오늘 소개해드릴 회사는 프로테라(Proterra)라는 미국의 전기 버스 생산 업체입니다. 그들은 화석 연료를 사용하지 않는 버스를 만들어내고 더 높은 효율과 성능의 무공해(Zero-emission) 전기 버스를 만들어내기 위해 노력하고 있습니다. 자동차 산업과 에너지 저장 장치 기술에 특화된 이 회사는 작년 1회 충전에 1,770km를 달릴 수 있는 전기버스를 공개해서 많은 화제를 불러일으켰었습니다.

프로테라 카탈리스트 E2 소개 영상

이 프로테라라는 회사는 미국에서는 가장 유명한 버스 제조 판매 회사 중 하나에 속하는데요. 그 이유는 아래 표를 참고해보시면 좀 더 쉽게 파악하실 수 있으실 겁니다.

출처_ 프로테라

이 그래프는 버스 한 대의 수명을 12년 이상으로 계산했을 때, 12미터(40-foot) 길이 버스의 사용 연비 종류에 따른 경비 효율을 나타낸 그래프입니다. 가장 왼쪽의 초록색 그래프가 프로테라의 버스를 나타냅니다. 다른 버스들에 비해 초기 구입 비용이 비싼 반면에, CNG, 디젤, 하이브리드 버스에 비해 유지비와 연료비가 매우 적게 들어가서 결국에는 비용을 도로 절감할 수 있다는 것을 보여줍니다. 미국 내에서 유명한 이유는 이러한 고효율을 자랑하기 때문이겠죠.

이 프로테라에서 이번에 또 한 번의 제조혁신을 통해 큰 성과를 이루어냈습니다. 바로 3D 프린팅 기술을 부품 제조 생산에 도입한 것인데요. 이를 카본(Carbon) 과의 협업을 통해 진행하였습니다. 카본은 2014년 설립된 3D 프린터 제작회사입니다. 작년 10월 쓸이디멘션에서 아이다스와의 협업을 주제로 한 인터뷰 기사를 다룬 적이 있었죠.

카본의 스피드셸 소개 영상

프로테라에서 고효율과 고성능의 무공해 제품을 만들어내는 것 외에 중점적으로 생각하는 것이 또 하나 있는데, 바로 유지와 작동 비용이 저렴해야 한다는 것입니다. 바로 이러한 생각이 3D 프린팅 기술을 직접 부품 제조에 도입하는 데 큰 영향을 끼쳤을 것입니다.

3D 프린팅 기술을 통해 비용 절감과 생산 간소화를 달성

결과적으로, 이 기업은 과거 사출 성형 방식(Injection-molded) 방식으로 제작할 때, 3달 정도 걸렸던 제품을 단 2주 만에 제작할 수 있게 됨으로써 제품 생산에 소요되는 기간을 90 ~ 95% 정도 단축할 수 있었습니다.

프로테라의 차량 한 대에는 평균적으로 4,000개에 달하는 각기 다른 형태와 재료의 부품이 들어가며 또 이는 주문자의 요청에 따라 다르게 변경될 수 있습니다. 이에 따라, 사출 성형 방식으로 제작된 다수의 플라스틱이 사용되어 왔으며 그 비용은 부품 종류에 따라 $25,000 ~ $400,000 (한화 2,700만 원에서 4억 3천만 원까지)에 달했습니다.

더군다나 사출 성형 방식은 만약 구매자가 10개 이하의 적은 수량을 주문할 경우 더 비싼 금액을 지불해야 하죠. 하지만, 카본과의 협업을 통해 이러한 문제를 극복하였습니다. 예를 들어보겠습니다.

사진_ 카본

사진 속의 손잡이는 인체공학적으로 설계된 이중 목적 핸들입니다. 이 핸들은 현재 도어 스위치 기능과 액세스 패널을 여는 용도로 활용되고 있죠. 이 도구를 일반적인 공법으로 개발하기 위해서는 $25,000(한화 2,700만 원)의 비용이 소모될 것으로 예측되며 그에 따라 부품 당 구매 비용은 약 $2,500(한화 270만 원) 정도일 것이나 카본의 3D프린팅 기술을 이용할 경우 부품당 고작 22.5 달러인 2만 4천 원에 생산할 수 있습니다.

사진_ 카본

두 번째로 소개해드릴 예시인 프로테라의 로고가 박힌 대시 플레이트 역시 마찬가지로 일반 공법으로 제작할 경우 제작에 $50,000(5,400만 원), 그에 따라 부품은 개당 $5,000(한화 540만 원)의 생산 비용이 투입되나 3D 프린팅 기술을 적용하면 개당 $320(한화 35만 원)의 금액에 제작할 수 있게 됨으로써 비용 절감을 달성할 수 있습니다.

프로테라가 겪었던 또 하나의 문제 중 하나는 제품을 제작하는 업자와 재료를 공급하는 업자가 다르기 때문에 부품 디자인을 하는 데 있어서 협업이 제대로 이루어지지 않았다는 것입니다. 하지만 이 역시도 카본 3D와의 협업을 통해 극복해낼 수 있었습니다.

프로테라의 엔지니어 트레이 언더우드(Trey Underwood) 씨는 3D 프린터로 제작된 대시 플레이트를 보며 다음과 같이 말했습니다.

내가 그동안 봐왔던 사출 성형 방식의
대시 플레이트보다 훨씬 보기 좋습니다.

앞으로 더 복잡해지고 세분화되는 시대의 흐름에 맞춰 최종 구매자들의 요구와 필요 역시 점점 더 다양해질 것입니다. 프로테라의 사례처럼 소품종을 다양화, 다각화할 필요성이 증대될 것이라는 의미죠. 그렇게 생각해본다면 분명 3D 프린팅 기술은 앞으로의 제조 생산 공정에 없어서는 안될 중요한 한 축을 담당하게 될 것입니다.

참고 All3DP / CARBON

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