원문: http://monoist.atmarkit.co.jp/fmecha/articles/gunmono/02/gunmono2_a.html

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건담 플라모델(건플라) 설계, 제조의 세계는 가전이나 산업 기계와 아주 다른 설계 사상이나 컬처를 갖는다. 유니크한 테마로 항상 시점을 바꿔가면 제품 만들기에 번뜩이는 아이디어를 얻을 수 있을지도?(모노이스트 편집부)



제1회에서 소개했듯이, 손가락 관절처럼 섬세한 구동 부위는 어떻게 성형하는 걸까.

"그 부분은 저희 노하우라서 상세히는 설명할 수 없습니다. 힌트는 사출 타이밍과 굳히는 온도, 시간 제어. 그러니까 재료 특성과 금형 제조법이 포인트입니다." 라고 반다이 호비사업부 제품 설계팀 매니저 오오에노키 씨는 이야기한다.

그러면 4색 성형은 어떻게 해서 색이 뒤섞이지 않는 걸까. 이 또한 사정이 위와 같다. "4색으로 찍어내는 성형기는 저희밖에 없습니다. 성형 기술이나 노하우도 저희만의 것입니다. 섞이지 않도록 하는 건 특허이고 금형 구조에 비밀이 있습니다."(오오에노키 씨).


사진1. 러너에 배치된 다색 성형 부품. ⓒ소츠·선라이즈

양산 시제(시험 제작)는 하지 않는다. 금형은 간이형(소량 생산이나 테스트용으로 저가 금속을 써서 만드는 금형) 없이 본금형 1개만. 테스트 트라이는 4~5회 정도 실시하는 게 표준이라 한다.

■ 해석은 일절 하지 않습니다
제1회에서 "해석(CAE)은 일절 하지 않습니다."라는 오오에노키 씨의 대담한(?) 발언을 소개했다. 그처럼 복잡한 형상을 띠면 수지 유동 분석을 하리라는 것이 보통은 당연하리라 보는데… 그의 발언은 틀림 없이 진실이다.

	사진2. 반다이 호비사업부 제품 설계팀 매니저 오오에노키 씨.

하지 않는 이유는 "해석하고 싶어도 할 수 없어서".

"수지 유동 분석 소프트웨어를 쓰면 이런 형상은 NG가 나버리고 맙니다. 성형할 수 없는 레이아웃입니다, 하고 떠버려요. 저녁에 해석을 세팅하고 하룻밤 지나서 아침에 사무실 와보면 NG만 잔뜩 뜹니다…."(오오에노키 씨).

부품 본래 형상과 한참 동떨어질만큼 데이터를 간략화하거나 부품 갯수를 줄이지 않으면 적절한 해석 자체를 할 수 없는 결과였다고 한다. 시험삼아 적당히 해석할 수 있는 상태까지 데이터를 가볍게 해서 유동 해석을 해봤지만 성형품 1개 해석에 하룻밤 이상이나 걸렸는데도 나온 결론은 '성형 조건을 검토할 수 있도록 데이터로써 활용할 수 있는 것'이 아니었단다. "단, 새로운 설계 시도를 시험해볼 경우엔 부품 낱개 단위로 해석을 하고 분석할 때는 있습니다."(오오에노키 씨).


사진3. 러너에 배치된 부품. 관절이 움직이는 상태로 성형. ⓒ소츠·선라이즈

건플라 설계팀은 수지 유동성보다는 조립했을 때의 미려한 외관과 유저의 조립 용이성을 최우선으로 생각해서 러너에다 부품 배치를 결정한다. 이론적으로 수지 유동하기 쉬운 형상을 만들고자 외관이나 조립성을 희생해서는 안 된다. 게다가 해석 정밀도를 올리기 위해 시행착오하는 시간이나 해석에 걸리는 시간조차 아깝다.

"현재 해석 기술로는 건플라 러너를 정확히 해석하려면 인공 지능이라도 붙여놓지 않는 한은 무리일 거에요."(오오에노키 씨).

그러나 실제로는 제품이 나오고 있다. 대체 어떻게?

이에 대해서는 '숙련된 성형·금형 담당자의 감과 경험으로 해결하고 있다.'는 단순명쾌한 해답이.
"아슬아슬한 성형 한계 조건까지 추구합니다. 게이트를 좁히거나 끊어버리는 식으로 트라이 & 에러를 되풀이합니다. 건플라 부품을 잘 보면, 금형 성형 사출을 좀 아는 분이라면 '왜 러너가 끊긴 거지?' 하는 식으로 러너 상태가 조금 이상한 부분을 알아차리실 수도 있을 겁니다. 그런 부분은 저희가 고생한 흔적이라 여겨주세요(웃음)."(오오에노키 씨).

지구연방군 스타일 상의의 등에는 장인의 匠(일어로는 타쿠미)자가 새겨져 있다. 건플라는 사람의 손길이 닿아야만 나올 수 있다는 상징이리라.


사진4. 장인의 匠자를 등에 붙이고서. 사진은 동복. ⓒ소츠·선라이즈

보통은 설계할 때 핀홀이나 핀의 클리어런스가 일정하도록 수치를 계산해서 제어한다. 하지만 부품이 배치될 위치에 따라 유동 압력도 바뀌는 지극히 섬세한 조건이므로, 수치만으로는 절묘한 스냅-핏 감각을 살릴 수 있도록 관리하기란 곤란하다.

"스냅-핏 핀 맞추는 부분 전부를 일일이 금형 조정합니다. 부품을 찍어내고 실제로 맞춰보면서 '이건 느낌이 좋네요.' 하는 식으로 말이죠…"(오오에노키 씨).


사진5. 성형 공장 모습. 역시나 사출기도 건담 컬러! ⓒ소츠·선라이즈

플라모델은 제품 조립 공정이 존재하지 않으므로 금형 정밀도가 그대로 제품 정밀도로 연결된다. 금형의 정밀도란 바로 금형 가공 정밀도가 되는데 최소 단위는 1000분의 1mm 정도. 요컨대 이 수치가 건플라 부품의 정밀도가 되는 셈이다. "건플라 부품 정밀도는 수치로 나타낼 수 없는 것이라고 생각합니다. 검품용 대조 수치 자체는 현재는 100분의 1mm 수준에서 관리하고 있지만, 장기적으론 1000분의 1 수준을 목표로 하고 있습니다."(오오에노키 씨).

수치 관리쪽 사고 방식으로는 대체로 '1mm를 유지한다'는 말은 '1.000'에 극도로 근접한 것을 칭하며 이를 정밀도라고 한다. 그러나 건플라 설계 제조 과정의 정밀도란 수치 정밀도가 아니다. "그걸 이론적으로 제어하거나 측정한다는 건 불가능합니다."(오오에노키 씨).
여기서 숙련 기술자가 지닌 지혜 가운데 빙산의 일각이 모습을 드러낸다.

설계 담당은 금형 담당과 함께 금형 제작을 맡는다. 그리고 트라이하면서 부품의 스냅-핏 등 세부 수치를 한계까지 맞춘다. 여기서도 생산 거점이 일본이라는 데서 오는 강점이 발휘되기 마련이다.


사진6. 성형 공장 모형. 다색 성형기 플라모델도 이벤트 등지에서 판매한다. ⓒ소츠·선라이즈

■자기 자신의 수비 범위를 명확히
건플라 부품 데이터는 모두 3차원 CAD로 작성하지만, 금형 가공 측에선 설계 측으로부터 넘겨받은 데이터를 기초를 금형 가공용 데이터를 작성하려면 어떻게든 손봐야 할 필요가 생긴다. 3차원 CAD 모델에서 따낸 선 데이터는 토막토막 끊겨 있거나 겹치거나 스플라인 연속으로 곡선이 표현되곤 하기 때문이다. 일반적으로 금형 가동용 와이어 커트 장치로 넘기는 데이터는 선이 모두 이어져 있어야 한다(한붓그리기 상태).
※금형 제조: 구리를 와이어 커트로 잘라내고 머시닝 센터에서 모양새를 다듬어 마스터를 만든다. 이 마스터를 기초로 방전 가공해서 금형을 만든다.

그러나 제품 설계팀에서 가장 중요한 미션은, 애니메이션 설정이나 제품 기획 의도대로 모빌슈트를 건플라로서 리얼하게 구체화하기 위한 검토를 하는 것. 그 검토는 복잡하며 쉽지 않다. 오오에노키 씨는 "가공하기 쉬운 데이터를 만드는 건 설계팀이 할 일이 아니다."라고 여기고 있다.

"일을 떨쳐내는 게 아니라 서로 협의합니다. 서로 간에 로스를 줄일 수 있는 만큼 줄이고자 데이터 교환 테스트도 했습니다. 현재, 협력 메이커에선 3차원 모델 데이터에서 와이어 커트 데이터도 간단하게 만들어 낼 수 있습니다."(오오에노키 씨).


사진7. 다색 성형 금형. ⓒ소츠·선라이즈

여러 협력사와 협업하는 과정에서 반다이 호비사업부 금형 설계 담당자는 중요한 역할을 맡는다.
※주: 다색 성형 이외 부분은 외부 협력사에 생산을 위탁하기도 한다.

제품 설계자와 금형 설계자의 역할을 명확히 나눔으로써, 제품을 구체화하기 위한 가공 기술 구축을 금형 설계 담당자에게 일임할 수 있고 제품 설계자는 제품의 품질을 추구하는 데 집중할 수 있도록 하고 있다. "쉬운 조립성을 기준으로 러너 배치를 생각하고 성형시 문제를 고려하면서 제품 설계자의 의도와 밸런스를 맞추는 것이 금형 설계자의 일. 물론 수지 유동성도 살펴야 합니다."(오오에노키 씨)

■하지만 숙련 기술자가 퇴직하면 어떻게 되는가?
'감과 경험'이라고 하면, 요즘 각 메이커가 골치를 썩는 '인재 부족' 문제가 머리를 스친다. 예를 들면 고도로 특수한 기술을 지닌 숙련공이 퇴직하게 되면 그 기술이 계승되지 않아 결국은 이전에 수주한 부품을 만들 수 없게 되거나 심하면 공장을 폐쇄하게 되기도 한다… 는 식의 문제들. 숙련 기술자의 감과 경험에 의존해온 제조업계는 청년층 이탈로 기술 계승 어려움이 심각한 문제가 되어 있다.

장인 기술자는 로봇이 아니므로 영구히 호비사업부에 있을 순 없다. 언젠가는 퇴직하는 날이 찾아온다. 만약 그들의 뒤를 잇지 못하거나 잇더라도 기술이 너무 고수준이라 제대로 소화하지 못한다면… 건플라는 어찌 될 것인가?

그러나 반다이 호비사업부는 그런 문제에 대해서도 확실하게 대책을 세웠다.

"제품 설계·금형 설계에 관해서는 각기 매뉴얼이나 규정집을 정비해 놓고 널리지를 공유하면서 업무를 보고 있습니다. 새로운 시도나 발생한 트러블에 관해서도 그 결과에 대해 수시 개정·추가 기록하고 있습니다. 장인 수준의 기예 요소가 매우 필수적인 금형 제작은 정기적으로 젋은 인재 투입과 OJT(On-the- Job Training. 직장 내 교육이라고도 하며 기존 업무와 병행하여 신규 연수 및 실습을 받는 것) 기반 육성 계획을 세워 실시하고 있습니다. 설계 데이터의 데이터베이스화는 당연히 하고 있습니다. 예를 들면 금형 코어 부분의 공유 구조 라이브러리화 등을 하고 있습니다."(오오에노키 씨).

이에 더해 보람 있는 일, SF 세계처럼 꿈이 있는 건물과 제복, 그리고 아름답고 즐거운 직장이라면 대졸 고졸 가릴 것 없이 젊은이라면 보두 응모할만하지 않겠는가. 직장 환경이나 분위기도 일하는 모티베이션을 올리는 데 중요한 요소이니까.

■다음번엔 드디어 설계 사정!
건플라도 일반 제조업과 마찬가지로 3차원 CAD를 써서 설계하고 있다. "3차원 CAD로 설계해서 트라이 & 에러를 그 자리에서 할 수 있습니다. 건플라는 관절 구조 등이 점점 진화하고 있습니다. 이는 3차원 CAD가 없어선 안 됩니다. 3차원 CAD로 움직이고 신체 각 부품이 움직이는 궤도나 포징을 버철 환경으로 확인하면서 시행착오를 잡습니다. 그 효과는 아주 큽니다."(오오에노키 씨).
시제품을 수없이 만들지 않고도 입체적이면서 상세하게 포즈를 확인할 수 있으므로 코스트를 억제하면서 제품 품질을 높일 수 있다는 것이다.

또한 3차원 모델로 설계하면 여러 부서 사람들에게 의견을 물으며 수정하기도 쉬워진다. "입체로 만들어 놓으면 이런저런 부분이 직감적으로 알기 쉬워집니다. 수많은 의견을 모으면 수정 리퀘스트는 엄청난 수가 됩니다. 설계자 이외 사람은 '조금 더 비스듬한 느낌'이라거나 '조금 더 잘록하게' 하는 식으로 수치가 아니라 감각적인 단어를 쓰곤 하는데, 그렇더라도 3차원 모델을 보면서 하면 그런 단어의 의도를 확실히 알기 쉽게 됩니다."(오오에노키 씨)

여기까진 산업 기계나 가전 제품 설계에서 3차원 CAD 활용 사례로도 곧잘 들을 수 있는, 지극히 오소독스한 이야기.

그러나 반다이 호비사업부는 손 스케치로 세부 부품을 생각하고, 게다가 2차원 도면이나 조립도가 일절 없다. 반다이 호비사업부에선 일반적인 제조업의 설계법과 반대되는 수단을 써서 설계하고 있다.
"부품 설계상 수치 공차는 얼마지?", "검사는 어떻게 할까?", "도면은 보관 안 해도 문제 없는 건가?" "아니, 그보단 작업이 짜증 안 나는지?" 등등의 무수한 의문은 다음번에!

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지난 제1회에 이어 제2회 연재분입니다.
지난번에 운만 띄웠던 CAE 안 하는 이유나 금형 설계, 제조팀의 실제 업무를 조금 더 자세히 적고 있습니다. 모든 제조업 분야에서 겪고 있는 후진 양성 문제는 반다이도 당연하고, 특히나 '장인의 기술' 계승에 많은 고민을 하고 있는 듯합니다.
기술의 디지털화와 DB화는 양면성을 지닌 듯합니다. 장인의 기예를 표준화하고 관리하여 맥이 끊기지 않도록 한다는 것은 당연히 환영해야 할 일이지만, 예전 플라모델에서 느낄 수 있는 아날로그적인 '손맛'은 표준화되고 디지털화될수록 점점 맛보기 힘들어지는 것이 아닐까요? 건플라 또한 대량 생산 공산품 병기라는 관점에선 당연히 그 '손맛'이 안 느껴질수록 이상에 가까워지는 것이겠지만, 획일적이고 무미건조한 요즘 건플라를 만지다보면 가끔은 예전 구판에서 느낄 수 있던 '장인의 손맛'이 그리울 때가 있습니다.

마지막일 제3화는 게재되는대로 올려보겠습니다.