새로운 부품을 만드는 3단계 설계 - 해석 - 시험

좋은 소통을 위해서는 서로의 역할을 이해하는 것이 중요하다.

자동차 연구소의 조직도를 펼쳐보면 바디, 새시, 파워트레인, 전자제어 등 자동차를 구성하는 수많은 기능 단위로 부서가 나뉘어 있다. 하지만 담당하는 부품이 다를 뿐, R&D 연구원들이 수행하는 업의 본질은 비슷하다. 어떤 부서, 어떤 부품을 맡고 있든 자동차 개발의 궤적은 크게 설계 - 해석 - 시험이라는 세 가지 거대한 톱니바퀴의 맞물림으로 굴러간다.

개발의 첫 단추를 끼우는 곳은 설계다. 설계는 단순히 도면을 예쁘게 그리는 작업이 아니라 앞서 설정된 사양을 바탕으로 실제 부품이 어떤 재질과 형상, 치수를 가져야 하는지 명확한 스펙을 결정하는 일이다. 이 과정에서 설계자는 만들어낼 수많은 협력 업체들과 소통하며 3D 도면을 만들고 실제로 시작품을 만들면서 도면 위의 아이디어를 현실의 물리적인 부품으로 구현해 내는 프로젝트 매니저의 역할을 수행한다. 해당 부품의 기능과 내구성을 검증하기 위해 필요한 검증 시험의 구상도 설계의 몫이다.

자동차에서 주로 쓰는 CATIA - 3D 모델 생성해 준다.

설계가 부품을 정의하는 구상이라면, 해석은 가상공간에서의 치열한 선행 검증이다. 과거에는 도면이 나오면 무작정 시작품을 만들고 직접 시험하면서 문제점을 찾았다. 하지만 컴퓨터 시뮬레이션이 고도화된 요즘에는 물리적인 부품을 만들기 전에 설계된 형상 그대로 가상 환경에서 조립은 물론 강성, 충돌, 유동, 열 해석 등을 미리 수행한다. 막대한 비용과 시간이 드는 시작품 제작 횟수를 줄이고, 도면 단계에서 미리 시행착오를 잡아내어 개발의 효율을 극대화하는 것이 해석이 필요한 이유다.

엔진 배기 매니폴드의 유동을 해석한 시뮬레이션의 예

설계와 해석을 거쳐 탄생한 부품은 마침내 실제 조건에서 시험을 통해 평가대에 오른다. 시험은 시뮬레이션의 결과를 바탕으로 실제 환경에서 부품이 의도한 대로 작동하는지 수치로 직접 확인하는 실증의 과정이다. 진동, 극한의 온도, 가혹한 주행 조건 등에서 한계를 시험하며 개선점을 찾아낸다. 특히 안전과 직결된 기능이나 각국의 엄격한 법규와 규제는 충분한 마진을 두고 안전하게 만족하는지 최종적으로 검증하고 보증하는 과정은 시험이 담당한다.

추운 조건을 시험하러 추운 곳으로 찾아간다.

이렇듯 하나의 부품이 제 기능을 제대로 수행하기 위해서는 설계-해석-시험의 과정을 거쳐야 한다. 회사마다 구성은 다르지만 보통 부품 별로 설계 담당자가 지정되고, 해석과 시험은 바디, 새시 같이 기능 단위로 전담하는 팀들이 별도로 구성되어 있다. 좋은 소통을 위해서는 서로의 역할을 이해하는 것이 중요하다.