체에 전기를 가하면 +극을 띠는 도체에요)

– 합금에 용이해요
– 상온에서도 고온에서도 가공이 쉬워요
– 빛이나 열을 반사해요
– 접합이 쉬워요
– 진동 특성이 좋아요
– 수축률이 커요

활용범위: 음료 캔부터 전기·자동차 등 전방위

알루미늄은 위에서 소개한 물리적 특성상 장점이 많은 금속입니다. 자연히 활용 분야도 다양하죠. 알루미늄이 어떤 제품 분야에 활용되는지 살펴보겠습니다. 

– 포장, 용기 제품 (캔, 호일 등)
– 다양한 생활 가정 용품(조리기구, 야구 방망이, 시계 등)
– 버스, 고속철도 등 운송수단
– 건축물 (창문, 문, 건물 구조물 철사 등)
– 다양한 구조물 (가로등 기둥, 선박 돛대, 산책로 등)
– 전력 분배를 위한 전기 라인
– 전자 제품 및 CD
– 방열판(트랜지스터 및 CPU 등)
– 고휘도 LED 조명에 사용되는 금속 코어 구리 클래드 라미네이트의 기판 재료
– 페인트와 불꽃 놀이에 사용되는 분말 알루미늄

실생활에서 쉽게 접할 수 있는 제품은 물론, 겉으로 드러나지 않는 컴퓨터 부품 등에도 알루미늄이 활용되고 있음을 알 수 있습니다. 그러면 보다 구체적으로 어떤 제품들이 알루미늄으로 만들어지는지 살펴보겠습니다. 

음료수 캔

(출처 : 셔터스톡)

‘칙-’ ‘캬~’ 캔에 든 콜라를 따서 마시는 소리는 언제나 청량합니다. 콜라 캔, 사이다 캔, 통조림 캔까지. 마트나 편의점에 가면 우리는 알루미늄 제품에 둘러싸이게 됩니다. 일상 생활에서 알루미늄을 가장 친숙하게 만든 건 콜라를 비롯한 음료수 캔일 겁니다. 

음료수 회사들이 처음부터 음료를 캔에 담아 출시했던 것은 아닙니다. 대표적인 음료회사인 코카콜라와 펩시는 1967년부터 알루미늄 캔을 사용하고 있습니다. 어느덧 반 세기가 넘었네요.

음료수 캔이 어떤 제조 과정을 거쳐 탄생하는지 더 알고 싶다면 [제조 ‘알못’의 제조공법 탐험기] ‘알루미늄 캔’편을  클릭해 보세요. 

가전 제품

음료수 캔 못지 않게 주변에서 알루미늄을 쉽게 접할 수 있는 것은 가전제품을 통해서입니다. 스마트폰, 태블릿PC, 노트북, 평면 TV 등 매일같이 접하는 다양한 가전제품에 알루미늄이 사용되고 있습니다. 특히 알루미늄은 플라스틱보다 단단하고 강철보다는 가볍기 때문에 플라스틱이나 강철 부품을 대체하며 수요가 늘어나고 있습니다. 또한 재료 특성상 열을 빠르게 방출하기 때문에 전자 장치가 과열되지 않도록 도와주는 효과도 있습니다. 

알루미늄의 특성을 최대한 살려내 세련된 제품을 만드는 대표적인 회사가 미국의 애플입니다. 애플은 자사의 대표 상품인 아이폰과 맥북에 알루미늄을 사용합니다. 알루미늄의 연성과 내구성, 색상을 활용하면 제품의 세련된 디자인을 한층 돋보이게 해주죠. 소비자들이 원하는 시크하고 깔끔한 디자인을 만들어내기에 알루미늄은 적절한 재료입니다.

애플의 맥북. (출처 : 셔터스톡)

애플 외에도 제품의 디자인적인 측면을 부각하기 위해 알루미늄을 사용하는 업체들이 적지 않습니다. 대표적으로 소위 ‘하이엔드’ 오디오 제품을 생산하는 뱅앤올룹슨(Bang & Olufsen)사를 꼽을 수 있습니다. 아래 사진에 나와있는 이 회사의 스피커는 가격이 무려 300만원을 훌쩍 넘는데요, 알루미늄을 활용해 세련된 느낌을 한껏 살린 것이 특징입니다. 플라스틱이라면 저런 느낌을 내기가 힘들겠죠. 

원화 가격 358만원대 스피커 (출처 : Bang&Olufsen)

주방 가구·기구 

가전 제품 분야뿐 아니라 인테리어 가구 분야에서도 알루미늄은 세련된 디자인을 위해 활용됩니다. 2018년 밀라노박람회 에우로쿠치나(Euro Cucina)에서 시제품으로 첫 선을 보였던 이태리 주방가구 브랜드 에우로모빌의 SEI는 6mm로 얇게 세공된 알루미늄을 주방가구의 상판과 측판, 프레임에 사용해 디자인과 기술의 완벽한 결합이라는 찬사를 받은 바 있습니다.

주방 ‘가구’에서 알루미늄의 사용이 다소 예외적이라면, 주방 ‘기구’에서는 알루미늄 사용이 ‘필수’입니다. 대다수 가정의 주방에는 요리할 때 사용하는 냄비와 프라이팬, 호일까지 알루미늄 제품들이 단체로 모여있습니다. 

알루미늄 제품이 주방에서 많이 사용되는 이유가 뭘까요. 앞에서 설명드린 대로 알루미늄은 열을 잘 전달하고 독성이 없습니다. 사람이 먹는 음식을 익히는 데에 제격이죠. 녹이 잘 슬지 않고 씻어내기가 쉽다는 점도 주방에서 사용하기에 딱입니다. 

알루미늄이 사용된 다양한 주방 기구 (출처 : 셔터스톡)

운송수단

알루미늄에게는 별명이 있습니다. ‘날개 달린 금속’. 알루미늄은 가볍습니다. 가벼우면 움직이는 힘이 적게 들겠죠. 자동차, 철도, 항공기가 알루미늄으로 만들어지면 ‘날개가 달린 것처럼’ 적은 힘으로 빠르게 움직일 수 있습니다. 결과적으로 연비도 향상되죠. 

다만, 사람이 타는 운송수단인 만큼 안전이 최우선입니다. 알루미늄이 안전을 지킬 만큼 튼튼하겠냐는 우려가 나올 법합니다. 알루미늄은 다른 금속과 합금하기 쉽고, 합금하면 강도를 충분히 높일 수 있습니다. 부식에도 강하기 때문에 안전 문제를 예방하는 데 우수합니다.

물론, 여전히 자동차 산업에서는 알루미늄보다는 철강에 많이 의존하고 있는 것이 사실입니다. 하지만 알루미늄에 대한 선호가 높아지면서 전문가들은 2025년까지 자동차의 평균 알루미늄 함량이 60% 증가할 것이라고 전망하고 있습니다.

중국 상하이의 Maglev. (출처 : 셔터스톡)

알루미늄은 열차 제조에 있어서 더욱 각광을 받고 있습니다. 중국 상하이의 Maglev, 일본의 신칸센과 같은 고속 철도는 알루미늄으로 만들어졌습니다. 알루미늄은 마찰 저항을 줄이도록 설계하면 기차의 무게를 줄일 수 있어요.
기차뿐일까요? 가볍고, 강하고, 유연한 알루미늄은 항공기를 제조하기에 이상적인 재료입니다. 특히 알루미늄에 다른 재료를 섞어 합금을 만들면 보다 단단한 제품을 만들 수 있습니다. 대표적으로 알루미늄-구리 합금, 알루미늄-아연-마그네슘 합금 등이 사용됩니다. 

더 나아가 우주선 부품에도 알루미늄은 단골소재인데요, 요즘엔 항공우주 분야에서 알루미늄-리튬 합금이 주목을 받고 있다고 합니다. 미국의 민간 우주업체인 스페이스X가 개발한 유인우주선 크루드래건을 쏘아올린 팰컨9 로켓에도 연료탱크에 알루미늄-리튬 합금이 사용됐습니다. 앞으로 달이나 화성 탐사를 위해 사용될 로켓에도 알루미늄-리튬 합금이 사용될 것이란 전망입니다. 항공 부품 제조에 대해 알고싶다면?

건축

알루미늄은 부식에 강합니다. 알루미늄으로 건물을 지으면 사실상 유지 보수가 거의 필요 없습니다. 열 효율도 높기 때문에 겨울에는 따뜻하고 여름에는 시원한 공간을 제공하죠. 원하는 모양대로 곡선을 만들거나 절단하고, 용접할 수 있기 때문에 건축물의 미관을 높일 수 있습니다. 나무나 플라스틱, 강철로는 불가능한 디자인까지 알루미늄이라면 가능하게 되는 겁니다.

1931년에 완공된 미국 뉴욕의 엠파이어스테이트 빌딩은 사실상 처음으로 건축물에 알루미늄을 사용해 주목을 받았습니다. (출처: 셔터스톡)

알루미늄이 건물에 본격적으로 사용된 첫 번째 건물로 지난 1931년에 지어진 뉴욕의 엠파이어 스테이트 빌딩을 꼽습니다. 약 6만톤에 달하는 강철이 주요 재료로 사용됐지만 당시 건물의 기본 구조물과 인테리어 등에 알루미늄과 스테인리스스틸이 730톤 가량 사용된 것으로 알려졌습니다. 당시 알루미늄을 추출하는 비율이 획기적으로 낮아지면서 알루미늄이 건설 공사 현장에도 등장할 수 있게 되었다고 합니다. 

알루미늄은 무게가 가볍고 내구성이 좋기 때문에 건물의 에너지 비용을 줄이는 데도 일조합니다. 쉽게 재활용이 가능하기 때문에 최근엔 친환경 측면에서도 주목 받고 있습니다. 

알루미늄이 건축에 사용된 영국 런던의 아쿠아틱센터. (출처;셔터스톡)

이러한 장점들 때문에 현대 건축가들은 알루미늄을 자주 사용하고 있습니다. 영국 런던의 아쿠아틱 센터<사진>를 예로 들까요? 미끄러지듯 유연한 곡선이 하늘과 맞닿아있는 것이 아름답지 않나요? 알루미늄이기에 가능한 구조입니다.

이 외에도 알루미늄은 전기 전도도가 구리의 63%에 불과해 전선으로도 활용됩니다. 특히 우리가 일상생활에서 사용되는 전선 대부분이 구리로 만들어지지만 고압선의 경우엔 알루미늄이 많이 사용됩니다. 비록 저항이 구리보다 높아서 전력 전송의 효율성은 떨어지지만 몹시 가볍기 때문에 공중에 매달아 사용하기에 유리합니다. 부식에도 잘 견디기 때문에 전선을 보호하는 데에도 유리합니다.

지금까지 알루미늄이 사용되는 분야들을 알아봤는데요. 생각보다 훨씬 폭넓은 분야에서 알루미늄이 다양하게 사용되고 있다는 것을 알 수 있습니다. 오늘 소개한 내용 외에도 알루미늄이 활용되는 제품과 분야는 무궁무진합니다. 모터와 같은 전력 시스템, 위성 안테나, LED 전구, 냉장고 등등 일상생활 속에서 알루미늄의 다양한 활용 사례를 살펴보는 것도 재미있을 것 같습니다. 

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)에서는 알루미늄을 재료로 삼아 다양한 가공 방식을 통해 고객이 원하는 제품을 만들어내는 2300여 곳의 제조업 파트너들을 만날 수 있습니다.

[글로벌 제조플랫폼] 하루 만에 부품이 ‘뚝딱’···프로토랩스

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)가 해외에서 활동하는 제조 플랫폼을 시리즈로 소개합니다. 지난 1999년에 설립된 세계 최대 규모의 제조업 플랫폼으로서 2021년 1월 또다른 제조 플랫폼인 허브스(Hubs)를 인수합병한 프로토랩스(Protolabs)입니다. 

세상에서 가장 빠른 디지털 제조 서비스

미국의 대표적인 제조 플랫폼 ‘프로토랩스(Protolabs)’의 홈페이지에 적혀있는 문구입니다. 어떤 회사든지 저마다 자신들의 강점을 홍보하기 위해 다양한 수사(修辭)를 사용하지만, 적어도 프로토랩스에게 ‘가장 빠른 제조 서비스’라는 문구는 과장이 아닙니다.

프로토랩스가 자체적으로 보유한 CNC 장비.

실제로 프로토랩스는 자체적으로 보유한 대규모 장비 <위 사진 참조>를 바탕으로 일부 제조 공정의 경우 주문을 받은 지 하루 만에 제품을 생산해 고객에게 전달합니다. 보통 제품의 납기일은 CNC나 3D프린팅, 판금은 주문 시점으로부터 1~7일, 사출성형은 보름 이내인 것으로 알려졌습니다.

납기 단축 목표로 창업, 12개 지역서 직접 생산

프로토랩스는 지난 1999년 미국 미네소타에서 설립됐습니다. 창업자인 래리 루키스(Larry Lukis)는 플라스틱 사출성형 방식으로 부품을 제조할 때, 납기(lead time)를 획기적으로 줄이는 것을 목표로 프로토랩스를 설립했다고 합니다. 이같은 목표를 달성하기 위해 루키스는 기계와 연동된, 당시로서는 상당히 복잡한 소프트웨어를 개발해 전통적인 제조 공정을 자동화하는 데 성공했습니다. 

대부분의 제조업 플랫폼 사업자들이 애초부터 플랫폼 비즈니스로 출발한 것과 달리, 프로토랩스는 ‘제조업’에 뿌리를 두고 있습니다. 실제로 고객의 주문을 받아 파트너십을 맺고 있는 제조업체들에 생산을 맡기는 대다수 제조 플랫폼들과 달리, 프로토랩스는 고객으로부터 받은 주문을 자체적으로 보유한 설비를 이용해 직접 생산합니다. 

지난 2020년 말 기준으로 프로토랩스는 미네소타를 비롯한 전세계 11개 지역(2021년말 현재 12개)에 걸쳐 700개 이상의 CNC 공작기계 및 선반, 약 270개의 금형사출 프레스 기계, 약 200개의 3D 프린터, 30여 개의 판금 가공기계 등을 보유한 것으로 나타났습니다. 정규직원만 약 2400명에 달하며 2020년까지 4만건 이상의 주문을 처리한 것으로 집계됐습니다. 애초 사출성형의 납기일을 줄이는 것을 목표로 설립된 업체답게 지금도 사출성형 관련 매출이 전체 매출의 절반 가량을 차지하는 것으로 알려졌습니다. 그 다음으로 CNC, 3D프린팅, 판금 관련 매출이 많습니다. 

프로토랩스 관련 주요 수치.

'허브스(Hubs)' 인수로 잠재시장 규모 1000억달러

프로토랩스는 2021년 1월 또다른 제조 플랫폼인 허브스를 인수했습니다. 애초 사명이 ‘3D허브스’였던 허브스는 3D 프린팅 주문을 연결해주는 플랫폼으로 시작해 CNC, 판금 등으로 서비스 영역을 넓혔습니다. 제조 분야의 수요와 공급을 연결하는 플랫폼으로서의 역할에 충실한 허브스는 전세계적으로 240여 곳의 제조 파트너를 확보하고 있습니다.

프로토랩스의 허브스 인수는 단순히 동종업계 경쟁사를 인수해 덩치를 키우는 것을 넘어, 남다른 의미를 가집니다. 지금처럼 모든 주문을 자체적으로 제작하던 방식에 더해 여타 제조 플랫폼처럼 파트너들과 연결해주는 플랫폼으로서의 기능이 보다 확대될 수 있기 때문입니다. 

특히 시장에서는 독일과 영국, 일본에 지사가 있지만 대부분의 매출이 미국에서 발생하는 프로토랩스 입장에서는 멕시코, 인도, 중국 등 제조 원가가 싼 국가에 파트너를 보유한 허브스를 인수함으로써 프로토랩스의 영역이 훨씬 확대될 것으로 전망합니다. 실제로 금융업계에서는 허브스 인수를 계기로 프로토랩스의 잠재시장 규모가 지금의 약 5배 수준인 최대 1000억 달러 수준에 이를 것으로 예상했습니다. 

프로토랩스는 2021년 1월 또다른 제조 플랫폼인 허브스를 인수했다.

프로토랩스측은 당분간 두 회사를 물리적으로 합병하지 않고, 허브스를 독립적으로 운영하도록 한다는 계획입니다. 허브스의 CEO도 인수 이전부터 CEO를 맡았던 브람 드 즈워트(Bram de Zwart)가 계속해서 맡기로 했습니다. 즈워트 CEO는 네덜란드에서 대학을 졸업하고 3D 프린터 제조업체인 ‘3D시스템즈’에서 프로덕트 매니저로 근무한 경력이 있습니다. 프로토랩스의 CEO는 지난 2020년 말부터 로버트 보더(Robert Bodor)가 맡고 있습니다. 보더 CEO는 미국의 대표적인 제조업체 허니웰, 컨설팅기업 맥킨지 등을 거쳐 지난 2012년부터 프로토랩스에 합류했습니다. 미네소타 대학교에서 기계공학 석사, 컴퓨터 과학/공학 박사 학위를 받았습니다. 

전체 매출 93%가 기존 고객, 매출총이익률 50% 넘어

작년 1분기부터 새롭게 적용된 프로토랩스의 플랫폼 ‘프로토랩스 2.0’은 자체 소프트웨어를 통해 견적 산출 과정을 자동화해 빠르게 견적을 낼 수 있도록 한 것이 경쟁력입니다. 빠르면 몇 분, 복잡한 공정의 경우 수 시간 내에 견적을 내줍니다. 먼저 고객이 3D 도면을 업로드하면 플랫폼에서 제조성 검증을 거쳐 적정한 가공 방식에 따른 견적을 매기고 주문을 넣게 됩니다. 특히 처음에 받은 견적이 고정불변인 것이 아니라, 고객이 주문 이후에도 재료나 마감 방식, 수량, 납기일에 대한 변경을 요청할 수 있고 이는 곧바로 새로운 견적에 반영돼 고객에게 전달됩니다. 

프로토랩스에서의 주문 과정

프로토랩스 고객들은 재구매율이 굉장히 높습니다. 지난 2020년 기준으로 매출의 93%가 기존 고객으로부터 나왔으며, 또 특정 고객의 매출이 전체 매출의 2%를 넘는 경우가 없을 정도로 고객군이 다양하게 분포하고 있습니다. 

프로토랩스의 매출은 코로나 사태를 계기로 다소 정체된 것으로 나타났습니다. 코로나 사태 이전인 지난 2019년 매출은 전년보다 4% 증가한 약 4억5900만 달러를 기록했지만 코로나가 터진 이듬해엔 6% 가량 줄어든 4억3400만 달러에 그쳤습니다. 프로토랩스는 매출액에서 매출원가(판매비와 관리비 등은 제외)를 뺀 매출총이익률(gross margin)이 50%에 이를 정도로 굉장히 높은 것이 특징입니다. 이에 비해 허브스의 매출총이익률은 20~25% 수준에 이를 것으로 시장은 예상하고 있습니다. 

[제조 ‘알못’의 제조공법 탐험기] ‘헤어 드라이어’편

안녕하세요! 캐파(CAPA) 서비스를 제공하는 에이팀벤처스 콘텐츠팀의 엘라입니다. 
‘제조 알못의 제조공법 탐험기’는 제조 문외한인 제가 제조에 대해 보다 쉽고 친근하게 다가가고자 기획한 콘텐츠입니다. 우리가 익숙함에 속아 소중함을 몰랐던 일상 속 생활용품들이 어떤 과정을 거쳐 탄생했는지 소개하는 제조공법 탐험기, 오늘은 일곱 번째 순서로 헤어 드라이어를 만드는 제조 공정에 대해 소개하겠습니다!

'오픈런' 대열에 합류한 헤어 드라이어, 어떻게 만들까

최근 평일, 주말 구분할 것 없이 아침마다 백화점을 비롯한 각종 쇼핑몰 입구를 향해 부리나케 뛰는 사람들을 심심치 않게 볼 수 있습니다. 위 이미지처럼 말이죠. ‘오픈런’이란 용어를 들어보셨나요? 주로 고가의 명품을 구입하기 위해 매장 문이 열리자마자 달려가 구매하는 것을 말합니다. 

하지만 그렇게 부리나케 달려가더라도 대개 돌아오는 건 ‘품절’됐다거나 제품을 받기까지 수개월이 걸리니 대기 명단에 올려주겠다는 제안인 경우가 많다고 합니다. 이렇게 오픈런 경쟁이 치열한 제품 중에는 의외의 제품도 끼어 있습니다. 그 중 하나가 바로 ‘헤어 드라이어’인데요, 저의 지인도 세간에 화제가 된 헤어 드라이어를 사기 위해 오픈런을 불사했건만 매장 직원으로부터 ‘3개월 후에 입고 예정이니 대기 명단에 연락처를 적고 가라’는 얘기를 들었다고 합니다. 

‘금테를 두른 것도 아니고, 그깟 드라이어가 얼마나 대단하길래’하고 혀를 ‘쯧쯧’ 차다가 불현듯, ‘드라이어는 어떻게 만들어질까’ 하는 궁금증이 생겼습니다. 저의 제조 ‘알못’ 레이더에 헤어 드라이어가 포착된 것이죠. 

외관은 금형사출, 재료는 ABS가 일반적

대부분의 헤어 드라이어 외형은 플라스틱으로 만들어집니다. 플라스틱으로 만든 대부분의 공산품이 그렇듯, 헤어 드라이어의 케이스 또한 사출성형 방식을 통해 만들어집니다. 
이전 제조 알못에서도 설명했듯이 사출성형은 고열에도 형태가 변형되지 않는 금형에, 가열을 통해 액체 상태로 만든 열가소성 플라스틱 소재를 투입해 형태를 만들어내는 제조 방식입니다. 헤어 드라이어 케이스의 경우 보통 사출성형에서 가장 보편적으로 사용되는 재료인 ABS 수지가 사용되는데요, ABS 수지는 투명하기 때문에 보통 후처리 작업을 통해 색을 입히게 됩니다. 
제가 집에서 사용하고 있는 헤어 드라이어도 그렇고 동네 목욕탕을 비롯한 공공장소에서 쉽게 볼 수 있는 헤어 드라이어 대부분이 대부분 플라스틱 사출성형 방식으로 외관을 만든 제품일 겁니다. 

드라이어의 3요소 팬, 모터, 바이메탈

헤어 드라이어는 부피가 그다지 크지 않지만 내부를 들여다보면 생각보다 많은 부품이 들어있습니다. 그 중에서도 필수 부품을 꼽으라면 먼저 바람을 만들어내는 장치인 ‘팬’과 팬을 움직이는 장치인 ‘모터’, 그리고 고온부터 냉풍까지 다양한 바람을 만들어내기 위해 온도를 제어할 수 있는 장치인 ‘바이메탈’ 등이 있습니다. 
헤어 드라이어가 제대로 작동하기 위해선 이와 같은 부품들이 잘 맞물려 돌아가야 합니다. 드라이어 내부에 먼저 이러한 필수 장치들을 적절히 배치하고 바람이 잘 나올 수 있도록 유도하는 송풍구와 전기 코드와 이어지는 각종 전선들이 모여있는 손잡이 부분을 조립하면 우리가 사용하는 헤어 드라이어의 모습이 갖춰집니다.

이중 하나라도 제대로 작동하지 않으면 한겨울에 젖은 머리를 찬공기에 내맡긴 채 출근하다 머리에 고드름이 생기는 불상사를 맞이할 수 있습니다. 특히 전기 배선 등이 얽혀 있다 보니 헤어 드라이어는 대부분 기계가 아닌 사람의 손으로 직접 조립한다고 합니다. 겉이 매끄럽다 보니 당연히 기계로 한번에 찍어낼 수 있을 줄 알았는데, 헤어 드라이어의 내공을 알아보지 못한 점이 부끄럽게 느껴졌습니다.

참고로 헤어 드라이어의 가격을 결정하는 것은 대개 내부에 장착된 ‘모터’를 어떤 제품을 사용하느냐에 달려있다고 합니다. 고급 사양의 모터를 사용할수록 자연히 드라이어의 가격이 올라가게 됩니다. 요즘 소위 ‘오픈런’을 뛰게 만드는 그 회사의 헤어 드라이어가 그토록 고가에 팔리는 것도, 특이한 디자인 때문이 아니라 자체적으로 만든 최고급 모터를 사용하기 때문이라고 합니다. 

헤어 드라이기의 금형 (사진 출처: 마츠우라 LUMEX AVANCE-25로 가공한 금형 홍보 사진)

아마 제조 ‘알못’ 시리즈를 기획하지 않았다면 매일같이 사용하는 헤어 드라이어가 어떤 과정을 거쳐 만들어지는지 궁금해하지 않았을 겁니다. 그저 선풍기 날개 돌아가듯 안에서 모터가 돌아가나 보다 하고 생각했을 지도 모르겠습니다. 더구나 제가 손으로 집는 헤어 드라이어 외관이 사출성형을 통해 만들어진다는 생각 같은 건 절대로 하지 않았을 겁니다. 오픈런까지 해가며 구입하려 해도 손에 넣기 힘든 고급 헤어 드라이어도 속을 뜯어보면 결국 드라이어의 기본 작동 원리에서 벗어나지 않습니다. 무엇보다 비록 인터넷쇼핑으로 손쉽게 구할 수 있는 저희집 헤어 드라이어도 아직은 제법 쓸 만합니다. 오늘따라 저희집 헤어 드라이어가 더 짠하게 느껴지네요. 

[CAPA 파트너스] 시제품 제작 ‘레인메이커’

시제품 제작 전문업체 찾을 땐 ‘캐파 파트너스’ 레인메이커
김성회 대표 “고객들 앞에선 대표 아닌 프로젝트 매니저”

한 방울씩 떨어지는 커피 방울들. 그 사이 퍼지는 커피 향기는 꽤 치명적이다. (출처 : 셔터스톡)

1초에 한 방울씩. ‘똑, 똑’. 드립 커피 한 잔의 여유를 즐기기 위해서는 초조한 인고의 시간이 필요하다. 커피를 좋아하는 사람이라면 모를 리가 없는 사실. 하지만 서서히 퍼져가는 커피 향을 맡고 있노라면 ‘먼저 홀짝 마셔버릴까’하는 순간의 충동이 유혹한다. 고민하는 사이 또 몇 초가 지난다. 어느새 커피 방울들은 커피 한 잔을 채웠다. ‘이제 한 번 마셔볼까.’ 하지만 기쁨도 잠시. 인고 끝에 마주한 커피의 빛깔이 심상치 않다. 어쩐지, 너무 연하다.

시제품 제작 전문업체 ‘레인메이커’의 김성회 대표는 어느날 아쉬운 커피 농도에 마시던 커피를 내려놓았다. 그리고는 종이컵에 구멍을 뚫기 시작했다. 직접 간이 ‘수제’ 드리퍼 제작에 나선 것이다. 우리에게 익숙한 역삼각형 모양이 아닌 바닥이 편평한 새로운 드리퍼가 개발(?)되는 순간이었다.

사실 커피 드리퍼의 역사를 거슬러올라가보자. 1908년 독일의 평범한 가정주부였던 멜리타 벤츠는 양철통에 구멍을 낸 편평한 드리퍼를 세계 최초로 고안했다. 밑 부분을 편평하게 만든 건 원두를 고르게 퍼뜨려서 커피 원액을 골고루 추출하기 위함이었다고 한다. 진작에 편평한 드리퍼가 있었던 것이다.

그로부터 약 110여년 뒤 대한민국. 대략 한 세기 전의 멜리타 벤츠 여사와 비슷한 생각을 하게 된 김성회 대표가 자체적으로 편평한 드리퍼 개발에 나섰다. 다른 사람의 시제품을 제작해주는 제조업자이면서 평소 호기심이 많고 새로운 아이디어를 어떻게 구현할까 고민하는 ‘메이커(Maker)’로서의 천성 때문이다. 지난 5일 부천의 레인메이커 사무실에서 김 대표를 만났다. 아래는 김성회 대표와의 일문일답.

 

유튜브 ‘레인메이커 TV’에서 종이컵에 구멍을 뚫어가며 드리퍼를 제작한 과정을 확인할 수 있다. (출처 : 유튜브 ‘레인메이커TV’ 캡처)

새로운 제품 만들며 겪는 고객의 고민
“직접 만들어 본 사람이 더 잘 압니다”

Q> 자체 제작도 하고 있다. 그런 점이 시제품 제작을 의뢰하는 고객에게 도움이 되나

“일상 생활 속에서 겪게 되는 어려움, 불편함들을 제품을 통해 해소하려고 끊임없이 노력한다. 커피 드리퍼도 마찬가지였다. 평소 커피를 좋아하는데 역삼각형 모양의 기성품 드리퍼로는 커피가 덜 진하게 나오는 것 같다고 느꼈다. 바리스타의 문제일 수도 있었겠지만, 드리퍼의 구조상 윗부분에 쌓인 원두가 충분히 우려내지지 못하는 것 같았다. 커피를 마시다가 아이디어가 떠올고, (그 자리에서) 종이컵을 자르고 구멍을 뚫어가며 새로운 드리퍼를 고안해냈다. 원두가 충분히 물을 빨아들일 수 있도록 원두가 담기는 부분을 편평하게 하고, 물줄기도 고르게 퍼지며 떨어질 수 있도록 메쉬망을 만들었다.

제조의 세계에서는 직접 제품을 만들어봐야 알게되는 것들이 상당히 많다. 아이디어를 제품으로 구현하는 과정에서 고객 분들이 겪는 고민들이 무엇인지를 안다. 제작자의 눈높이에 맞춰서 누구보다도 고객 분들과 공감할 수 있다고 자부한다.”

Q> 구체적으로 어떤 도움을 주나

“직접 만들면서 (고충을) 겪어봤기에 아는 것들이 있다. 레인메이커는 제품을 의뢰받은 제조업체지만 고객 분들 제품의 마케터를 자처해 시장조사까지 해가며, 최종 판매가 가능한 수준의 제품을 만들 수 있도록 충분히 상담하고 설득하는 작업까지 맡는다.

예를 들어 이미 6가지 기능을 가진 제품을 기획한 고객이 있다. 시간이 지날수록 아이디어가 샘솟을 수 있다. 추가적으로 1개, 2개씩 기능을 추가하다보면 열 개, 스무 개가 금방이다. 기능이 추가될수록 완벽한 제품이 만들어지는 것 같아 욕심이 생길 수 있다. 나 역시 그랬다.

하지만 제품이 복잡해지면 제품 단가는 높아지고 이것이 양산에 걸림돌이 되는 경우가 많다. 아이디어가 샘솟는 제작자의 마음을 백 번 공감한다. 하지만 이미 시장에 유사한 기능을 가진 제품들이 있다거나, 팔릴 만한 가격 수요 상한선 등을 고려한다면 제품의 기능을 어느 정도 가짓 수로 제한하는 작업이 필수다. 공감을 바탕에 두지만 실질적인 생산, 제품 판매까지 함께 고민하며 제품을 함께 만들어가는 것이다. ”

공작 기계 앞에서 포즈를 취한 김성회 대표. 기계 뒤로 잔여물이 수북하다. (이후 모든 사진=캐파)

Q> 직접 발로 뛰는 대표라고 들었다 

“대표를 맡고 있지만 항상 고객들에게는 ‘대표’가 아니라 ‘프로젝트 매니저’라고 소개한다. 그만큼 책임감을 공유한다는 의미다. 사실 모든 제품에 대해 시장조사를 할 수는 없다. 제품이 흥미롭고, 고객 분들과 ‘케미’가 잘 맞는 때에는 나도 모르게 제품에 몰입하게 된다.

보통 제품을 만들 때 설계, 제작부터 어떤 재료로 만들지, 어떤 가공방식을 선택할지, 양산하게 되면 가격을 어느 정도로 책정할 것인지까지 큰 그림을 먼저 그려 놓는다. 기획과 설계, 제작, 양산, 유통까지 제각각 따로 이뤄지는 것이 아니라 레인메이커에서는 최종적으로 양산 제품을 만들 수 있는 단계까지 구상해놓고 제작에 들어간다.”

Q> 양산까지 염두에 두면 정작 시제품 제작에 시간이 너무 오래 걸리는 것 아닌가

“처음에는 꽤 걸렸지만, 노하우가 쌓이니 오히려 시간이 단축됐다. 한 번에 만들어지는 완제품은 없다는 게 제조업계의 정설 아닌가. 디자인 때문에 설계가 막혀 다시 디자인을 구상해야 하거나, 제작 과정에서 구현이 불가능한 구조를 발견해 제품 설계로 회귀해야 하는 경우는 허다하다. 그 과정에서 시간과 비용이 낭비되곤 하는데, 제품 디자인 단계부터 설계를 고려하고, 제품 구상부터 양산을 고민하면 공정 단계를 ‘역순’으로 회귀하는 상황을 최대한 방지할 수 있다. 이런 방식으로 목걸이형 살균기 제품을 2개월 만에 완제품 양산까지 완료했다.

레인메이커는 고객 분들이 그 제품을 양산하고 최종적으로 판매하는 단계에 이르기까지 앞으로를 함께 고민하는 업체다.”

 

에어컨 동관 확관기(상)와 목걸이형 살균기(하).

제품에 대한 전문가는 ‘고객’···”고객 분들의 머릿속에 들어갈 수 없으니 아침 저녁으로 전화했어요”

인터뷰를 하는 내내 김성회 대표의 눈은 빛났다. 특히 제품에 대한 샘솟는 아이디어를 현실로 옮겨놓기 위해 고군분투했던 스토리를 말할 때 그의 표정은 사뭇 진지해졌다.

Q> 특히 기억에 남는 제품이 있다면

“컬러테라피 스탠드가 기억에 남는다. 휴대폰과 블루투스로 연결되는 스탠드인데, 휴대폰 어플리케이션이 측정한 사용자의 바이오리듬에 따라, 적절한 색깔의 불빛으로 스탠드를 밝혀주는 제품이었다.

문제는 타이밍이었다. 휴대폰과 스탠드가 블루투스로 연결됐을 때, 휴대폰 어플리케이션의 최신 정보가 곧바로 스탠드와 연동되어야 그 순간 사용자의 감정에 적절한 색깔의 불빛이 선택될 수 있었다. 블루투스의 연동 타이밍 문제, 자기장의 전파 방해 문제, 휴대폰과 스탠드의 거리 문제 등 해결해야 할 기술적이 문제들이 상당히 많았고 복잡했다.

원래 함께 일하던 개발자가 있었는데 기술적인 한계를 뛰어넘지 못하고 “개발자가 도망갔다”고 고객이 얘기하더라. 여러 업체를 전전하다 결국 레인메이커를 찾아왔다. 어떻게든 꿈을 이뤄드리고 싶었다. 제품 디자인부터 전장 파트까지 하나하나 뜯어보고, 초기 기획의 80% 정도를 달성하는 수준으로 완성품을 만들었던 기억이 있다. 고객 분께서 ‘거의 포기하고 있었는데, 정말 고생 많으셨다’고 하더라. 너무 뿌듯했다.

Q> 회사명을 ‘레인메이커’로 지은 이유가 궁금하다 

“사실 의미가 있다. 서양 문화권에서 레인메이커(rain maker)는 주술적인 의미로 비를 만들어주는 사람, 즉 주술사를 뜻한다고 한다. 자연현상을 인간이 컨트롤한다는 건 사실 현실적으로 불가능한 일이다. 마치 꿈 같은 일일 것이다.

모든 제조업체들은 하나하나가 레인메이커처럼, 현실에 없던 꿈과 아이디어들을 세상에 구현해내는 마법사 같은 존재라고 생각한다. 제작자는 현실에 없던 새로운 꿈을꾸는 사람들이다. 레인메이커는 마치 주술사처럼 그 꿈들을 실현해주는 사람이고 싶다. 꿈을 지키고 구현해내려면 고객의 제품이 내 제품이라고 생각하며 만들어야 한다.

 

세월의 흔적이 느껴지는 공작 기계, 최신 설비(MCT).(순서대로)

Q> 다른 사람의 아이디어를 구현하려면 ‘소통’이 중요할 것 같다 

“레인 메이커에서 고객과의 소통은 ‘상시체제’다. 충분히 듣는 것은 고객 분들의 아이디어를 현실화할 때 꼭 필요한 과정이다. 특히 프로젝트를 시작하는 초반에는 일주일에 1~2번씩 정기적인 대면 미팅은 필수로 한다. 이후로는 제작과정에서 이슈가 생길 때마다 카톡, 전화, 줌 등 다양한 수단으로 소통한다. 이때 중요한 건 고객의 의견을 많이 듣고 이를 제작 과정에 실제로 반영하는 것이다.

한 번은 ‘자꾸 전화해서 귀찮게 하지 말라’는 고객도 있었다. 운동기구 제품 제작을 의뢰하셨는데, 아침에 한 번, 저녁에 한 번씩 며칠을 전화했었다. 제품 아이디어를 스케치만 해오셔서 확인해야할 부분이 많았던 탓이다.

꼭 해결 방법을 몰라서 전화하는 것이 아니다. 모든 아이디어의 주인은 제작자이고, 제작자가 원하는 대로 제품을 만들어야 만족하는 제품이 나온다. 고객 분들의 머릿속에 들어가서 생각을 확인할 수 없으니, 끊임없이 묻고, 확인하고, 결정하며 제작하는 과정이 일상이 되는 것이다. 제품에 관한 한 전문가는 의뢰자, 고객이라는 생각은 오래 전부터 변함이 없다.”

Q> ‘제품에 대한 전문가는 결국 고객’이라는 말이 인상적이다

“(고객이 전문가라는 것은) 경험적으로 알게 된 사실이다. 레인메이커는 자체적으로도 제품을 개발하고 있다. 우리 역시 항상 새로운 제품을 고안할 때마다 해당 제품 분야에 대해 공부를 많이 할 수밖에 없다. 일상 속에서 순간적인 아이디어가 떠올라도 생각을 현실로 옮겨 놓기 위해서는 먼저 ‘많이 알아야’ 한다. 구글링과 유튜브를 통해 공부의 밑그림을 그린 뒤에 유사한 제품군 레퍼런스를 파악해나간다. 새로운 분야를 공부하는 건 고통스럽지만, 수 차례 반복하면서 제품을 만들기 위해서는 거쳐야만 하는 과정이라는 걸 알고 있다. 고객 분들도 마찬가지 아니겠는가.”

필라멘트 대신 황토 넣는 3D 프린터? 친환경 인공 어초 만들기 위해 프린터도 직접 제작

Q> 자체 제작의 경우 선호하는 제품 분야가 있나

“주력으로 만드는 제품군은 별도로 없다. 소형 가전부터 해양 생태계 보전을 위한 황토 인공 어초(3D프린팅), 에어컨 수리기사님들의 필수품인 동관 확관기(CNC)까지 환경과 공구, 가전을 넘나든다. 제품 스펙트럼이 넓다기보다 어떤 제품이든 가리지 않는다는 표현이 정확할 것 같다.”

 

황토 인공 어초 구조 모형. 모형 크기는 두 손바닥만한 사이즈지만 실물 크기는 4인용 테이블 크기에 이른다.

 

Q> 인공 어초는 어떤 제품인가

“인공 어초는 수조나 바다에 넣어 해초와 물고기가 잘 자랄 수 있는 환경을 조성해주는 구조물을 말한다. 시멘트로 만드는 기존 인공 어초는 무겁기 때문에 바지선으로 옮겨서 바다 한 가운데서 떨어뜨린다. 만만치 않은 제작 비용엔 운반 비용도 한 몫 한다. 정확한 위치에 설치하기도 어렵고, 시멘트가 부식되면 환경 오염의 문제도 있다.

이러한 한계에 착안해 환경친화적이면서도 비용효율적인 제품을 고안했다. 재료로 황토를 선택한 것도 황토는 부서져도 바닷속에서 흙으로 돌아가기 때문에 시멘트 인공 어초보다 훨씬 환경에 이로울 것으로 봤기 때문이다. 3D 프린팅으로 제작했는데, 운반비용을 줄이기 위해 조립식으로 제작한 뒤 다이버들이 물 속에서 조립할 수 있도록 했다. 운반비용이 대폭 줄었고 당연히 설치 위치도 조정 가능해졌다.”

 

Q> 3D 프린팅에 황토를 사용할 수도 있나

“황토로 출력하는 3D 프린터를 자체 개발했다. 황토 인공 어초뿐 아니라, 정교한 3D 프린팅 제품을 만들기 위해 대형 3D 프린터도 만든 적이 있다. 정교한 제품 출력을 위해서는 노즐의 움직임을 조정하는 LM가이드(직선 구름 운동을 할 수 있도록 설계된 레일과 베어링 이송장치)의 성능이 중요한데, 중국 시장을 뒤져 7만원 수준의 부품을 사서 제작하기도 했다.

자체 개발한 프린터를 사용하면 3D 프린팅으로 만들었나 싶을 정도로, 다듬지 않아도 부드러운 곡선과 섬세한 표현이 가능하다. <‘팬톤 체어’ 사진 참고> 

Q> 앞으로의 꿈은 무엇인가

“’다이슨’이나 ‘발뮤다’ 같이 해마다 새로운 제품을 출시하고 꾸준히 잘 팔리는 제품을 만드는 회사 브랜드를 갖고 싶다. 이 회사들이 성장할 수 있었던 배경에는 끊임없이 새로운 제품을 고민하고, 수없이 겪었던 수많은 실패들이 있었을 것이다. 레인메이커는 1년에 1개의 제품을 자체 개발하려는 목표가 있다. 직접 제품을 개발하며 노하우를 쌓고, 고객 분들의 마음을 공감할 수 있는 기회를 계속해서 만들어가려는 시도다.”

수없이 시도하고, 수없이 실패하면 또 수없이 성장할 수 있다고 믿는다.
고객분들께도 그 믿음을 만들어드리고 싶다.

스스로 꿈을 꿔봤기에 그 꿈이 얼마나 소중한지 아는 기업. 고객의 꿈을 자신의 꿈과 별개로 두지 않는 레인메이커의 ‘주술’은 꽤 효과적일 것 같다는 예감이 든다.