[4탄]AM 부품 생산의 품질 여정: 설계부터 지속적 모니터링까지

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이 뉴스레터는 총 7회에 걸쳐 연재되는 AM 품질관리 시리즈의 4번째 편입니다.

안녕하세요! 오늘은 적층제조(AM) 품질 관리의 진정한 하이라이트, 바로 부품 생산 관리에 대해 낱낱이 파헤쳐보는 시간입니다.

많은 분들이 부품 생산이라고 하면 "프린터에 파일 올리고 출력 버튼 누르면 끝 아니야?"라고 생각하실 수도 있는데요, 현실은 그렇지 않습니다. 이건 마치 고급 요리를 만드는 것과 같아요. 재료를 준비하고, 순서를 지키고, 맛을 보고, 플레이팅까지 완벽하게 해야 진정한 작품이 완성되듯이, AM에서도 부품 생산은 설계, 계획, 검증, 모니터링, 그리고 개선의 전체 과정이 조화를 이뤄야 합니다.

그럼 오늘도 품질이라는 대서사시의 다음 챕터로 함께 모험을 떠나볼까요?

🛠️ 설계 개발: 품질 여정의 출발선

모든 성공적인 AM 프로젝트는 하나의 훌륭한 설계에서 시작됩니다. 우리가 AM을 사랑하는 이유? 바로 디자인의 자유도! 기존에는 상상하기 힘들었던 복잡하고 정교한 구조물을 이제는 실제로 구현할 수 있습니다.

하지만 '할 수 있다'와 '해도 된다'는 다르죠. 아무리 멋진 디자인도 실제로 만들기 어렵다면 무용지물입니다. 예를 들어 내부 채널이 너무 좁아 후처리 장비가 들어갈 수 없다면? 또는 측정 장비가 접근할 수 없다면? 이는 예술품일 수는 있어도 신뢰할 수 있는 부품은 아닙니다.

따라서 설계 단계에서부터 **제조 가능성(manufacturability)**과 **산업화 가능성(industrialization)**을 반드시 고려해야 합니다. 기능 요구사항뿐 아니라 접근성, 검사 용이성, 후처리 적합성 등을 미리 시뮬레이션해 설계에 반영해야 하죠. 품질은 설계에서 이미 절반 이상 결정된다고 해도 과언이 아닙니다.

🔍 부품 분류: 리스크에 따라 레벨업!

설계가 완료되었다면 다음 단계는 **부품 분류(part classification)**입니다. 이 작업은 부품의 중요도와 위험도를 기준으로 등급을 나누는 과정입니다. 날개를 지탱하는 부품과 내부 전선 클립의 중요도가 같을 수 없잖아요?

또한 AM 공정 자체가 부품 성능에 미치는 영향을 함께 평가해야 합니다. 예컨대 고온, 잔류 응력, 분말 재사용 등의 요소가 대표적이죠. NASA의 분류 프레임워크는 훌륭한 참고가 되지만, 각 산업군과 기업은 자사 환경에 맞는 맞춤형 기준을 마련하는 것이 중요합니다.

📋 PPP: 생산의 청사진이자 작전 지도

제조 현장에서 AM 부품의 품질을 안정적으로 확보하기 위해서는 실무적인 계획 수립과 빌드 전략 설정, 그리고 체계적인 생산 추적 관리가 필수적입니다. 예컨대 빌드 방향성은 기계의 한계뿐 아니라 재료 축적 방식, 열응력 분포까지 고려되어야 하며, 생산 추적 관리는 이후의 품질 이슈 대응과 신뢰성 확보에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 실무적 기준은 PPP에 고스란히 반영되어야 하며, 실제 생산 환경과 연계된 정보들을 포함함으로써 실행 가능성과 현장 적용력을 확보해야 합니다.

PPP에는 다음과 같은 정보가 포함됩니다:

PPP는 단순한 문서가 아니라, 설계 의도를 품질로 이어주는 다리 역할을 합니다. 제대로 작성되지 않으면 아무리 훌륭한 설계와 장비가 있어도 결과는 실패로 이어질 수 있습니다.

📄 QPP: 계획을 넘어서 신뢰를 인증하는 문서

PPP가 작성되었더라도, 그 자체로 신뢰할 수는 없습니다. 이를 검증하는 절차가 필요한데, 바로 여기서 **QPP(Qualified Part Production Plan)**가 등장합니다.

QPP는 해당 부품 생산 계획이 품질과 신뢰성을 갖췄다는 것을 입증하는 공식적인 문서입니다. QPP 승인을 위해 다음 조건을 만족해야 합니다:

QPP가 승인되면, 해당 계획은 고정되며 어떤 변경도 엄격하게 관리됩니다. 변경이 필요하다면 QMS 문서에 따라 새로운 평가와 승인을 받아야 합니다. 이처럼 QPP는 생산 신뢰성 확보를 위한 품질 관리 시스템의 핵심 요소입니다.

📈 SPC & 실시간 모니터링: 눈을 떼지 않는 감시자

제조가 시작되었다고 안심할 순 없습니다. 진짜 품질 관리는 지금부터죠. 공정 중 발생할 수 있는 편차들을 실시간으로 감지하고 대응하는 것이 핵심입니다.

우리는 먼저 **SPC(Statistical Process Control)**를 통해 품질 데이터를 분석하고 이상 징후를 조기에 포착합니다. 하지만 SPC는 사후적 대응에 가깝기 때문에 결함을 사전에 방지하기는 어렵죠.

그래서 추가되는 것이 바로:

이 두 시스템은 결함을 미연에 방지하고, 재작업과 폐기율을 줄이며 전체적인 품질과 생산성을 높이는 데 크게 기여합니다.

🧩 결론: 계획 + 실행 + 피드백 = 품질 루프 완성

지금까지 살펴본 설계, 분류, PPP, QPP, SPC, 실시간 모니터링까지—이 모든 단계는 따로 떨어진 절차가 아니라, 서로 유기적으로 연결된 하나의 시스템입니다.

이 품질 루프가 끊기지 않도록 지속적으로 관리하고 개선하는 것이야말로 진정한 품질 관리입니다. 실행력 없는 계획도 문제고, 기록 없는 실행도 위험합니다. 그래서 우리는 항상 기록, 검증, 추적을 강조해야 하죠.

🔍 다음 뉴스레터 예고: 적층 제조 부품 검사(NDE) 및 결함 관리 전략

불량을 잡는 건 사후보다 사전이 낫습니다. 아무리 정교한 계획과 생산이 이뤄졌더라도, 눈에 보이지 않는 결함이 남아 있다면 그건 폭탄을 안고 가는 것과 마찬가지입니다. 그래서 품질의 마지막 보루가 바로 '검사'입니다.

다음 편에서는 이러한 비파괴 검사(Non-Destructive Evaluation, NDE) 기술들을 집중적으로 다룰 예정입니다. 단순히 '봤다, 확인했다' 수준이 아닌, 레이저, X-ray, 초음파, 적외선 등 첨단 센서 기술이 어떻게 실제 AM 부품의 이상 징후를 찾아내는지 소개합니다. 더불어, 검사 데이터를 바탕으로 품질 편차를 어떻게 분석하고, 어떤 방식으로 다음 생산 사이클에 피드백을 줄 수 있는지도 함께 다루려 해요.

또한 NDE는 단지 결함을 찾는 데서 그치지 않습니다. 발견된 결함에 대해 '수용 가능한가?', '수리 가능한가?', '완전히 폐기해야 하는가?' 등의 판단 기준이 존재합니다. 이 판단은 단순히 감에 의존하지 않고, 구조적 완전성, 사용 환경, 기능 중요도 등의 요소들을 통합적으로 고려해 이뤄집니다. 실제 항공우주 및 의료 산업에서 어떻게 이러한 기준이 활용되고 있는지도 사례 중심으로 다룰 계획이에요.

단순히 불량을 '걸러내는' 검사에서 벗어나, 결함 데이터를 공정 개선의 실마리로 삼는 전략적 접근 방식이 이번 주제의 핵심입니다. 검사에서 시작해 설계와 공정에까지 영향을 미치는 진정한 품질 피드백 루프를 어떻게 구현할 수 있을지 함께 고민해보겠습니다.

질문과 피드백은 언제든지 환영입니다. 다음 편도 꼭 함께 해주세요! 🧐

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