원문: http://monoist.atmarkit.co.jp/fmecha/articles/gunmono/03/gunmono3_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)



이번 화는 제품 설계팀 업무 중심으로 설명하고자 한다. 반다이 호비사업부도 3차원 CAD를 유효하게 써서 설계하고 있긴 하지만 그에 수반하는 데이터나 작업 전부가 디지털화되었다곤 할 수 없다. 아날로그 작업도 설계 프로세스에 들어가 있다.
이번에도 반다이호비사업부 제품 설계팀 매니저인 오오에노키 씨가 등장해서 해설을 맡는다.

■3차원 CAD는 쓰지만

	사진1. 반다이 호비사업부 제품설계팀 매니저 오오에노키 씨. ⓒ소츠, 선라이즈, 마이니치 방송

제1화에서도 설명했듯이 새로운 건플라 시리즈 개발 시작 전에 일단 애니메이션 제작사인 선라이즈로부터 기체(모빌슈트) 디자인을 호비사업부 앞으로 보낸다. 이 디자인화가 건플라 설계의 대전제가 된다. 그리고 이 디자인화는 디지털 데이터가 아니라 손으로 그린 그림이 거의 대다수. 색이 칠해진 경우도 있고 그렇지 않은 경우도 있다. 설계 기준점이 일단 아날로그 데이터란 뜻이다. 그리고 건플라는 장황하게 되풀이하지만 '아니메 설정이 전제'. 이 디자인화는 말하자면 이후 설계 제조 프로세스에서 부동이자 절대적인 존재가 된다.
우선, 기획 개발팀이 제품 콘셉트를 다듬는다. 이를 기초로 제품 설계팀이 각 팀과 의견을 거듭 맞춰가며 설계의 기초가 될 부분이나 기믹의 개요를 응축해 간다. 애니메이션 설정에서 기체의 외부 치수나 중량이 정해져 있으므로 이를 기준으로 스케일 다운한다. "개발과 설계 담당자는 플라모델 제조 공정을 이해하지만 설계 구상 단계에서 금형·생산 팀과 의견 조정하는 건 필수불가결합니다. 건플라는 아주 아슬아슬한 요건에서 제조하니까요."(오오에노키 씨).


그리고 위에 적은 걸 기반으로 설계 개념이나 디자인 도안, 부품 구성도를 설계에 들어가기 전 단계에서 만든다. "이들 거의 모두를 손으로 그립니다."(오오에노키 씨). 이른바 '손 스케치(Punch화)'로, 건플라의 부품 구조 분해도(등각 투상도로 되어 있다)나 러너에 붙은 부품 그림을 그린다. 이 시점에서 그린 러너 배치도는 제2화에서 설명했듯이 수지 유동성보다도 조립 수순이나 러너의 부품 스페이스 배분을 우선시하여 작성한다.

이 부품 구성도에는 각 부품 번호등이 매겨져 있다. 이는 공정 마지막까지 이어진다. "이 번호는 임시 부품 번호인데, 최종적으로 금형측에 넘기기 위한 번호로 바뀝니다."(오오에노키 씨). 부품 구성이나 번호는 이후 검증하면서 다소 수정이 가해진다.

위에 적은 자료들을 기초로 건플라 전체를 3차원 CAD로 모델링하고 나서 각 부품 데이터로 분해한다. 이 단계에선 부품이 조립된 상태에서 손발의 스트로크, 기믹 검증, 강도 등을 확인한다.


사진2. 건플라의 3차원 모델화 ⓒ소츠, 선라이즈, 마이니치 방송

부품 설계를 거의 종료한 시점에서 설계 심사(디자인 리뷰)를 하고 '고객 상담 센터'나 품질 관리 등 건플라와 연관된 모든 부서의 담당을 소집한다. 그리하여 얻어낸 여러 관점의 정보를 취합하여 설계를 다듬어 간다.

설계 종료 후 3차원 모델은 금형 가공측으로 넘겨 NC 가공이나 와이어 커트 데이터 작성에 이용한다. "3차원 CAD로 만든 모델의 각 명칭과 번호를 부품 데이터 리스트로 정리합니다."(오오에노키 씨).

이미 알아차리셨겠지만, 위 프로세스에선 2차원 도면이 일절 등장하지 않는다. 제품 완성 시 검사 과정에서도 나오지 않는다.

"2차원 데이터는 사용하지 않고, 출력한 부품 도면이나 조립도도 없습니다. 부품은 부품 데이터 리스트 상태로만 관리합니다. 그렇긴 해도 완성한 제품의 전체상을 파악하기 위한 그림은 필요하므로 3차원 CAD CG 이미지를 프린트해서 대신합니다. 그 그림엔 조립 상태의 최대 외형 치수 밖에 안 적혀 있지요."(오오에노키 씨)


참고. 2차원 도면. 삼각 투영으로 그림을 그리고 각 부위에 치수선을 적는다.

반다이 호비사업부에선 '기획이나 설계 의도를 모든 공정에 명확히 전한다'는 것에 우선적으로 중점을 두고 설비나 IT 툴 기능을 관리하며 쓸데없는 작업이나 프로세스 일체를 생략하고 있다.

■하지만 예전엔 2차원 도면이 있었다
1990년대 후반(약 10년 전)은 3차원 CAD 제조법이 막 보급되던 무렵. 건플라 설계 개발 영역도 3차원을 도입하고 설계 업무 전환을 검토하고 있던 시기였다. 당시의 건플라는 JIS 규격에 맞춰 2차원으로 도면을 그려 설계하고, 설계 도면을 2차원 CAD로 만들고 이를 기초로 3차원 데이터를 만드는 작업 방식을 취하고 있었다.
3차원 CAD 모델 데이터를 금형 가공에 이용할 수 있게 되었다는 점은 커다란 진보다. 그러나 (당시로선) 2차원 CAD 데이터는 금형 가공에도 필요하기 때문에 2차원 도면 데이터는 필요했다.

그러나 현재는 NC 데이터나 와이어 커팅 윤곽 데이터, 치수 정보 등 일체를 금형 가공측에서 3차원 CAD 데이터로부터 바로 추출하고 있다(제2화 참조). 따라서 2차원 선 데이터나 설계팀도 필요 없고 2차원 도면 치수도 필요 없다. 그 이유를 이제부터 적는다.

형상 디자인을 중시하는 건플라 설계는 3차원 CAD로 모델링하며 제품을 진화시키는 데 절대적으로 필수적인 방법이 되었다.
그러나 설계 프로세스 전체를 3차원화함에 따라 형상은 더욱 복잡해지고 데이터량·정보량 모두가 막대해지면서 2차원 도면으로는 표현할 수 없게 되고 말았다. 또한, 치수도 표시하지 않게 되었다. 2차원 데이터나 도면으로 아웃풋할 필요가 없어지며 설계 프로세스부터 2차원 작업을 완전히 배제하게 되었다.

일반적인 설계 도면은 조립도가 있고 그 부품 번호에 대응하는 부품도나 부품표가 세트되기 마련이지만, 현재의 반다이 호비사업부는 그런 스타일이 아니다.
건플라는 원래부터 공장에서 조립한다는 공정 자체가 없으므로 공장용 조립 지시 서류는 당연히 필요 없다. 부품 구성에 관해선 앞서 설명한 손그림 도안을 참조하면 된다. 수정도 그 손그림에 그려넣도록 되어 있다. 널리지를 공유하는 제조 현장에선 필요최소한의 아웃풋으로 의사를 명확히 전하는 것이 중요하다.
하물며 도안 단계에서 2차원 CAD를 써야 할 이점은 없다. 도안은 설계 이외 부문에서도 확인할 필요가 있지만 손 스케치 그림이나 3차원 모델로 그려 입체적으로 형상을 파악하는 쪽이 알기 쉽다. 현재의 3차원 CAD 조작은 매우 간편해졌다고는 하지만 아직은 스케치하는 감각을 못 쫒아온다. 그렇다고 한다면 역시 설계 초기 단계의 도안 작성은 손 스케치가 작성하기 편하다. 최소한의 재료로 설계 의사를 공유화하고 3차원 모델링으로 상세 사항을 다듬어 만드는 쪽이 작업 스트레스도 적다고 한다.

■ 건플라의 치수 평가
2차원 도면이 불필요한 이유로는 원래부터 건플라의 치수 평가 기준이 일반적인 제조업 관점에선 특수하다는 점도 크다.
일반적인 제조업 분야의 설계는 외형 치수를 가능한 한 정수(定數)로 만들고 소수점 이하 치수 사용은 필요최소한으로 억제한다. 곡선도 R 치수로 관리한다. 그 이유는 간단한데, 그렇게 하는 쪽이 측정 기준을 정하기 쉽고, 그 결과 치수 기준도 관리하기 쉽기 때문이다.
그러나 반다이의 건플라 경우는 그렇지 않다. 형상 디자인을 중시하므로 곡선은 거의 스플라인이며 따라서 외형 치수도 거의 대다수가 소수점 단위가 된다. 일반적인 제도법으로 제도하면 특히나 요즘 건플라처럼 복잡한 형상은 너무나도 도면이 복잡해져서 표현할 수 없게 된다.

하지만 그렇다고 한다면 대체 어떻게 치수 평가를 해야 할까?

애초부터 건플라는 수치로 치수 평가하질 않는다. 기준은 수치가 아니라 '폼이 나는가'와 '조립하기 쉬움과 기믹 동작의 감촉'이다. 그러나 이는 그 누구도 객관적으로 판단할 수 있는 요소는 아니다.

쉐이딩이 깔린 이미지나 3차원 모델 같은 버철 요소나 치수는 시각적인 정보만 파악할 수 있으므로 스냅-핏이나 관절 가동의 감촉 등 사람의 섬세한 감각에 의존해야 하는 부분의 평가는 곤란하다. 역시 실제로 샘플을 만들어 실제로 만지면서 평가하는 것이 베스트이기 마련이다.
예전에도 시제품을 제작했었다. 당시엔 왁스나 절삭 가공으로 시제품을 만들었는데 이런 방식은 시간이나 비용도 엄청 들일 수밖에 없다.
현재 반다이 호비사업부는 광경화 수지를 사용하는 3차원 프린터를 2대 보유하고 있다. 이를 이용해 설계물을 프린트 출력한다. 필요에 따라 착색도 한다.

"종이 도면을 프린터 출력하는 감각으로 매일같이 쉬지 않고 출력합니다. 재료비가 결코 싸지는 않지만 설계자가 시제품을 왕창 뽑아내며 마음에 들 때까지 검증할 수 있다는 메리트가 더 크죠."(오오에노키 씨)


사진3. 3차원 프린터와 시제품. ⓒ소츠, 선라이즈, 마이니치 방송

설계 단계부터 실제와 가까운 것으로 검증할 수 있기 때문에 금형 제작 공정 단계에서 수정할 일도 압도적으로 감소한다고 한다. 금형 제작 기간도 대폭 줄일 수 있다.
그리고 이처럼 실물을 손에 쥐어보게 되면서 이전에 비해 개선 요망도 잔뜩 나오게 되었다고 오오에노키 씨는 전한다.

구조 자체의 움직임 등에 관해 평가할 경우엔 평가 요소에 따라 시제품을 만든다. 시제품을 출력할 때는 수지 경도를 실제 성형 수지와 가까운 것으로 선정한다. 때로는 절삭 가공으로 시제품을 만들어 움직임을 검증하는 경우도 있다.

"하지만 그래도 시제 평가에 지나지 않고, 구조 자체 평가는 할 수 있더라도 스냅-핏이나 관절의 뻑뻑함/헐렁함 같은 최종 평가는 실제 성형품이야만 검증할 수 있습니다."(오오에노키 씨)

스냅-핏이나 관절 기구의 감촉은 제2화에서 설명했듯이 테스트 트라이로 하나씩 잡아나갈 수밖에 없다. 즉, 이 또한 도면으로 수치화할 수 없는 정보다. 단, 이러한 조정 작업을 필요최소한으로 억제하기 위해 최종 조정을 전제하고 클리어런스 치수 설정 등을 규격화해놓았다.

'폼이 나는가', '스냅-핏과 관절의 절묘한 감촉'은 인간의 섬세하고도 감각적인 평가 기준이므로 수치화한다는 것은 불가능하다.

■세부 설계 다듬기
건플라에는 여러 종류가 존재한다. 그 가운데 HG(하이 그레이드)는 애니메이션 설정에서 전해지는 표면적인 디자인을 충실히 구현화한다. MG(마스터 그레이드)나 PG(퍼펙트 그레이드)는 외형 요소의 충실한 구현화 뿐 아니라 내부 구조도 설정하여 기구나 기믹 개발과 설계를 고심하고 다듬어간다. 물론 그 과정에서 애니메이션 설정에선 명확히 정해지지 않은 정보도 잔뜩 포함된다.

건담 애니메이션 세계에선 시대의 변천도 있다. 그 변천 와중에 기술의 진화나 유행의 변화도 일어난다. 게다가 동일 시간축으로 엮을 수 없고 차원이 다른 세계, 이른바 패럴렐 월드가 되는 시리즈도 있다. 특히 MG나 PG에서 내부 구조를 채울 때는 그토록 복잡한 설정에 충실해야 함이 철칙이다.

"건플라를 개발할 땐 애니메이션 세계관에 관해서도 숙지해야만 합니다. 모빌슈트엔 파생기나 양산형 기체, 지상용, 수상용, 전용기(샤아 전용기 등) 등등 각종 베리에이션이 있습니다. 애니메이션에서 예를 들면 자쿠도 시대의 흐름에 따라 진화하곤 합니다. 실제 기체 개발 계보를 설정해놓고 공유 부분은 유용하거나 그 기종 특유의 부품을 더하기도 하고 개량도 하고요. 그런 프로세스 자체를 건플라로 충실히 재현한다는 것은 특히나 신경써야 할 부분입니다."(오오에노키 씨)

기체가 난다면 하늘. 하늘이라 해도 대기권 내인가 우주인가로 나뉜다. 항공과 우주도 설계 개념은 각각 크게 다르다. 그런 기체 특징을 재현하고 마치 실재하는 것처럼 다루며 형상 디자인을 조정해간다. 그러나 그렇다고 해서 건플라 개발·설계 담당 멤버가 그런 세부 사항을 만들어내기 위해 로봇 공학이나 군사 공학, 항공우주 공학 등등… 각종 분야의 전문 지식을 망라해서 숙지해야만 할까.

"그건 아무래도 무리죠. 저흰 플라모델 설계에선 프로지만 병기나 항공기 설계 프로는 아닙니다. 기술 자료를 모으거나 그걸 참고하기는 하지만요."(오오에노키 씨). 하지만 그런 분야를 좋아해서 어디까지나 개인적인 취미 수준으로 파고드는 사람은 부서 내엔 많다고 한다.
실은 그들의 전문 이외 분야에 관해선 외부에서 해당 분야 브레인들이 커버해주고 있다. 예를 들면, 기체에 달린 핀 형상이 올바른가 아닌가를 검증할 경우엔 대형 자동차 메이커의 공기역학 설계 부문과 상담하기도 한다고 한다. "플라모델이나 장난감 전문 브레인(과 상담)은 적죠. 오히려 장난감하곤 한참 떨어진 다른 업종이곤 합니다."(오오에노키 씨).

물론 리얼한 기체를 스케일 다운해서 구현화하는 기술은 플라모델의 프로인 반다이 호비사업부만의 것. 플라모델의 프로들은 브레인의 백업으로 다듬은 세부 정보를 건플라에 담아 스케일 모델로서 충실히 구현화한다.

기체의 세부 정보를 다듬는 과정에서 애니메이션 설정과 설계 사이에 모순이 생길 때도 당연히 있다. 제조 요건과 들어맞지 않는 부분도 나온다. 어떻게 해도 깔끔히 처리되지 않을 경우엔 그에 맞춰 설정 붙이기를 꼬박꼬박 하고 설계안을 수정해서 조정한다. 물론 애니메이션 설정을 조정한다는 것은 있을 수 없다.

최근 들어 가장 고생했던 작업은 건담 시리즈의 최신작인 <기동전사 건담 OO>의 '건담 엑시아'였다고 한다. 엑시아는 슬림한 체형에 가동 범위도 넓고 관절도 섬세해서 발 앞꿈치도 움직인다. 고품질 최신 애니메이션 기술이 만들어내는 섬세한 포징에 대응할 수 있는 기믹을 갖추었다고 한다.


사진4. 왼쪽이 초대 건담, 오른쪽이 엑시아. 발 앞꿈치 형상을 비교. ⓒ소츠, 선라이즈, 마이니치 방송

■건플라에서 배울 것
건플라의 제조 프로세스는 이상적으로 보이기도 하지만 개성적이기도 하다. 모든 제조업 설계에 적용할 수 있는 것이라고는 할 수 없다. 인간의 목숨을 다루는 제품이나 조립 공정이 필수라면 털끝만큼도 오차 없는 제품은 당연히 필수일 것이다.

마지막으로 일반적인 제조업에서도 공유할 수 있을 법한 '건플라에서 배울 것'을 아래처럼 정리해봤다.
* 선입견이나 세간의 상식에 얽매이지 않으며, 고객은 물론이고 제품이나 제품 설계 개발을 맡은 멤버도 '무엇이 가장 중요한가'를 생각한다
* 각종 리퀘스트의 우선 순위를 숙고하고 진짜로 필요한 부분만 선택한다
* 최신 기술을 쓰면서 그 한계도 명확히 파악한다. 수작업이 적합한 부분은 당연히 수작업으로 한다
* 밀접한 커뮤니케이션이 이뤄지는 부서 구성
* 교육 시스템을 확실히 갖춰 후대 육성에 허술함이 없도록 한다
* 직장의 인테리어도 근무자의 모티베이션 업에 중요한 포인트

쉽사리 자동화할 수 없는 장인의 기술은 쉽게 얻을 수 없다. 이는 곧, 라이벌이나 해외 메이커가 카피할 수 없는 블랙박스 기술이 됨을 뜻한다. 단, 경험과 감이라는 정보를 데이터화해서 관리하고 뒤를 이을 젊은 인재를 제대로 육성한다는 조건하에서만 이룰 수 있다는 것도 덧붙인다. (끝)
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별 거 아닌 분량으로 봤는데, 날림이나마 번역하고 보니 양이 꽤 됩니다.
아무래도 금형, CAD 엔지니어 대상으로 만든 기사라 일반적인 건담/건플라 팬이 기대하던 내용하곤 방향이 조금 어긋날 수도 있겠지만, 한 번 읽어볼 가치는 있는 듯하니 읽어보셔도 시간 낭비는 아니리라 믿고...

찬사와 비난을 한몸에 받는 반다이의 건플라지만, 현재의 위치에 오르고 유지하기 위해 부단한 노력을 해왔고, 하고 있으며, 앞으로도 계속할 것임을 느낄 수 있습니다.
또, 그만큼 기술 보호와 내부 전수=후진 육성에 고심하고 있기도 하고요.
이들 이상의 노력을 하지 않는 한 이들보다 앞서기란 쉽지 않겠죠.