너럴 모터스(GM)는 1908년 미국에서 설립된 자동차 및 자동차 부품 생산업체입니다. 전 세계에 180,000명의 직원을 두고 있으며 169개 이상의 국가에 자동차를 판매하고 있는 세계적인 기업입니다.

오늘은 이 기업 제너럴 모터스에서 다른 기업보다 앞서나가기 위해 어떤 기술들을 어떤 방식으로 활용하고 있는지에 대해 말씀드리고자 합니다. GM에서 사용하고 있는 대표적인 신기술들로는 오토데스크(Autodesk) 사의 디자인 소프트웨어 도구, 3D 프린팅, AI, 클라우드 컴퓨팅 등이 있습니다.

GM의 이 기술들의 활용 목적은 차량 부품들을 통합하고 보다 효율적인 부품 디자인을 완성함으로써 차량 자체의 무게를 줄이기 위해서입니다. 차량의 무게를 줄이면 여러 가지 장점이 있는데요. 보다 적은 연료나 에너지를 사용해 운전할 수 있게 됨으로 무공해 차량(Zero emission vehicles)을 만드는 데에도 필수적입니다. 앞서 말씀드린 네 가지 기술은 사실 두 단어로 요약되는데요. 바로 Generative Design과 3D 프린팅입니다.

먼저 생석적 디자인(Generative Design)에 대해 설명드리자면, 한 마디로 필요한 조건과 한계 내에서 가장 효율적인 디자인을 생성, 찾아내는 디자인 과정이라고 말할 수 있겠습니다. 이 과정에서 AI에 기반을 둔 알고리즘과 클라우드 컴퓨팅 기술이 활용됩니다. 이를테면, 엔지니어가 만들고자 하는 필요한 강도, 사용 가능한 재질, 무게, 제조 방법 등의 정보들을 해당 소프트웨어에 입력하면 알고리즘 형태의 AI가 적합한 디자인을 다양하게 산출해주는 것입니다.

생석적 디자인이란 필요조건, 한계 내에서
가장 효율적인 디자인을 생성, 찾아내는 디자인 과정

생성적 디자인의 작업 과정

생석적 디자인은 여러 가지 용도로 활용할 수 있는데요. GM에서는 여러 개로 나뉘어 결합하여 사용하던 자동차 부품들을 하나로 통합하거나 새로운 형태의 보다 가볍고 견고한 부품 디자인을 완성하는 데에 활용합니다. 이 생석적 디자인 과정을 통해 엔지니어는 평소 같으면 몇 주를 소요했을 작업을 며칠 만에 완성할 수 있게 되고 이는 자연스레 자동차 공정 전반에 이득을 가져다줍니다. 이 디자인 과정을 완료한 뒤에 바로 3D 프린팅 과정이 필요한데요. 이때 3D프린터는 시제품(Prototype)을 제작해보는 것 외에도 자동차에 실제로 장착될 최종 부품(End-Part)을 제작하는 데에도 활용됩니다. 그 이유는 바로 생석적 디자인을 통해 제작된 제품의 디자인 형태에 있습니다.

AI가 각종 알고리즘을 적용해 도출해낸 디자인 중에 엔지니어가 판단, 분석했을 때 가장 효율적이며 최적화된 디자인은 대개 위 사진과 같은 형태입니다. 일반적인 사출 성형 방식으로는 매우 제작하기 곤란한 디자인이죠.

사진 속 부품이 기존에 보던 디자인과는 매우 다르고 이상하게 생겼지만 이 제품은 사실 매우 완성도 높은 디자인 특성을 갖고 있습니다. 사진 속 부품은 GM에서 위의 기술을 통해 제작한 뒷좌석 받침쇠(3D Printed Seat Bracket)입니다. 기존 공법을 통해 8가지 부품을 조립하여야만 제작할 수 있었던 제품을 단일 부품으로 통합한 것이죠. 부품들을 죄고 휘고 용접해야 하는 과정이 불필요한 과정으로 변화되었을 뿐만 아니라 기존 부품보다 40%나 가볍고 20% 더 튼튼한 강도를 갖고 있습니다. 

일반적인 엔지니어가 저런 형이상학적(마치 인체의 골격근을 닮은듯합니다) 디자인을 완성하기 위해서는 얼마의 시간이 필요할까요? 아마 AI와 3D 프린팅 기술이 없었다면 만날 수 없었던 디자인이었을 수도 있습니다.

2016년 이후로 GM은 14개의 새로운 모델을 출시하였는데요. 이 과정에서 총 절감한 차량 무게의 값은 약 2,300kg에 달합니다. 차량마다 160kg 이상의 무게를 절감한 셈입니다.

사실 3D 프린팅 기술과 마찬가지로 Generative Design 역시도 이론적으론 만들어진 지 오래된 기술입니다. 하지만 아직까지 산업 현장에 본격적으로 활용되거나 적용되진 않아왔습니다. 앞으로 이 기술들의 미래가 더욱 궁금해지는 소식이었습니다. 이와 관련된 보다 생생한 이야기는 아래 영상을 통해 확인하실 수 있습니다.

참고 3DERS

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