열역학 고려한 제품 설계 주의사항

열역학을 고려하여 제품 설계할 때 어떤 것을 주의해야 하는지 정리하였습니다.

전달드리는 내용은 한정적인 개인 경험일 수 있습니다. 따라서 모든 제품에 적용되는 것은 아닙니다. 따라서 이 글의 경험은 참고하시면 됩니다. 열역학을 고려해야 하는 제품이라는 것은 발열이 있는 제품입니다. 그리고 그 발열이 적정한 수준이 아니라 관리를 하지 않을 경우 크게 올라가는 경우입니다. 이럴 경우 특정 제품을 개발할 때 쌓인 노하우로 모든 경우의 수를 고려해야 합니다. 설계할 때 주의해야 하는 점이 있습니다. 가장 먼저 해야 하는 것은 제품의 파악입니다. 어떤 부위에서 발열이 발생하는지 확인해야 합니다. 그다음에 어느 위치가 발열에 취약한지를 알아야 합니다. 발열부 주변의 조치는 크게 어렵지 않습니다. 다만 그 열로 인해 문제를 일으키는 부위가 어디인지 파악하는 것이 더 중요합니다. 그래서 그 취약부를 어떻게 열을 낮출지 아이디어를 내야 합니다. 일단 이런 파악이 끝났다고 가정하겠습니다. 그러면 발열부 주변 부품을 어떻게 설계해야 하는지 확인해야 합니다. 발열부 주변의 규격이 있습니다. 이 규격을 만족해야 합니다. 이 규격이라는 것은 회사 자체 규격일 수도 있습니다. 회사 자체 규격은 외부 기관 규격보다 엄격하게 유지할 것입니다. 왜냐하면 외부 기관보다 낮은 기준의 규격은 의미가 없기 때문입니다. 회사 자체 규격은 만족하였지만 외부 규격을 만족하지 못한 제품은 판매할 수가 없습니다. 따라서 외부 규격을 확인하는 것이 중요합니다. 어떤 규격을 만족해야 하는지 설계 단계에서 파악하고 적용해야 합니다. 간단한 방법은 회사 안에 규격 담당자에게 문의를 하는 것입니다. 다음은 이미 동일한 설계를 한 동료에게 문의를 하는 것입니다. 이것을 통해서 얻을 수 있는 지식이 있습니다. 그것은 어떤 재질로 제품을 설계해야 하는지를 파악할 수 있습니다. 제품 설계할 때 재질 선정은 매우 중요합니다. 재질 선정은 기능에 따라 정해지는 경우도 있고 재료비에 따라서 정해지기도 합니다. 기능과 관련된 부품은 꼭 특정 스펙을 만족하는 재질을 사용해야 합니다. 이런 재질은 재료비 관점에서 결정되는 것이 아닙니다. 회사에서 이미 개발한 레진이 있을 것이므로 그 레진을 사용해서 제품 설계를 하면 됩니다. 그 밖의 부품들은 재료비 관점에서 재질 선정이 될 것입니다.

물론 어느 정도 강도가 확보된다는 가정에서 드리는 말씀입니다.

강도가 형편없고 힘을 많이 받는 부위를 재료비만 고려해서 선정할 수가 없습니다. 발열부 주변 재질 선정이 쉽지 않을 수 있습니다. 이 부위를 명시적으로 어떤 재질로 해야 한다는 규정 문서가 없을 수 있습니다. 표준화를 잘한 회사라면 이런 문서가 있을 것이고 이것을 분명히 확인하는 허들이 있을 것입니다. 하지만 그렇지 않은 회사도 있을 것입니다. 이럴 경우 설계 담당자가 꼭 확인을 하고 넘어가야 합니다. 아니면 경력이 많은 엔지니어가 나중에 점검을 할 수도 있습니다. 하지만 웬만하면 초기에 고려하여 적용을 하는 것이 맞습니다. 왜냐하면 재질이 변경될 경우 설계를 변경해야 할 수도 있습니다. 재질 특성을 고려하여 설계 변경이 필요할 수 있습니다. 그래서 초기에 적절한 재질을 선정해서 설계를 시작하는 것이 맞습니다. 그런데 어느 부위는 어느 재질로 할지 기준이 없어 난감할 수 있습니다. 이런 부분은 경험이 쌓이면서 자동적으로 알 수 있습니다. 하지만 표준화나 명확한 허들이 없는 회사는 갓 일을 시작한 기구 엔지니어는 힘들 수도 있습니다. 그럴 때 주변 동료나 선배에게 묻기를 추천드립니다. 나중에 실수하는 것보다 미심쩍은 곳이 있으면 바로 확인하는 것이 맞습니다. 발열부 주변과 열 관련 문제가 될 것 같은 부분 재질 선정을 마쳤습니다. 그러면 다음 고려해야 할 것이 있습니다. 바로 온도를 어떻게 낮출지 대략적으로 안을 정립해야 합니다. 온도를 낮추지 않아도 문제가 없다면 상관없습니다. 하지만 그 제품은 분명히 온도에 민감할 것이라는 판단이 선다면 설계 단계에서 어떤 안을 적용할지 대략적으로 생각을 해야 합니다. 이러한 생각이 없이 설계를 할 경우 공간 문제가 생기게 됩니다. 설계를 하다 보면 제품 경쟁력 측면에서 작은 크기를 선호할 수 있습니다. 그러면 공간은 점점 줄어듭니다. 이때 열역학적 관점을 가지고 접근을 하지 않는다면 열을 낮출 공간을 확보하지 못할 수 있습니다. 설계가 어느 정도 마무리되고 온도 측정을 했는데 문제가 됐습니다. 그때 방법이 없을 수 있습니다. 이미 작아진 제품에서 공기를 넣어줄 공간도 팬을 달아줄 공간도 없을 수 있습니다. 그러면 그 제품은 대대적인 설계 변경이 이루어져야 합니다. 그러면 이미 마쳤어야 하는 설계를 처음부터 다시 해야 될 수도 있습니다. 이런 불상사를 만들지 않기 위해서는 초기에 온도 낮추는 방안과 공간을 같이 생각해야 합니다. 설계 초기에 이 정도를 고려했다면 이후에 큰 문제는 만들지 않을 것입니다. 물론 이후에 문제가 없다는 말은 아닙니다. 다만 이 정도 고려가 되었다면 문제가 발생했더라도 개선할 방법을 찾을 수 있다는 의미입니다. 제품 개발을 하다 보면 수많은 문제를 만날 수 있습니다. 초기에 예상을 하고 대응방법을 생각한 것과 아닌 것은 큰 차이가 있습니다. 당연히 문제 개선하는 속도와 개선하는 정도의 차이가 발생합니다. 초기에 얼마큼 고려했는지가 큰 차이를 만들어 냅니다. 이전 제품을 보고 어떤 문제점이 있었는지 파악하는 것도 좋습니다. 많은 경우 동일한 문제가 발생할 것이기 때문입니다.