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복잡한 제품 생산 과정, 알기 쉽게 5단계로 구분해보자 상세보기

작성자: 관리자 조회: 37031

안녕하십니까. 경남 창원에서 디자인/설계부터 제품 생산까지 제조 전문 서비스를 제공하는 주식회사 본시스템즈입니다. 이 글에서는 제품 개발 프로세스를 총 5가지 단계로 구분하여 설명합니다.

제품 생산 과정을 상세하게 살펴보면 기술적인 측면과 제조 설비에 대한 이해도가 많이 요구 됩니다. 이 글에서는 이와 같은 세부적인 사항에 관해서는 생략하고 제품 기획부터 신제품을 출시하기까지 어떠한 과정들을 거치게 되며, 주의해야 할 점은 무엇인지 정도만 간략하게 소개하도록 하겠습니다. 아래에서 소개하는 각 항목에 대한 세부적인 내용은 향후 다시 설명하는 시간을 가져볼 수 있도록 하겠습니다.

01. 최근 외주 개발을 의뢰하는 사례가 늘어나는데 그 이유는 뭔가요?

하나의 제품이 시장에 출시되기까지는 여러분이 생각하는 것보다 훨씬 더 많은 공정이 요구됩니다. 생산 공정에 대한 내용만을 얘기하는 것이 아닙니다. 신제품 출시를 준비하는 과정에서 발생하는 경제적 요건, 기술적 요건은 물론 제품의 시장성 검증을 위한 시장 조사, 소비자 분석 등 매우 다양한 업무 처리 능력이 필요합니다.

제품의 최종 목적은 소비자가 요구하는 상품을 제공하는 것입니다. 이는 디자인 트렌드, 제품 생산 공정에 최적화된 설계 구조, 가격 경쟁력 향상을 위한 제조 원가의 절감, 패키징 디자인과 생산, 유통 및 판매 전략 등 여러 요소들이 있습니다. 이처럼 제품을 제조하는 과정 이외에도 요구되는 업무들이 워낙 많아서 제조 경험이 부족한 분들은 제품 개발 과정이 매우 복잡하고 어렵게 느껴질 수 있습니다.

최근 저희 같은 제조 서비스를 제공하는 업체들이 많이 늘어나고 있습니다. 외주 개발의 장점은 복잡한 제품 개발 과정을 전문 업체에 맡겨 안정성과 편리성을 확보할 수 있다는 점입니다. 단점이라면 기업 내부의 자체 인력을 활용한 업무 대비 비용 부담이 늘어난다는 점입니다. 인건비, 관리비, 이윤 등의 추가 비용이 발생하기 때문입니다.

그럼에도 불구하고 외주 개발을 진행하는 이유는 제품 생산 과정에서 발생하는 리스크(ex 생산 공정에 적합하지 않은 제품의 구조)를 최소화하고, 제품 생산에 소요되는 시간, 리드 타임(Lead Time)을 크게 단축할 수 있다는 점입니다. 이와 같은 장점은 외주 개발로 발생하는 비용 부담을 감수하더라도 부정적인 면보다 긍정적인 측면이 훨씬 더 높다고 생각합니다.

02. 제조 과정 살펴보기

그러면 본격적으로 제품 생산 과정 5단계를 알아보겠습니다. 먼저 제품 개발의 전체 프로세스를 살펴보면 아이디어 도출-시장 조사 및 분석-기획-디자인/설계-샘플 만들기-생산 공정-패키징-유통 단계로 요약됩니다. 해당 과정을 전부 다 다루기에는 분량이 너무 많아져 이 글에서는 디자인/설계~생산 과정까지만 다뤄보겠습니다.

1) 디자인 선정

제품 디자인은 크게 보면 설계 영역에 포함됩니다. 단순 외형 이미지만으로 제품을 만드는건 불가능하기 때문입니다. 여기서 말하는 디자인 선정의 의미는 제품 디자인 결정 및 의사 수립을 위한 초기 프로토타입(Prototype), 컨셉 디자인(Concept Design)을 말합니다.

초기 컨셉 디자인의 중요성은 굳이 말씀드리지 않아도 아시리라 생각합니다. 디자인은 시장의 성향과 트렌드에 기반하여 작성됩니다. 좋은 디자인이란 소비자의 니즈(Needs)를 만족하고 생산 공정에 최적화된 우수한 구조로 만들어져야 합니다. 아무리 좋은 디자인이라도 나의 제품이, 브랜드가 시장에서 충분한 신뢰성과 인지도를 확보하고 있지 않다면 판매에 어려움이 있을 수 밖에 없습니다. 때문에 초기 시장 진입 시에는 제품의 가격 경쟁력을 구축하여 유리한 입지를 가져가는 것이 바람직합니다. 제품 디자인 선정시 검토되어야 하는 요소로는,

적합성: 제품의 주요 기능과 디자인의 적합성
생산성: 제조, 조립 과정에서 발생할 수 있는 생산성의 저하
사용성: 실사용 과정에서 발생할 수 있는 결함 및 문제점
심미성: 디자인 차별성, 트렌드 등

크게 4가지를 들 수 있습니다. 이 외에도 타겟하는 고객의 성별, 연령대를 고려하는 것도 초기 시안 작업에서 중요합니다. 예를 들어 내가 타겟하는 제품이 40대~50대 여성을 겨냥한다고 가정해봅시다. 그런데 고객 성향은 고려하지 않고 무작정 최신 트렌드를 따라서 2~30대 여성들이 선호하는 디자인과 컬러를 적용한다면 제품 판매에 유리할까요? 그것은 올바른 방향이 아닙니다.

초기 디자인 컨셉 수립 단계에서는 먼저 시장에서 고객이 원하는게 무엇인지 아는 것부터 시작됩니다. 제품 또는 디자인 차별성, 브랜드(ex 아이덴티티, 컬러)와 같은 요소들은 다음으로 미루어도 괜찮습니다. 좋은 디자인이란 결국 소비자의 요구와 기업의 메시지를 효과적으로 전달 할 수 있는 형태를 말합니다. 거기에 생산성 향상을 통한 제조 원가 절감이 더 해진다면 이보다 더 좋을 수 없겠죠?

제품 설계

전체적인 제품의 디자인 컨셉이 결정된 이후에는 본격적으로 제품 생산을 위한 준비 단계에 들어갑니다. 제품 설계는 크게 시제품 설계와 양산 설계 2가지로 구분됩니다. 제품 설계 단계에서 성격이 이렇게 2가지로 나누어지는 이유는 제품의 생산 목적에 따라서 고려되는 요소들이 달라지기 때문입니다.

시제품 설계

제품 설계의 가장 일반적인 형태라고 볼 수 있습니다. 제품의 치수, 기능 구현시 부품 간의 간섭, PCB 등 조립품 안착을 위한 내부 구조 설계 등이 고려됩니다.

양산 설계

양산 설계의 가장 큰 목표는 원가 절감입니다. 시제품 설계 단위에서 요구되는 조건을 제품의 생산 공정을 기준으로 보다 적합하게 진행하는 것을 말합니다. 양산 설계시 고려되는 주요 항목으로는 언더 컷(Under Cut), 리브(Riv), 살빼기, 구배 등이 있습니다. 해당 내용에 대한 자세한 설명은 플라스틱 사출금형 제작시 비용 부담을 줄이는 방법에서 확인할 수 있습니다.

사실 제품 개발의 목적이 생산성을 기반으로 하는 것은 당연하다고 볼 수 있습니다. 그러나 제품을 설계하는 과정에서 시제품 단위와 양산을 목적으로 진행하는 설계 작업은 업무에 투입되는 인력의 전문성과 제작 기간에서 큰 차이가 있습니다.

제품 설계 단계부터 생산 공정을 고려하여 작업을 진행한다는 것은 매우 다양한 변수들을 고려해야 합니다. 제조 공정에 대한 충분한 이론적 지식과 경험 없이는 양산 설계는 불가능합니다. 설령 가능하더라도 제품 설계 과정에서 꽤 많은 시간이 소요되겠죠.

공정에 대한 충분한 이해도가 축적되지 않은 상태에서 생산 공정을 고려하여 양산 설계를 진행하는 것은 시장에 대해서 아무런 정보도 없는 상태에서 무작정 제품을 만들어서 파는 것과 같습니다. 그렇기 때문에 시제품 설계와 달리 양산 설계는 동일한 제품이라 하더라도 제작시 소요되는 기간과 외주 비용에서 큰 차이가 발생합니다. 전자의 경우는 제품만 생각하면 되지만 후자는 제품의 전체적인 제조 공정을 모두 고려해야 하기 때문입니다.

2) 시제품 제작

제품 생산을 위한 제조 공정의 첫 시작은 시제품을 만드는 것입니다. 시제품이란 사전적 정의로 시험 삼아 만들어본 제품을 말합니다. 우리는 어떤 목표를 세우거나 어떤 일을 계획할 때 이것이 내게 맞는지, 또는 내가 계속할 수 있는지 확인하기 위해 체험을 해봅니다. 이렇게 목표치와 유사한 행동을 해보고 이것이 내게 맞는지 아닌지를 판단하고 계속할지 아니면 그만둘지 결정하게 되죠.

제품 생산 과정 역시 마찬가지입니다. 앞에서 말했던 디자인과 기구 설계 작업을 진행하고 나면 내가 작성한 도면이 제대로 만들어졌는지 확인하는 과정이 필요합니다. 컴퓨터 화면으로 만들어진 입체물과 실제 샘플을 만들어서 직접 눈으로 보고, 만지고, 사용해 보면서 느끼는 경험은 내가 미처 생각하지 못했던 다양한 문제를 확인하고 개선하는데 도움이 됩니다.

그렇다면 시제품을 제작하는 공정들에는 어떤 것들이 있을까요? 제품에 요구되는 성능이나 수량, 소재에 따라서 제작 방법은 다양하게 있습니다. 통상적으로 플라스틱과 금속 재료 2가지로 분류했을 때 아래와 같은 방법들이 있습니다.

플라스틱 (ABS, PC, PE, PP, MC Nylon, Acryl, Bakelite 등)

3D프린팅 (FDM, SLA, SLS, Polyjet, SLM 등) * 3D프린터의 종류에 따른 출력물의 차이점
진공 주형 (ABS, PP, Nylon 등)

금속 (Steel, Stainless Steel, Aluminum, 구리, 동 등)

프레스 가공
주조 또는 주물

금속 (Steel, Stainless Steel, Aluminum, 구리, 동 등)

CNC 가공 (조각기, 선반, 밀링, MCT, 5축 등)

(좌) 3D프린팅 / (중간) 진공 주형 / (우) CNC 가공

3) 금형 설계 및 제작

플라스틱 제품 생산 과정에서 빼놓을 수 없는 제조 공정입니다. 금형이란 금속으로 만들어진 형틀을 말합니다. 겨울철 우리가 즐겨 먹는 간식거리 중 하나인 붕어빵을 떠올려보세요. 하얗게 반죽한 밀가루를 붕어빵 모양의 틀에 부으면 맛있는 붕어빵이 완성됩니다. 금형 사출의 원리도 이와 비슷합니다. 붕어빵 틀이 금형이라고 한다면 밀가루 반죽이 플라스틱 원료가 되는거죠.

그리고 이 붕어빵 제작에 사용되는 형틀을 만드는데 필요한 것이 바로 금형 설계도입니다. 금형 설계를 위해서는 반드시 제품의 설계도면이 있어야 합니다. 제품의 형태, 크기를 알아야 그에 맞는 금형을 만들 수 있기 때문입니다.

금형 설계 작업은 단순히 제품의 형상을 금속에 조각하는 것을 말하는게 아닙니다. 소재가 주입되는 통로도 있어야 되고 용액상태로 주입되는 소재가 냉각되기 위해서 금형 내부의 코어(Core)를 식혀주는 냉각로도 있어야 합니다.

생각해보세요. 뜨거운 용액을 금속 틀(Mold) 안에 주입 했는데 위와 같은 냉각 과정이 없다면 제품 1개를 생산하는데 얼마나 많은 시간이 소요될까요? 또한 이 냉각로는 사출품에 균일한 냉각 시간을 줄 수 있도록 작업해야 합니다. 앞에는 빨리 식고 뒤에는 덜 식으면 제품을 떼어냈을 때 변형이 오기 때문입니다.

그래서 금형 설계부터 제작까지는 평균적으로 1개월~2개월 정도 시간이 소요됩니다, 금형 설계 이후에도 형틀 제작을 위한 금속 가공이 들어가야 하기 때문이죠. 만일 제작하는 금형의 사이즈가 크거나, 금형 수가 많아지게 된다면 기간을 더 늘어나게 됩니다.

최근에는 이러한 금형 준비 과정에 소요되는 시간과 비용 부담을 줄이기 위해서 간이 금형을 이용한 시사출도 많이 사용되고 있으며 해당 내용에 관해서는 QDM 금형의 개념과 양산 금형의 차이에서 확인하세요.

4) 제품 생산

드디어 이 글의 하이라이트인 제품 생산 단계까지 오게 됐습니다. 금형 제작까지 끝났다면 이제 본격적으로 제품을 대량으로 찍어내는 일만 남았습니다. 금형 사출은 크게 제품에 요구되는 부품의 수량, 사이즈, 설계 구조, 생산 수량에 따라서 단가 차이가 발생합니다.

때문에 동일한 제품이라 하더라도 초기 MOQ(최소 주문 수량), 양산 설계 적용 여부에 따라서 사출 비용의 차이가 생겨납니다. 또한 사출 성형 공정에 따라서도 여러 가지 차이점들이 있는데요.

플라스틱 제품 제조를 위한 사출 성형 공정을 분류해보면 크게 단순 사출, 블로우 성형, 진공 성형 크게 3가지로 나눌 수 있으며 일반적으로 플라스틱 제품 제작에 주로 사용되는 제조 방법은 아래와 같이 분류됩니다.

시금형: 표준화된 몰드 베이스(Mold Base) 사용, 코어(Core), 캐비티(Cavity)만 별도 가공
인서트 금형: 사출성형시 부속품을 결합하여 제품을 생산하는 방법
다이렉트 블로우: 내부가 비어있는 플라스틱 제품 생산에 활용 (ex 부표)
블리스터 성형: 필름 형태의 열가소성 수지 사용 (ex 도시락 용기)

(주)본시스템즈 제품 생산 서비스 지원 사례 (카카오 콘 캔디통, 유아 교구 자미재미, 라이언 굿즈)

5) 후가공 및 조립

이로써 제품 생산 과정에 대한 모든 작업이 끝났다고 생각할 수 있습니다. 그러나 이렇게 금형에서 사출품을 취출한 후에는 후처리 작업과 조립 및 포장, 검수 등의 여러 가지 작업이 남아 있습니다.

일반적인 후처리 작업으로는 세척작업이 있고 조립 과정에서는 PCB부터 부품 조립 등이 있습니다. 검수 과정에서는 사출품의 품질 확인 뿐만 아니라 제품 조립이 끝난 이후에도 정상적으로 작동하는지 여부도 확인해야 합니다.

위 디자인 선정 과정에서 잠시 언급했지만 제품 디자인 컨셉을 결정할 때 조립 과정 역시 생산성에 중요한 요소로 검토가 필요하다고 말씀드렸습니다. 사출품까지 완벽하게 제품 생산이 완료되었더라도 부품을 조립하는 과정에서 품질 손상이나 저하가 발생할 수도 있고 조립성이 불편하여 시간이 오래 걸리는 경우도 있습니다.

이처럼 제품 생산 과정은 어느 하나 중요하지 않은게 없지만 첫 단추를 잘 꿰어야 한다는 말처럼 초기 디자인과 설계 도안이 제대로 나오는 것은 제품의 시작과 끝을 결정하기에 성공적인 제품 개발을 위해서는 초기 디자인과 양산 설계에 많은 심혈을 기울여야 된다고 말씀드리고 싶습니다.

6) 제품 생산 관련 문의는 어떻게 하나요?

주식회사 본시스템즈는 제품에 가치를 더한다는 신념으로 스타트업부터 중/소기업, 대기업, 연구소 등 다양한 유관 기간을 대상으로 제조 업무를 지원하고 있습니다. 제품 생산 관련 문의 또는 상담이 필요하신 분들은 아래 작성한 요구 자료를 준비하셔서 본시스템즈 홈페이지 상단에 위치한 견적문의란 또는 대표 메일을 통해서 자료를 보내주세요.