제품 열역학적 부실이 야기하는 문제

제품 개발할 때 열역학적 고려가 충분하지 않다면 어떤 문제가 발생할까요?

열역학적 고려라고 말씀을 드렸지만 간단히 말하면 제품에 열 문제가 있을 때를 의미합니다. 일상생활에서 접하는 거의 모든 제품들은 전기를 이용합니다. 전기를 사용하지 않고 구동을 할 수 있는 제품은 많지 않습니다. 몇 가지 꼽아보자면 태엽으로 동작하는 장난감 정도 들 수 있습니다. 그렇지 않고 동작을 하는데 전기를 쓰지 않는 제품이 생각나지 않네요. 이렇듯 집에 들어오는 전기를 이용해서 충전을 하든 배터리를 넣어서 사용을 하든 전기 에너지를 사용합니다. 전기 에너지를 사용하여 구동을 하게 되면 에너지의 변환이 필요합니다. 간단히 말하자면 구동을 하는 제품이라면 전기 에너지를 운동 에너지로 바꾼다고 할 수 있습니다. 에너지 변환 과정에서 변환율이 백 퍼센트는 아닙니다. 당연히 소실되는 에너지가 발생합니다. 에너지 전화율이 백 퍼센트인 시스템을 만든다면 엄청난 돈을 벌 수 있을 것입니다. 다시 돌아가서 에너지 전화율이 백 퍼센트가 아니라는 이야기는 에너지 손실이 발생한다는 것입니다. 에너지 보존 법칙에 따라서 손실된 에너지와 변환된 에너지를 더하면 초기에 전달된 전기 에너지가 됩니다. 그렇다면 손실된 에너지는 어떻게 될까요? 대부분 열의 형태로 나타납니다. 제품 동작에 발생하는 열은 대부분 제품 개발 단계에서 의도하지 않은 것들입니다. 이렇게 발생하는 열을 잘 관리해 주어야 합니다. 이런 것들이 제품 개발에 필요한 열역학적 문제라고 볼 수 있습니다. 사실 열 발생 자체는 큰 문제가 아닐 수 있습니다. 일정 온도 이하로 관리해줄 수 있다면 당연히 문제가 아닐 것입니다. 하지만 열을 일정 온도 이하로 유지할 수 없다면 이때부터 큰 문제가 발생하기 시작합니다. 가장 간단한 예로 소비자에게 피해가 갈 수 있습니다. 그 제품이 소비자가 직접 만져야 하는 제품이라면 손으로 잡기 어려울 수 있습니다. 그렇다면 소비자는 손에 화상을 입거나 큰 상해를 입을 수 있습니다. 또 다른 문제는 화재나 폭발의 위험입니다. 물론 대부분 화재나 폭발은 발생하지 않습니다. 가능성을 언급드리는 것입니다. 화재라는 것은 세 가지가 필요합니다. 탈 것, 산소, 일정 온도 이상입니다. 제품에서 열이 발생하여 일정 온도 이상 올라갔다고 가정하겠습니다. 거기에 일반 대기 환경이면 당연히 산소가 있습니다. 그리고 제품 자체가 탈 것이 됩니다. 그러면 화재의 조건은 모두 갖춘 셈입니다. 이런 문제를 해결하기 위해서는 어떻게 해야 할까요? 당연히 온도를 일정 온도 이하로 유지하면 됩니다. 아니면 발열부 근처에 타지 않는 부품을 놓으면 됩니다. 이런 부품을 난연성질을 가지고 있다고 합니다. 난연이라는 것은 잘 타지 않는다는 의미입니다. 경우에 따라서 난연 과 내열을 착각하시는 분들도 있습니다. 난연은 불이 났을 때 잘 타지 않는 성질을 의미합니다. 내열은 열이 발생했을 때 잘 버티는 성질입니다. 즉 변형이 잘 가지 않는다거나 녹는점이 높다고 볼 수 있겠죠. 시중에 나온 대부분의 제품이 화재나 폭발이 일어나기는 쉽지 않습니다. 제품 개발 과정에서 그런 것까지 모두 고려하기 때문이죠. 그래서 실제 그런 사건이 발생되면 큰 이슈가 되기도 합니다. 열역학적 문제를 충분히 해결하지 않으면 발생하는 또 다른 문제가 있습니다. 이것은 앞에 언급된 것보다 크지는 않을 수 있지만 제품의 성능과 관련된 부분입니다. 성능 저하입니다. 제품이 일반적인 상황이 아닌 고온에 노출될 경우 갖고 있는 성능을 모두 낼 수 없습니다. 이럴 경우 사용자는 제품이 왜 그런지 의아할 것입니다. 그러면 제품의 신뢰에 큰 영향을 주게 될 것입니다. 물론 앞에 언급된 두 가지 문제는 당연히 제품 신뢰에 영향을 주는 문제입니다. 만약 사용하는 소비자가 크게 다치는 문제가 발생할 경우 PL 사건이라고도 합니다. 프로덕트 라이어빌리티의 약자입니다. 직역하면 제품 법적 책임이라고 할 수 있습니다. 소비자의 손해를 금전적으로 보상을 해주어야 할 수도 있습니다. 당연히 소비자가 다치지 않는 것이 가장 중요합니다. 금전적인 문제는 부차적인 것이겠죠.

이렇듯 제품 개발에 열역학적 문제를 충분히 검토하지 않는다면 큰 문제를 야기할 수 있습니다.

그냥 쉽게 지나칠 수 있지만 열 관련 문제는 치명적인 결과를 가져올 수 있습니다. 제품 개발하는 엔지니어라면 항상 염두에 두고 조심해야 하는 부분입니다. 염두에 두고 신경을 쓴다고 하지만 정말 만에 하나로 구멍이 생기기도 합니다. 시장에 풀린 제품들이 어떤 환경에서 사용하는지 모두 파악할 수가 없습니다. 그래서 예상 가능한 환경에서 문제가 없도록 테스트를 진행합니다. 말씀드렸듯이 모든 환경을 고려할 수는 없습니다. 그래서 정말 적은 확률이지만 문제가 발생하기도 합니다. 그래서 제품 개발 과정 중에 가학 조건 테스트가 필요한 이유입니다. 이런 환경에서 누가 사용할까 싶기도 하지만 그런 종류의 테스트가 필요하다고 생각합니다. 세상은 넓고 다양한 사람이 있고 다양한 환경이 있기 때문입니다. 그런 문제를 대비하는데 드는 비용이 문제가 발생하고 수습하는데 드는 비용보다 작다고 한다면 당연히 대비하는 것이 맞다고 생각합니다. 하지만 과도한 재료비 상승과 테스트 비용이 든다면 다른 결정을 할 수도 있다고 생각합니다. 이것은 회사 경영진들의 결정에 따른 것입니다. 열역학적 문제가 제품에 어떻게 영향을 미칠 수 있나에 대해서 알아봤습니다. 이 글을 읽으시는 분이 소비자라면 좋은 제품 사용하시고 엔지니어라면 좋은 제품 개발하시길 바랍니다.