[자동차] 기능과 증상

자동차 설계에서 기능과 증상을 이야기 하기 전에 먼저, ” 행복한 삶이란 어떻게 사는 것인가? “ 에 대한 고전 한 권을 추천 한다.

“니코마코스 윤리학” 이다.

왜냐하면, 이 책의 핵심이 ” 주 기능이 제대로 작동될 때 가장 행복 하다 ” 이기 때문이다.

우리 몸의 5장 6부가 각자가 해야 할 주 기능이 제대로 작동해야 건강하고, 행복한 것이다. 자동차에서 3만 개 부품이 각각 해야 할 주 기능이 제대로 작동해야 사고 없이 운행할 수 있는 것이고 행복한 것이다. 만물, 즉 모든 것이 제 기능을 제대로 할 때 행복한 것이다.

2,400년 전, 어떻게 이런 생각을 했는지 존경 그 자체다.

니코마코스는 아리스토텔레스(BC 384~ BC 322)의 아들이다. 니코마코스 윤리학은 아버지인 아리스토텔레스의 완숙한 사상을 정리한 윤리학 책으로 세계 최초 다.

주 기능이 제대로 작동될 때, 가장 행복하다.

기능과 증상은 엔지니어에게도 중요한 단어 다.

• 기능 이란 “하는 구실이나 작용”
• 증상 이란 “고장 시 나타나는 여러가지 형태의 문제”

엔지니어는 문제, 즉 증상에 초점을 맞추어 개선하려고 한다.

예를 들어, 당뇨병 환자는 상처가 나면 피가 잘 멈추지 않고 상처도 잘 아물지 않는다. 증상이다.

췌장 기능에 문제가 있어서 발생되는 증상이다. 전문가인 의사와 달리 일반인들은 기능 보다는 증상에 관심을 갖는다.

다른 예를 보자. 맛있는 음식을 만들려면 원 재료가 좋아야 한다. 그런데, 우리는 야채로 고기의 맛을 내려고 하는 무모한 꿈을 꾼다.

엔지니어는 기능을 최적화 하고 개선을 하려는 생각을 가져야 한다.

차량 엔진 룸 마운팅을 예로 들어보자.

마운팅의 기본 기능은 파워트레인의 지지 기능과 운동 에너지를 열 에너지로 변환하여 흡수하는 기능이다.

마운팅의 고무 재질은 제조 산포와 내구 열화에 인한 산포가 많은 부품이다. 내구 측면으로 보면 단단하게 해야 하지만, NVH 측면에서는 부드러워야 한다. 서로 상반된 기능을 만족해야 하므로 설계 최적화를 하기가 어렵다.

이를 해결하기 위해서, 엔지니어는 다양한 공학 기법을 사용한다. 그 중에서도 트리즈 분리 법칙을 활용한다면, 근본 개선을 하는데 도움이 될 것이다.

마운팅 전체는 강하게, 부분으로는 약하게 설계 해야 한다.

무엇보다 먼저, 마운팅 부시를 강건하게 해야 한다. 글로벌 경쟁 업체 부품을 벤치마킹 해 보면, 모순을 해결 하는데 한계가 있기 때문에 마운팅 사이즈를 크게 해서 전체로는 강하게, 부분으로는 약하게 설계한 경우도 있다.

마운팅은 아이들 진동, 내구성, 소음, 변속 충격 등 많은 증상으로 나타난다. 각각의 증상을 개선 하려는 생각에서 기능을 최적화 하려는 생각으로 바꾸기 바란다.

기능과 증상에 대한 엔지니어 교육 하면서 이런 예를 가지고 설명을 했었다.

미역에 소금을 치면 미역이 살아 나는데, 배추에 소금을 치면 배추의 숨이 죽는다.

같은 소금을 사용 했는데 왜 다른 결과가 나오는가.

이는 기능을 제대로 이해하면 된다.

미역에서는 살아나는 것이 순기능 이고, 배추에서는 풀이 죽는 것이 순 기능이다. 우리는 원하는 기능이 무엇 인가를 연구해야 근본 개선을 할 수 있다.

경험이 부족하면, 아는 범위 내에서 판단 하게 된다.

부품이 파손 되면 두께를 보강을 한 후, 전산해석 안전율이 2배가 되면 개선 되었다는 결론을 낸다. 전산 해석을 하지 않아도 기존보다 좋아지는 것은 당연 하다.

이것이 정말 “근본 개선” 인가.

두께를 보강하면, 중량은 무거워지고, 연비는 나빠지고, 동력 성능도 나빠진다.

파손이 되지 않고 나빠지는 기능이 없도록 하기 위해서는, 반드시 부품이 갖추어야 할 기능을 정확히 파악해야 한다.

연구 개발을 할 때는 언제나 “원하는 기능이 무엇인가” 를 생각하는 습관을 가져야 한다.

엔지니어에게 ” 세탁기의 주 기능이 무엇인가 “ 라는 질문을 해 보면 다양한 답을 한다.

주 기능으로 정답은 ” 세탁기는 Water Moving Machine “ 이다. 세탁기는 물을 돌리는 기계다. 세탁 세제는 보조 기능일 뿐이다.

선배 엔지니어는 후배 엔지니어들이 기능에 대해 정확히 알도록 코칭해 줘야 한다.

” 이 부품의 주 기능과 보조 기능은 무엇인가 “와 같이 좋은 질문을 해야 한다. 좋은 질문이 글로벌 엔지니어를 키운다.

문제를 증상으로 해결 하려는 생각은 버리자. 기능을 생각하는 습관을 갖는 것이 진정한 “행복 설계” 를 하고 있는 것 이기 때문이다.

글쓰기 2020.3.8. 업데이트 2022.3.24.