다빈치처럼 시험하라

불변의 지혜와 신기술이 만나 시험 분야의 혁신을 일으키고, 제품의 구상 단계에서 완제품 실현까지의 속도를 단축시킨다.

 

검사와 확인과정이 필요악이라고 생각하십니까? 그렇다면 잠시 생각을 바꿔보시기 바랍니다. 제품의 구상 단계에서부터 현실화에 이르는 긴 과정에서 지능적이고 효율적인 시험은 반드시 필요한 부분입니다. 최신 계측장비를 이용해 머릿속에만 존재하는 제품의 개발이 가능해지고 있습니다.
HBM의 새로운 기술은 레오나르도 다빈치의 불변의 진리와 어우러져 여기에 기여하고 있습니다.

르네상스는 사상계 전체의 근간을 뒤흔든 격변의 시대였습니다. 과거에는 결코 의문을 품지 않았던 문제들에 대해 처음으로 의심하기 시작했으며 이는 문화, 과학, 기술의 발전과 함께 그 어느 때 보다 빠르게 가속화되었습니다.

르네상스를 주도했던 수많은 인물 중에서도 레오나르도 다빈치는 특별합니다. 당시 그는 예술의 아름다움과 우아함에 기술과 발명 정신을 결합한 최초의 인물이었습니다. (이후로도 다빈치 같은 인물은 거의 없었습니다).

대부분의 사람들은 다빈치가 이미 그 시대에 헬리콥터나 낙하산 같은 현대의 산물을 다수 고안했다는 사실을 알고 있을 것입니다. 현대에 들어 기술의 급격한 변화를 경험하면서, 위대한 발명가인 다빈치가 매우 가깝게 느껴질 때가 종종 있습니다. 오늘날 세상은 또 다시 재구성되고 있으며 인류의 위대한 의문에 대한 새로운 해답이 기술을 통해 해결되어야 할 것입니다.

그렇기 때문에 500년 전에 다빈치가 보여준 진보적인 사상을 되돌아 볼 필요가 있습니다. 비록 그가 생전에 자신이 고안한 발명품의 대부분은 사용하지 못했지만 그 중 몇 가지는 실제로 사용에 성공했다고 합니다.

다빈치는 아이디어와 발명품 초안을 순서대로 시험 및 확인한다는 자신만의 기본 원칙을 고수했습니다. 이것이 바로 현재 저희가 실시하는 시험의 기본 정신입니다.

그렇다면 제품이 최초 구상단계에서 어떻게 현실화 될까요? 수많은 엔지니어들이 매일 같은 질문을 합니다. 기업의 성공은 과거 어느 때보다도 기술 혁신에 달려있기 때문입니다. 효용 가치가 있는 신제품만이 점점 높아지는 고객의 요구뿐만 아니라 전반적인 사회와 정치 상황을 만족시킬 수 있을 것입니다.

이러한 인식은 오늘날의 상황을 반영한 것으로 보일 수 있지만 사실은 새로운 것이 아닙니다. 기술 발전의 선구자들은 언제나 이론보다는 실전을 중시했으며 그 결과 위대한 발명을 할 수 있었습니다.

(위) 세 가지 다른 수집 시스템을 이용한 표준 시험방법,

레오나르도 다빈치의 다섯가지 시험 원칙을 소개합니다.

1. 단순하게 질문하고 호기심을 유지하라.

 다빈치는 항상 질문을 던졌습니다. 그는 열린 눈으로 세상을 바라보았고 “새는 왜 나는가?”처럼 매우 단순한 질문을 하였습니다. 때로는 대답하기 어려운 가장 단순한 질문으로 우리의 개발 프로젝트를 시작해 봅시다. 실제로 앞으로 나가기 위해서는 기존의 제품을 다시 생각하는 것이 아니라 근본적으로 완전히 새로운 질문을 던지는 것이 낫습니다.

2. 있는 그대로 묘사하라.

 레오나르도 다빈치는 예리한 관찰력과 묘사력을 지닌 예술가였으며 세상을 있는 그대로 보려고 노력했습니다. 그와 마찬가지로 우리도 편견을 없애고 모든 시험 프로젝트에서 사물을 있는 그대로 보아야 합니다. 이미 우리는 모든 시험에서 산술필터를 선택하면서부터 중요한 가정을 하고 있습니다. 이 과정을 최대한 철저히 해야 나중에 고정관념에 치우치지 않고 현실을 직시할 수 있을 것입니다.

3. 작업한 것을 측정하라.

 다빈치는 “나는 작업을 시작하기 전에 실험을 한다. 실험을 통해 배운다”고 말했습니다. 다빈치는 추측을 혐오했습니다. 시험과 확인만이 확실성을 보장합니다.

4. end user 을 고려하라.

 아무리 시험의 규모와 작업량이 하찮다 해도, 최종 결과는 고객(end user)에게 영감을 불러일으키는 작품이어야 할 것입니다. 레오나르도 다빈치는 고객의 입장에서 생각했습니다. 일례로 다빈치는 특이한 분수대를 여러 개 만들었습니다. 기술적인 측면에서 이 분수들이 걸작이긴 했지만 궁극적으로 이 작품들은 당시 그의 고객을 위한 것이었습니다. 사용자가 높은 수준을 가지고 있거나, 혹은 반대로 이용하기 쉬운 제품을 고안해야 할 경우, 성공을 보장하는 것은 오로지 시험과 확인 뿐입니다.

5. 역동적으로 행동하라.

다빈치에게 세상은 역동성 그 자체였습니다. 그는 모든 것을 끊임없이 움직이게 만드는 힘을 사랑했습니다. 만일 그가 지금의 역동적인 세상을 본다면 뭐라고 할까요? 우리는  어디든 갈 수 있으며 끊임없이 움직이고 있는 복잡한 세상에 살고 있습니다.

시험분야도 마찬가지로 정적 분석 위주에서 수많은 예측값을 제시하는 동적 시험으로 점점 이동해가고 있습니다. 현재 우리가 사용하는 수단과 도구들로 전세계 모든 엔지니어들은 제 2의 레오나르도 다빈치가 될 수 있으며 기술적 진보에 기여할 수 있습니다.

시험 분야의 주요 경향

 최초 제품 구상에서부터 완제품에 이르기까지 시험과 관련된 어려움은 점점 다각화되고 있습니다. 전기모터를 예로 들어보겠습니다. 오늘날 자동차의 경쟁력을 유지하려면 최상의 안락함과 최대의 주행거리를 동시에 제공해야 합니다. 배터리 성능 향상과 더불어 인버터와 모터의 에너지 전환 효율을 높이는 것이 한 가지 성공 요인 입니다. 이런 개별 부품들을 제대로 시험할 수 있는 기업만이 전기자동차 시장에서 성공적인 제품을 내놓을 수 있을 것입니다.

이번에는 경량구조를 생각해 보겠습니다. 섬유 복합체로 만들어진 훨씬 가벼운 신소재들이 더욱 많은 제품에 사용되고 있습니다. 요즘 엔지니어들은 거의 아무런 제약 없이 이런 신소재를 접할 수 있습니다. 하지만 이런 물질들이 실제로 어떻게 작용할까요? 내구성은 얼마나 될까요? 성공적인 자동차, 비행기, 소비재 등의  제품을 생산하려면 이 소재들을 어떻게 설계해야 할까요?

 

GEN3i를 이용한 동시연속저장이 가능한 실시간 전력 시각화.

여기에서도 같은 규칙이 적용됩니다. 최고가 되고 싶다면 완벽한 부품 테스트가 필수입니다. 그렇기 때문에 올바른 측정 기술(여기에서는 센서, 자료수집시시스템, 그리고 매칭 소프트웨어) 선택이 제품의 성공을 결정하는 근본적 요인이 된다는 사실이 전혀 놀랍지 않습니다. 모든 도구들이 개발 사이클에 완벽하게 통합될 때에만 성공할 수 있습니다.

더욱이 지금은 측정기술의 과도기입니다. 기존의 측정 솔루션이 더 이상 적합하지 않기 때문에 완전히 새로운 솔루션이 필요합니다.

전기모터의 예를 다시 들어보겠습니다.  최근까지 전력분석기와 오실로스코프(oscilloscopes)를 사용해 에너지 변환 효율을 계산했습니다. 이 방법은 오랫동안 ‘충분히 좋은’ 방법이었지만 현재는 많은 기술적 어려움 때문에 더 이상 실용적이지 않습니다.

예를 들어 기계적 데이터와 전기적 데이터는 따로 수집되며 동기화 되지 않습니다. 전기모터의 효율을 최대로 끌어올리려면 테스트벤치를 이용할 때 현실적 관점이 필요합니다(다빈치의 원칙을 견지). 그리고 이런 관점은 전력분석기와 오실로스코프에는 나타나지 않는 측정 시스템의 미가공 데이터에 접근할 때에만 가능해집니다. 그렇기 때문에 모든 데이터를 동시에 기록할 수 있고 미가공 데이터를 활용할 수 있는 한 단계 발전된 솔루션이 필요합니다.

일반적으로 봤을 때 제품의 구상단계에서 현실화까지 필요한 테스트에 세 가지 최신 경향이 있는 것으로 보입니다.

HBM's eDrive 테스팅 솔루션을 사용하여 T12 토크센서, GEN3i 데이터 수집 시스템, 그리고 QuantumX 1609B가 서로 동기화되며 시그널을 분석합니다.

1. 테스트의 부분적인 가상화

 아이디어 수집과 평가가 여전히 진행되는 제품 개발 초기단계에는 특히 양질의 조언을 얻는데 비용이 많이 들기도 합니다. 또한 일련의 장기적인 테스트를 할 필요가 없는 경우도 많이 있습니다.

이때 가상 내구성 시험 및 부하시험이 훌륭한 대체 방안이 됩니다. CAE 데이터를 기반으로 한 초기시험은 적당한 소프트웨어를 이용해 제품의 (가상) 버전을 더욱 신속하게 (물리적) 실제 제품으로 만들기 위해 실행될 수 있습니다.

다빈치는 우리의 마음과 정신을 매혹시킨, 당대로서는 가장 파격적인 아이디어들을 펜과 종이를 이용해 스케치했습니다. 그가 컴퓨터와 인터넷 시대의 무한한 가능성에 대해 어떻게 이야기할까요? 아마도 다빈치 역시 지금처럼 개발과정에서 가상 시험을 이용했을 것입니다. 이것이 바로 제품 개발의 혁신을 이끄는 또 다른 요소입니다.

 

 

2. 테스트의 유연화.

  테스트 시, 유연성과 속도가 더욱 중요해지며 고가의 테스트벤치를 잘 활용하는것이 관건입니다. 점점 더 많은 측정이 동시에 진행되거나 매우 타이트한 주기로 실시되고 있습니다. 이런 상황에서 데이터 수집 시스템은 시험 자체만큼 유연해야 합니다.

3. 테스트벤치를 벗어난 테스트

 테스트벤치에서 진행되는 측정은 제품개발에서 중요한 요소입니다. 하지만 그것이 전부는 아닙니다. 다빈치의 정신을 이어받아 연속 생산이 가능할 정도로 개발하기 위해서는 현실에서의 시험이 필요합니다.

테스트벤치는 항상 제품의 현실화 또는 응용에 대한 어떤 가정을 수반합니다. 최고의 능력을 바탕으로 가정을 하지만 제품의 성패를 좌우하는 실제 적용 조건은 전혀 다를 수 있습니다.

이것이 바로 개발과정에서 실질 적용 대상에 대해 시험하는 것이 더욱 중요해지고 있는 이유입니다. 새로 개발된 이동식 측정 앰프 시스템이 이런 수요를 충족합니다. 이 장비는 이동식 애플리케이션에서 정확성을 보장하며 휴대하기 편리하고 매우 견고합니다. 뿐만 아니라 이 시스템은 강력한 소프트웨어를 이용하여 조작과 파라미터 생성을 매우 쉽게 할 수 있습니다.

심지어 고객이 실제로 사용하는 차량(굴착기 등)에 이동식 측정 앰프와 센서를 설치한 기업들도 있습니다. 이를 통해 고객은 차량의 실제 적용 상태에 대한 데이터를 지속적으로 제공받을 수 있습니다. 이 데이터가 테스트벤치 상의 가정과 전혀 상반된 경우도 있습니다. 이런 식으로 얻어진 실제값과 측정값을 통합하면 차세대 자동차 및 제품 기획이 더 용이해져서 사용자의 실질적 요구사항에 훨씬 더 부합한 신제품을 개발할 수 있을 것입니다. 이것은 또 다시 제품의 구상에서 현실화로 이어지는 단계이며 우리의 혁신 역시 한 발씩 앞으로 나아가게 될 것입니다.

현실을 관찰하는 것이 자동차나 건설중기, 비행기, 철도 등의 “이동식” 제품에만 국한된 것은 아닙니다. 교량과 배관 등 기존의 기반시설에도 추측이 아닌 측정이라는 동일한 기본 원칙이 적용됩니다. 광섬유 브래그(fiber Bragg) 기술을 활용한 구조 건전성 모니터링 시스템이 그 해결책입니다. 최신 DAQ 시스템으로 테스트벤치에서 진행되는 부품확인 가상시험에서부터 실제 운행 중 실시하는 적용 시험에 이르기까지 제품들은 그 어느 때보다 복잡해지고 있으며 기술적 제약 역시 점점 더 커지고 있습니다. 현대 측정기술도구를 이용하여 제품 개발이 지속해서 용이해지고 시장출시 속도 역시 단축되고 있습니다.

진정한 진보 역시 가능해지고 있습니다. 레오나르도 다빈치의 미래지향적 발명품이 우리 시대에 와서야 실현된 것이 놀라운 일일까요? 전혀 그렇지 않습니다. 우리에게는 성공적인 제품을 만들 수 있는 방법과 수단이 있습니다. 또한 확실성을 보장해주는 시험도 있습니다.

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