제조의 역사 (History of Manufacturing) - 2

지난번 글에서 구석기 시대부터 2차 산업혁명 까지의 제조의 역사에 대해 설명하였다.

이번 글에서는 3차 산업혁명을 이야기해 보겠다.

흔히 기계학습 분야를 4차 산업혁명 분야라 일컫는데 나는 이것이 3차 산업혁명의 연장선이라 생각되기 때문에 3차 산업혁명까지 설명하겠다.

3차 산업혁명

1차 산업혁명의 키워드가 기계에 의한 동력 공급, 2차 산업혁명의 키워드가 대량생산이라면 

3차 산업혁명의 키워드는 '컴퓨터에 의한 자동화' 이다.

3차 산업혁명 시기에 등장한 것은 아래와 같다.

1950년대 CNC (Computer Numerically Controlled) 머신

1960년대 로봇

1970년대 CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing), CAE (Computer Aided Engineering)

1980년대 FMS (Flexible Manufacturing System)

CNC 머신은 기존의 밀링가공 (Milling Machining) 의 경우 X,Z 축으로 움직이는 양을 사람이 직접 손으로 정해주었다.

X 축으로 +100 mm 만큼 이동하며 가공하려면 손으로 직접 이 거리를 맞춰야 하는데 정확도가 낮은 편이었다.

(손으로 가공하는 경우 100 mm를 맞추기 위해 100 mm 가까이 이동한 후 계속 거리를 재며 원하는 거리를 초과하지 않았는지 확인한다.) (그리스 로마신화의 프로크루스테스가 하는 것과 같다.)

이에 반해 CNC 머신을 이용했을 때는 컴퓨터에 X 축 방향으로 +100 mm 만큼 이동하게 정해주면 알아서 이동하는 형태이다.

CNC 밀링머신은 <그림 1> 과 같은 형태이다.

<그림 1> CNC 밀링 머신

(https://home.chonbuk.ac.kr/cutting/index.htm)

로봇에 관해서는 CNC 머신만큼 긍정적인 부분만을 말할 것은 아니다.

우리가 흔히 말하는 '로봇' 을 1960년대에 개발했던 회사들은 지금 대부분 문을 닫았다.

그 이유는 다음의 글을 읽어보며 생각해 보자.

'피아노를 치는 로봇' 을 만드는데 꼭 '사람의 손' 모양으로 로봇을 만들어서 피아노를 쳐야하는 것인가? 라는 의문을 가질 수 있다. 

단순히 피아노 내부에 제어장치를 달아주는 것 또한 '피아노를 치는 로봇' 이 아닌가? 하는 생각이 든다.

제어장치를 넣었을 경우 저렴했던 로봇이 손과 손가락을 만들어 피아노를 치게했을 때는 매우 비싸진다. 대부분의 사람들은 피아노를 치기위해 로봇을 구매하지는 않았고 그로 인해 '우리가 흔히 말하는 로봇' 을 만들던 많은 회사들이 문을 닫게 된다.

(글에서는 이렇게 쓰지만, 나 또한 돈이 되는 것을 좋아한다기 보다 새로운 것을 좋아하기 때문에 그 시절 로봇을 만든 사람들을 비난하고자 하는 것은 아니다.)

<그림 2> 피아노 치는 로봇

(http://m.zdnet.co.kr/news_view.asp?article_id=20101021114256#imadnews)

실제로 1960년대에 제조에 큰 영향을 주었던 로봇은 <그림 3> 과 같은 산업용 로봇이다. (산업용 로봇은 정밀하지 않다.)

산업용 로봇이 사용되는 곳의 예를 두 가지 들면서 용도를 설명하겠다.

점 용접 (Spot Welding) 과 페인팅 (Painting) 이다. 

점 용접은 사람이 하기에 위험하지만 정밀도를 요구하지 않는다.

페인팅의 경우 솔벤 등 유해한 물질이 있고 사람이 들어가서 작업을 할 경우 먼지 때문에 페인트가 잘 칠해지지 않을 수 있다. (물론 클린룸에서 할 것이지만 그만큼 관리가 더 힘들다는 의미)

<그림 3> 산업용 로봇

(http://news.donga.com/View?gid=8392449&date=20070105)

다음은 CAD, CAM, CAE 이다. 모두 컴퓨터가 도와준 것인데 이는 따로 설명하기 보다는 '다른 곳에 사용되었다.' 라고 하는 것이 맞을 것 같다.

FMS 는 단어에 나와있듯이 제조과정에서 유연함을 제공한다. 

<그림 3> 을 보고 이야기해보자.

지금 만들고 있는 자동차가 K5 인데 곧 K5 의 생산이 끝나고 K7 으로 생산라인을 바꿔야 한다고 할 때 기존에는 제조과정을 손수 다 바꿔주어 시간이 매우 많이 걸렸다.

FMS 등장 이후 단순히 프로그래밍 작업을 통해서 기계의 움직임을 제어하였다. 그 결과 라인 교체시간이 현저히 감소했다.

2차 산업혁명 까지 설명할 때 보다는 좀 상세히 이야기 한 것 같은데 글을 읽고 이해가 잘 되었다면 좋겠다.

<참고 문헌>

<그림>

1. 전북대학교 정밀가공 실험실 (https://home.chonbuk.ac.kr/cutting/index.htm)

2. 지디넷 코리아 (http://m.zdnet.co.kr/news_view.asp?article_id=20101021114256#imadnews)

3. 동아일보 (http://news.donga.com/View?gid=8392449&date=20070105)