#6 제품제조창업자라면 알아야 하는 금형의 모든것-기본
안녕하세요, 구독자 여러분, 꽃놀이를 가야 하는데 눈치가 보이는
참으로 얄궂은 시국입니다.
오늘은 제품 양산의 꽃인 금형을 다뤄보려 합니다.
당연한 얘기지만 제 글은 금형설계자 공부를 위해 쓴 글이 아닙니다. 그런 분들을 제가 감히 가르칠 수도 없지요.그래도 혹시 몇몇 설계자 분께서 이 글을 읽으실까 남기고 싶은 말이 있습니다.
창업가 분들의 막연한 불안감을 이용하지 말아 주세요.
특히나 계약서에 도장 찍을 때 까지만 해도 엄청 선심을 쓰는 척하기 때문에 배신감이 큽니다.
제조 창업자들이 느끼는 업계 전반에 대한 불신은 기술자들이 고스란히 지불해야 할 비용입니다.
각설하고 금형 얘기 시작합니다.
제품제조창업자라면 꼭 알아야 하는 '금형'의 모든 것은 기본편과 심화편으로 이루어져 있습니다.
금형과 양산
“금형이란 붕어빵틀이다.” 라는 말이 어느 기술서마다 있는데요
누가 만든 말인지는 몰라도 참 잘 만든 말입니다.
나 붕어빵틀, 금형의 비유로 자주 사용되지붕어빵 아주머니가 붕어빵을 하나하나 손수 빚은 후 굽고 있다면 시간이 얼마나 오래 걸리겠습니까?
이렇듯 금형은 동일 형상의 제품을 대량으로 빠르게 만들기 위한 틀입니다. 여기서 '대량으로 빠르게 만드는 것'을 ‘양산’이라고 합니다.
여기서 창업자분들이 꼭 유념하셨으면 하는 포인트는 바로 ‘대량으로 빠르게’라는 부분인데요. 지금 만들고 계신 제품의 금형을 파기 전에 과연 초도물량 1천 개를 시장에서 재고없이 다 판매할 수 있는지부터 먼저 고민해보셔야 합니다. 추후 컨텐츠에서 다루겠지만 2천개 이하의 수량이라면 아직 금형을 팔 단계가 아닙니다.
다만 금형에 대한 이해는 창업자님이 어느 단계를 진행하고 계시던 무척 중요하기 때문에 꼼꼼히 살펴보겠습니다.
금형의 구조
금형은 크게 코어(Core)와 몰드베이스(Mould base) 부분으로 나누어지는데. 이 두가지만 명확히 이해해도 금형에 대한 막연함을 많이 줄일 수 있습니다.
금형의 구조[코어]
코어란 제품이 만들어지는 틀 입니다. 붕어빵 틀의 시커먼 쇠가 다 코어에 해당한다고 보시면 됩니다.
실제로는 조금 다르지만 붕어모양을 내기 위해 저 틀을 파냈다고 가정하겠습니다. 파여진 공간은 비어있지만 붕어빵 모양일테고 이 공간이 바로 캐비티가 되는 겁니다.
위의 붕어빵틀 사진에서는 한번에 2개의 붕어빵이 나오게 되어 있는데, 금형에서는 이를 ‘2 Cavity’라고 표현합니다. 만약 한번에 4개의 붕어빵이 나온다면 '4 Cavity'가 되는 것이지요.
이 캐비티 값이 증가할 수록 캐비티를 파내는 과정이 늘고, 금형의 크기가 증가하여 초기비용이 높아집니다. 하지만 한번에 사출할 수 있는 양이 많아지기 때문에 양산비용 자체는 내려갑니다. 이 때문에 초기비용을 줄여야 하는 스타트업이라면 금형을 팔 때 캐비티 숫자를 무리해서 높일 필요가 없습니다.
코어와 캐비티에 대해 한 가지 더 알아야 할 사실이 바로 상하구조 입니다. 위 붕어빵틀에서도 보이듯, 금형도 역시 상단과 하단으로 나뉩니다. 붕어빵의 경우 아랫틀에 재료를 대충 부어 넣고 윗틀을 닫아도 원하는 모양이 나오는 반면, 금형 사출물은 mm단위로 정밀하게 제조 되어야 하기 때문에 캐비티 안에 원료를 꽉꽉 채워 넣어야 합니다. 그래서 금형은 기본적으로 상하단이 닫혀 있고, 코어에 구멍을 뚫어서 원료를 채워 넣습니다(업계에서는 이를 ‘충전한다’라고 표현합니다).
이 때 원료의 소재에 따라 뜨거운 재료를 식혀 굳히기도 하고, 녹은 수지를 가열해서 굳히기도 합니다. 이런 과정 중에 위 그림에서 확인할 수 있듯 금형 상하단이 맞물린 부분에 가는 선이 생기게 되는데요, 이를 바로 '파팅라인'이라 합니다. 페트병류를 제외한 많은 플라스틱 제품에서 파팅라인을 찾아볼 수 있습니다. 파팅라인 부위는 강도가 약하고 불량의 원인이 되기도 합니다. 또한 무엇보다도 미관상 좋지 않기 때문에 제작 시 주의를 요합니다.
베스킨라빈스 숟가락에서 발견한 '파팅라인'
몰드베이스로 넘어가기 전에 코어는 종류가 다양하며 각 코어마다 다른 성질을 가지고 있다는 것을 짚고 가겠습니다. 질이 좋은 코어를 쓰면 제품의 표면이 좀 더 매끄럽게 나올 수 있는데 이에 관해서는 향후 콘텐츠에서 더 자세히 살펴보겠습니다.
[몰드베이스]
여기까지는 붕어빵 비유로도 충분했는데 이제는 조금 힘들어 집니다. 조리가 끝난 뜨끈뜨끈한 붕어빵은 장인의 손을 통해 틀에서 빼내어지지만, 성형이 완료된 사출물을 하나하나 손으로 뺄 수는 없습니다. 당연히 제품을 틀에서 빼내는 장치가 필요합니다. 그리고 이 외에도 금형 내부 온도조절, 사출기 고정 등 여러 핵심 작업을 지속적으로 수행할 수 있는 외부 장치가 필요합니다. 이 장치를 바로 ‘몰드베이스’라고 합니다.
금형비용 상승의 주 원인은 바로 몰드베이스의 구조입니다. 성형소재, 즉, 플라스틱을 찍어낼 것인지(플라스틱 금형) 아니면 금속(프레스금형)을 찍어낼 것인지에 따라 구조의 복잡도가 달라집니다. 플라스틱 금형과 프레스 금형의 경우 몰드베이스의 구조가 복잡하지만, 고무 금형의 경우 몰드베이스가 아예 없거나 구조가 매우 단순합니다. 몰드베이스의 구조가 복잡할 수록 금형 비용이 증가합니다.
출처) 기신정기 몰드베이스 가격표 위 사진은 국내 표준 몰드베이스제조1위 업체인 기신정기의 S타입 몰드베이스입니다. 표준 몰드베이스만 해도 수 백만원대에 이르는데, 구조가 복잡해지면 비용은 수 천만원 이상도 우습게 뜁니다. 이 때문에 설계와 디자인 단계에서부터 금형설계에 최적화하여 개발을 진행해야 합니다.
이처럼 금형 설계란 단순히 코어를 깎는 것 뿐만 아니라 최적화 된 작은 기계를 만드는 일인데요. 금형설계자분들의 몸값이 비싼 이유가 다 있습니다. 어느 하나 쉬운 금형이 없기 때문입니다.
이어지는 심화편에서는 '금형 발주 프로세스'와 'MOQ(최소주문수량)'에 관해 이야기하겠습니다.
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