제조의 서문 : 공작 기계의 탄생
제조의 역사 그리고 공작기계의 탄생
▪️제조업의 변곡점
제조 (Manufacturing)는 재료나 부품을 가공하여 제품으로 만드는 일련의 활동이다. 스마트폰, 자동차, 건축 등 이 세상의 대부분은 제조의 산물이라고 할 수 있다. 제조는 언제부터 시작되었을까?
돌을 던져서 깨뜨려 쓰던 뗀석기 인류가 갈아내어 다듬는 (Grinding) 공정을 추가한 간석기부터가 아닐까? 인류의 시대는 제조의 변곡점과 맞물려 있다.
선사 시대의 구분 = 제조의 변곡점인류의 역사에서 산업 혁명이 도래하기 전까지 제조는 사람이 손수 작업하는 영역에 있었다.
정교한 제조는 장인들의 손 끝 기술의 전수 발전해 왔다▪️산업 혁명과 제조
1,2,3차 산업혁명과 연결해서 제조의 발전을 이야기해 보려고 한다.
� 1차 산업 혁명
1차 산업 혁명의 키는 '노동의 기계화'이다. 손으로 돌리던 방적 작업은 증기 기관의 동력으로 기계화되었고, 생산량은 수 배 향상되었다. 기계는 사람의 조작과 감시 아래 제조 공정 일부를 대체하기 시작했고, 이후 사람의 역할을 점차 줄이며 고도화되어 온 과정이 바로 제조 자동화의 출발점이다.
사람의 힘은 동력으로, 움직이는 기계의 힘으로� 2차 산업 혁명
2차 산업 혁명의 키는 '전기'이다. 전기로 돌아가는 컨베이어 벨트가 도입되며 대량 생산 체계의 서막을 열었다. 이전의 증기나 인력과 달리 전기는 제어 가능한 에너지였다. 현재에도 다양한 재생, 화석 에너지들은 최종 '제어 가능한 전기 에너지'로 전환되어 활용되고 있다.
기계의 동작은 다양한 전장 부품을 통해 제어된다. 기계의 동작을 컨트롤 하는 것은 수많은 전장 부품이다.
✅ 단순한 신호는 릴레이의 On/Off로
✅ 유압·공압의 흐름은 솔레노이드 밸브로
✅ 회전의 속도와 방향은 모터와 드라이브로
기계를 움직이는 핵심 부품들전기의 등장은 기계를 제어 가능한 대상으로 바꿨고, 기계는 정밀 제어에 최적화되도록 발전해 왔다. 전기는 기계에 정밀함을, 산업에 대량성을 가져오며 "제어 설계"의 영역을 만들었다.
전기 : 생산 공정 흐름 제어로 양산의 시대로� 3차 산업 혁명
3차 산업 혁명은 '정보 기술(IT)의 도입'으로 요약된다. 2차 산업 혁명 시기까지, 전기로 움직이는 기계는 있었지만, 그 기계를 언제, 어떻게 작동시킬지는 전적으로 사람의 판단과 조작에 의존했다. 예를 들어, 스위치를 눌러 작동을 시작하거나, 공정 중 치수를 확인해 가공량을 계산하는 일들은 여전히 모두 작업자의 몫이었다.
PLC ( Programmable Logic Controller )의 등장은, 이 과정을 사람이 아닌 ' 논리 회로 '가 대신 판단하고 제어하는 구조로 전환시켰다. 수많은 센서와 신호들이 PLC에 입력되면, 프로그램된 로직이 출력 신호로 기계를 제어하게 된 것이다.
신호에 따라 로직을 만들어 제어하는 PLC더 나아가서, CNC ( Computer Numerical Control ) 기술의 도입은 전류와 모터의 정밀 제어, 피드백 시스템을 바탕으로 미크론 μm ( 1 μm = 0.001 mm ) 단위의 오차까지 관리할 수 있게 만들었다.
CNC 공작기계의 탄생▪️공작 기계의 탄생
기계를 만드는 기계 (Mother Machine)인 공작 기계 (Machine tools)는 제조의 근간이다.
사람의 손 기술에서 벗어나 컴퓨터 제어를 통해 μm 단위의 정밀 가공이 가능한 CNC 공작기계가 등장하면서, 제조 기술은 비약적으로 정밀해졌고, 이는 항공, 반도체 등 첨단 산업의 도약을 가능하게 했다.
정밀 제어를 하는 공작기계는 기계 제조 기술의 집약체
