온라인 제조 플랫폼 ‘캐파(CAPA)‘를 운영하는 에이팀벤처스(대표 고산)가 코리아스타트업포럼(대표 최성진, 이하 코스포)과 함께 제조 스타트업 창업가들을 대상으로 한 토크룸 행사를 개최했습니다.
지난 9일 서울 강남구 ‘마루360’에서 <창업가 토크룸> ‘대한민국에서 제조 스타트업으로 살아남는 법’이란 주제로 열린 이번 토크룸 행사에선 고산 에이팀벤처스 대표가 호스트로서 자신의 창업 경험을 소개하고 현장에 참석한 제조 스타트업 창업가들이 평소 기업을 운영하면서 겪은 경험과 소회를 허심탄회하게 풀어놓았습니다.
이날 행사에는 고산 에이팀벤처스 대표와 전국 각지에서 모여든 제조 스타트업 창업가들, 최성진 대표를 비롯한 코스포 관계자 등 20여 명이 참석했습니다. 애초 계획했던 2시간 일정이 끝나자 대관 문제로 회의실을 비울 수밖에 없었지만 참석자들은 한동안 회의실 밖에서 이야기를 이어가는 등 이번 행사에 열성을 보였습니다. 이번 토크룸 행사에서 오고간 얘기들을 캐파가 정리해 봤습니다.
제조 창업가라면 공감하는 말 “Hardware is Hard”
주최측인 코스포의 창업가 클럽 소개에 이어 참석자들은 돌아가면서 자기 소개와 함께 회사 및 서비스에 대해 간략히 설명하는 시간을 가졌습니다. 이날 참석자들은 제조 스타트업을 운영한다는 공통점을 가졌지만 구체적인 제조 분야는 다양했습니다. 최첨단 드론부터 가정용 헬스케어 로봇, IT 기술이 결합된 스마트 의자 개발 등 다양한 스펙트럼을 가진 업체 관계자들이 모인 것이죠.
이어서 고산 에이팀벤처스 대표가 20여 분 동안 본인의 창업 과정과 회사 운영에 대한 본인의 경험을 준비해온 자료와 함께 발표했습니다. 고산 대표는 먼저 제조 스타트업 창업가라면 누구나 공감할 만한 “Hardware is hard(하드웨어는 힘들다)”라는 말로 포문을 열었습니다. 비슷한 경험을 가진 제조 창업가들이 모인 만큼, 참석자들은 고 대표가 힘들었던 에피소드들을 풀어놓자 공감한다는 듯 고개를 끄덕였습니다.
지금은 캐파(CAPA)라는 온라인 제조 플랫폼을 운영하고 있지만 고 대표가 처음 회사를 창업했을 당시 에이팀벤처스는 3D프린터를 직접 만드는 하드웨어 스타트업이었습니다. 처음엔 원가 산정도 제대로 못한 채 더 싼 가격에 외주로 제품을 만들고자 중국 심천을 헤맸지만 원가는 오히려 계속 올라갔다고 말했습니다. 고 대표는 당시 경험을 바탕으로 “초도 물량은 다소 손해를 좀 보더라도 빨리 만들어서 제품의 ‘마켓 핏(market fit)’을 확인하는 게 중요하다”고 말했습니다.
고 대표는 “온라인 제조 플랫폼 캐파를 서비스하기 전 하드웨어를 해봤기 때문에 지금 하드웨어 스타트업을 운영하는 창업가들의 고충에 공감하는 바가 크다”며 “외주 제조가 얼마나 힘들고 지난한 일인지 깨달았고, 당시 경험을 바탕으로 외주 제조를 도와주는 외주 제조 플랫폼에 대한 아이디어를 떠올릴 수 있었다”고 설명했습니다…(이하 생략)
에이팀벤처스의 온라인 제조 플랫폼, 카파 비교견적이 드리는 제조 팁! 양산 준비 방법을 차근차근 알려드립니다.
지난 번에 알려드린 시제품 제작 툴과 마찬가지로, 양산 제작 방법도 형태와 소재에 따라 적합한 방법이 달라집니다. 양산에 사용되는 방법을 어느 정도 알고 있어야, 최종 생산물의 완성도와 전체 공정의 시간과 비용을 합리적으로 예측할 수 있습니다. 대표적인 양산 방법 다섯 가지를 알려드릴게요.
1. 사출 – 양산에서 압도적으로 많이 사용
주조(鑄造, Casting)는 녹인 소재를 금형(거푸집)에 넣어서 만드는 방식인데요. 플라스틱 소재를 녹여서 만들면 사출(射出), 금속을 녹여서 만들면 다이캐스팅(Die Casting)이라고 합니다.
양산에서 압도적으로 많이 쓰이는 것이 사출인데요.
아래 그림에서 보시는 것처럼 녹인 플라스틱을 금형에 고압으로 밀어 넣어 원하는 모양으로 만드는 방식입니다. 주위에서 흔히 볼 수 있는 거의 모든 플라스틱 제품들, 볼펜, 컴퓨터 키보드, 케이스 등이 사출로 제작된 것입니다.
사출 프로세스블로우 사출 방식으로 제작한 페트병의 모습
장점: 제작 단가가 낮고 생산 속도가 무척 빠릅니다.
단점: 초기 투자 비용이 큽니다. 위의 그림 4번과 6번에 해당하는 것이 금형(金型)인데, 금형 제작 비용이 높고, 금형을 수정하는 것이 어렵습니다.
2. 다이캐스팅 – 튼튼한 금속 제품이 필요하다면
다이캐스팅(Die Casting)은 금형에 녹인 금속을 넣어 만드는 방식입니다. 아래 영상을 보시면 위의 사출과 비슷하게 진행되는 과정을 보실 수 있습니다. 플라스틱보다 더 튼튼하게 힘을 견뎌야 하는 제품, 부품에 많이 사용합니다. 주로 자동차 부품, 오토바이 부품, 공구, 기계 구조물 등에 사용됩니다.
장점: 사출과 마찬가지로 싸고, 제작 속도가 빠르고 튼튼합니다.
단점: 사출보다 비쌉니다. 제작 장비가 고가이고, 금형 제작비가 높습니다. 소량생산에 부적합합니다. 금형의 내열 강도 때문에 재료가 용융점이 낮은 알루미늄, 아연, 주석과 같은 비철금속을 주로 사용합니다. 다이캐스팅만으로 끝나는 경우가 별로 없고, 후가공이 어렵고 비쌉니다. 부품의 구멍같은 부분은 다시 뚫어야 합니다.
3. 프레스 – 금속판을 이용해 만든다면
프레스(Press)는 판재에 힘을 가해서 모양을 만드는 가공입니다. 주로 금속판에 압력을 가해 여러 모양을 만들어내는데요. 시계·카메라의 정밀부품에서부터 자동차의 차체에 이르기까지 광범하게 사용됩니다. 재료로는 강판 ·동판(銅板) ·황동판 ·알루미늄판은 물론 플라스틱 ·섬유 등도 쓰입니다. 짧은 시간에 정확한 치수 ·모양으로 가공할 수 있습니다. 아래 영상은 폭스 바겐 자동차의 차체를 프레스로 만드는 것입니다.
장점: 사출보다 싸고, 빠르고, 튼튼하고, 후가공할 것이 별로 없습니다.
단점: 판을 이용해 만들다보니 형상이 제한됩니다.
4. 압출 – 단면이 균일한 긴 봉이나 관을 만든다면
압출(押出, Extrusion)은 재료를 용기에 넣고 가열 또는 가열하지 않은 상태로 특정한 모양의 구멍이 있는 다이를 통해 밀어내 일정하고 긴 모양의 제품을 연속적으로 생산하는 방식입니다. 플라스틱, 알루미늄 등의 소재를 주로 사용하는데요. 음식에도 사용할 수 있죠. 국수나 파스타, 냉면의 면이 길게 뽑아져 나오는 것도 압출을 이용한 것이랍니다. 보급형 FDM 3D 프린터도 필라멘트를 녹여서 얇게 뽑아내는 압출 방식이죠. 최종 제품보다는 부품을 만들 때 주로 사용합니다.
면 반죽을 가느다란 구멍에 대고 눌러서 길게 뽑아내는 것도 압출 방식
장점: 금형이 싸고, 금형의 가장자리에 구배(勾配, 경사)를 넣을 필요가 없어 균일한 평면이 길게 나옵니다.
단점: 봉이나 관 등 원통형의 모양으로 형태가 제한됩니다.
압출 방식으로 제작한 샤오미 보조배터리. 미니멀한 디자인 트렌드에 맞춰 압출을 영리하게 사용했네요창호로 사용되는 PVC프로파일도 압출로 제작됩니다화장품 튜브 용기도 압출 방식으로 제작합니다. 원통형의 끝부분을 맞물리면 튜브 모양이 되겠죠.
5. 정밀가공 – 높은 정밀도의 고가 제품을 만든다면
정밀가공(精密加工)은 이름과 같이 높은 정밀도를 요구하는 기계 부품이나 제품을 만들 때 사용합니다. 지난 번에 소개해드린 CNC 밀링머신 같은 기계로 정밀하게 깎아서 만듭니다. 오차가 나면 안 되는 측정 도구, 카메라, 휴대전화 등을 만들 때 사용합니다.
장점: 금형 없이 바로 깎아서 만들기 때문에 초기 투자 비용이 적습니다. 금형이 없으니 수정이 쉽고, 수정 자체도 어렵지 않습니다.
단점: 하나씩 깎아서 만들기 때문에 제작 기간이 오래 걸리고 비쌉니다. 개당 제작 가격이 비싼 편입니다.
대표적인 양산 방법 다섯 가지를 소개해드렸는데요.
시제품 제작 후 양산을 결정한다는 것은 대량 판매를 통한 이윤을 얻기 위한 단계로 넘어가는 것을 의미합니다.
즉, 양산은 생산 단가를 합리적인 수준으로 낮추는 것이 가장 중요합니다. 제작 과정에서 재료와 투자 비용, 인건비가 적게 들면서도 소비자가 선택할 만한 퀄리티를 만들어야 하죠.
양산 방법을 소개해드린 이유는 비용 절감을 고민하시는 분들이 양산 업체와 효율적으로 커뮤니케이션하는데 도움을 드리기 위함입니다. 여러 곳에서 견적을 받아보게 되실텐데, 제품 완성도와 제작 속도 및 비용에 대해 균형있는 판단을 해야하기 때문이죠.
제품화 단계에서 잘맞는 양산 업체, 좋은 양산 업체를 찾는 일이 정말 어렵다고들 합니다. 전문가가 아니면 어떤 장비가 좋은지 알 수 없고, 공작 기계의 종류는 너무도 많아서 어떤 기계가 내 제품을 제작할 때 생산 단가를 드라마틱하게 줄일 수 있을지 알기 어렵습니다.
완성도 높은 양산을 위해 제조 및 장비에 대해 잘 알고 있는 양산 전문인력에게 제조 컨설팅을 받는 것도 전체적인 시간과 비용을 줄이는 방법이 될 수 있습니다.
이렇듯, 제조하기 위해서는 전문가들과의 소통이 필수입니다.
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오늘은 시제품 제작 툴에 대해 말씀드릴게요. 제작 장비는 굉장히 많은 것이 있지만, 디지털 제작 장비를 위주로 설명해드리려고 하는데요. 디지털 제작 장비(Digital Fabrication tools)란 컴퓨터에 의해 제어되는 제작 장비를 의미합니다.
테이블 톱으로 나무를 절단하는 모습CNC 기계에 수치를 입력하고 있는 모습
위의 사진을 보시면 디지털 제작 장비와 기존 제조 장비와의 차이를 보실 수 있는데요.
기존 제조 장비는 사람이 몸을 움직여서 자르거나, 도구를 움직여야 했습니다. 목공에서 많이 사용되는 테이블 톱에 나무를 반듯하게 밀어넣어서 자르는 것을 많이 보셨을 거예요.
이렇게 디지털이 아닌 장비는 사람의 손을 타기 때문에 오차가 생기기 쉽습니다. 물론 숙련된 장인이라면 정밀하게 제작할 수 있겠지만, 그만큼 인건비가 올라갈 것이고 장인의 스케줄에 맞춰서 제작할 수 있게 기다려야 할 것입니다.
디지털 장비는 장인에게 맡기는 것보다 비용이 많이 낮아집니다.
여러 대의 기계에서 한번에 제작할 수도 있으니 빠르고 정밀하죠. 또한 사람에게 전달하는 것이 아니라 커뮤니케이션에서 문제가 발생하지 않습니다. 5cm가 5mm로 잘못 전달된다면, 비용과 시간 모두 낭비하게 됩니다.
요만큼만 잘라주세요~ 요만큼~ 영화 ‘집으로’의 한 장면
디지털 제작 장비는 의사소통의 문제가 없는 대신 컴퓨터가 알아들을 수 있는 수치를 입력해야 합니다. 3D 프린터의 헤드와 CNC의 스핀들이 움직일 수 있는 G코드(Geometry Code)를 넣어줘야 하죠.
3D 모델 파일을 G코드로 변환할 수 있는 프로그램은 기기에 따라 여러 가지가 있는데요. 3D 프린팅과 CNC 밀링에 적합한 3D 모델을 만드는 것이 쉬운 일은 아닙니다.
모델링에서 시간을 많이 뺏기겠다 싶으면 전문가들에게 3D 모델링을 맡기는 방법도 있습니다. 제대로 제작할 수 있는 모델을 한번에 만들기 때문에 전체적인 시간과 비용이 오히려 줄어들 수 있죠.
대표적인 디지털 제작 장비는 3D 프린터, CNC 머신, 레이저 커터가 있습니다.
시제품을 만들 때 목적과 단계에 따라 어떤 장비를 사용하면 좋을지 알려드릴게요.
이럴 때 3D 프린터로 시제품을 만드세요!
복잡한 피규어 같은 유기적인 형태를 만들 때
속이 비어 있는 형상을 제작할 때
PCB, IoT 모듈이 포함되어 전선 등을 넣고 뺄 구멍이 안쪽에 여러 개 있을 경우
풀컬러 표현이 필요할 때
크리에이터블이 3D 프린팅으로 제작한 시제품 I3BEAM
위의 사진은 크리에이터블이 3D 모델링, 3D 프린팅으로 시제품 제작, 후가공까지 진행했던 I3BEAM 제품인데요. 제품 성능 테스트용 시제품이었기 때문에 내부에 들어갈 카메라 및 센서 등이 실제로 작동하는 것까지 고려하면 3D 프린팅으로 제작하는 것이 가장 적합했습니다. CNC 밀링 머신으로 제작하게 되면 가격이 매우 비싸게 나왔을 것입니다.
이럴 때 CNC로 시제품을 만드세요!
초정밀 부품, 공차(기계 부품에서 기준 치수의 허용된 양)를 생각해야 하는 부품을 만들 때
강도가 높아야 하는(압력을 견뎌야 할 이유 등으로) 것을 만들 때
표면이 기계로 가공되는 것을 원할 때
금속, 나무, 대리석 등의 원재료를 살려서 만들 때
크리에이터블에서 CNC를 이용해 제작한 CJ 조형물
위의 사진은 CNC 밀링 머신으로 제작한 2.6m 크기의 조형물인데요. 크기가 매우 커서 3D 프린팅으로 제작하기에는 적합하지 않았고, 인조 대리석 원재료를 잘 살려서 만들기 위해 CNC로 진행했습니다.
위에 글씨를 새겨넣는 작업 또한 CNC로 깎아서 글자 획을 정확히 표현할 수 있었고요. 금속 부품을 제작할 때도 3D 금속 프린터가 있기는 하지만, 아직은 CNC 밀링 머신으로 깎아서 만드는 것이 좀 더 정밀합니다.
CNC 밀링 머신의 가장 큰 단점은 가격이죠. 제작 비용이 꽤 비쌉니다. 작업할 때 고려할 변수가 많아서 사람이 설계해줘야 하는 부분이 있고, 세팅 시간이 매우 오래 걸립니다.
깎아서 만들기 때문에 재료 낭비가 심하고 폐기물도 많이 생깁니다. 소음이 심해서 공장에서 제작해야 하죠. 데스크탑 3D 프린터처럼 집에서 사용하기는 어렵습니다.
이럴 때 레이저 커터로 시제품을 만드세요!
2차원 평면의 재료로 만들 때
판을 잘라서 조립하는 형태를 만들 때
특히 얇은 금속 판을 잘라서 만들 때
복잡한 형상을 평면에 표현하고 싶을 때
크리에이터블이 레이저 커터로 제작한 소형냉방기 시제품
레이저 커터는 레이저로 재료를 녹이면서 자르게 됩니다. 따라서 녹는 점이 매우 높은 돌이나 유리는 자르지 못하는 것은 아니지만 굳이 레이저 커터로 자르지는 않죠.
위의 사진을 보시면 레이저 커터로 나무 판을 잘라서 소형냉방기의 박스 형태를 제작한 게 보이실 거예요. 자른 면이 까맣게 탄 것처럼 되어 있죠.
레이저 커터는 얇은 금속을 잘라서 무엇인가를 만들 때 가장 적합한 도구입니다.
굉장히 큰 판도 자를 수 있고, 제작 시간도 적게 걸리는 편입니다. 비용도 저렴하고요. 다만 평면 재료에 적합하기 때문에 한정된 분야에서 사용하고 있습니다.
프리미엄 가전 시장을 만든 발뮤다(Balmuda)를 아시나요?
죽은 빵도 살려내는 발뮤다 토스터로 유명해진 브랜드인데요.
발뮤다의 공기청정기 ‘에어엔진’은 3D 프린터로 시제품을 만들어 개발 기간이 10개월에 불과해 일본 산업계에서는 획기적인 일로 회자된다고 합니다.
벤처기업 지원을 위해 정부가 도쿄국립산업기술연구센터에 둔 3D 프린터를 적극 활용해 갖가지 시제품을 빠른 시간 내에 만들며 테스트해볼 수 있었던 덕분이라고 해요.
지금은 발뮤다 본사 연구센터에 대규모 3D 프린터를 대량 구축, 제품 설계, 시제품 개발 속도를 더욱 앞당기고 있다고 합니다.
시제품 단계에서는 빠르고 저렴하게 만들며 계속 테스트해볼 수 있어야 합니다. 디지털 제작 장비들이 시제품 단계의 시간과 비용을 절감해주고 있는데요. 여러분께서 준비하시는 시제품의 성격에 맞는 디지털 제작 장비를 잘 선택하실 수 있길 바랍니다.
다음 편은 드디어 양산 단계입니다. 양산을 준비하면서 고려해야 할 제작 방법에 대해 말씀드릴게요.
