국내 1위 제품의 다음 단계 — 강건 설계와 ICT 고도화
세계 최고 수준의 동작 구현 기술, 그리고 복잡한 제조 과제
대원포티스는 국내에서 독보적인 승마 시뮬레이터 제조업체다. '다관절 크랭크' 방식을 독자 개발해, 실제 말 위에서의 동작을 전후좌우·위아래·스트로크·속도·리듬의 6개 차원으로 구현하는 기술을 보유하고 있다. 스포츠 엔터테인먼트(P1R, 100가지 동작)부터 재활치료용(102, 안전하네스 장착)까지 4가지 제품군을 운영하며, 한국을 비롯해 미국, 일본, EU에서 원천 특허와 인증을 보유하고 있다.
이 제품의 기술적 도전은 구조의 복잡성에서 비롯됐다. 41개소 힌지 포인트, 66개소 베어링 체결부로 이루어진 다관절 구조는 부품 수가 많고, 용접 공정이 포함되다 보니 제조 과정에서 불가피한 산포(치수 편차)가 발생했다. 개별 부품의 편차는 작더라도 수십 개 힌지 포인트에서 누적되면 전체 시스템에 영향을 줄 수 있는 구조였다.
이 제조 산포가 제품별 편차(소음, 부하 차이)와 베어링부 조기 마모의 원인이었다. 근본적인 해결을 위해서는 제조 산포를 허용할 수 있는 강건한 설계(Robust Design)와, 설계·공정 양면의 체계화가 필요했다. 대원포티스의 독창적 기술력이 충분히 발휘될 수 있도록 설계 기반을 강화하는 것이 프로젝트의 출발점이었다.
2015년 역설계, 2017년 ICT 고도화 — 2단계 프로젝트
대원포티스는 알앤비디파트너스에 두 가지 목표를 담은 프로젝트를 의뢰했다. 첫째는 기존 제품의 완전한 3D 도면화와 구조 최적화(2015년 역설계 프로젝트), 둘째는 노후화된 컨트롤러를 새로운 ICT 기반 시스템으로 교체하고 운동 정보 측정·표시 기능을 추가하는 것(2017년 ICT 고도화 프로젝트)이었다.
2015년 프로젝트의 목표는 명확했다. 현재 만들어지는 제품 그 자체를 역설계(Reverse Engineering)해 완전한 3D 도면을 만들고, 이를 바탕으로 반복되는 베어링 파손 문제와 소음 문제의 원인을 찾아 구조적으로 개선하는 것이었다. 도면이 생기면 공정 표준도 만들 수 있고, 부품 공용화와 원가 절감도 가능해진다.
2017년 프로젝트는 하드웨어 개선에서 소프트웨어·전자 시스템 개선으로 무게 중심을 이동했다. 대원포티스의 하드웨어(다관절 크랭크 구조)는 세계 수준이었고, 이에 걸맞은 현대적 컨트롤러와 사용자 인터페이스로의 업그레이드가 필요했다. 기존 MCU를 최신 플랫폼으로 교체하고, 보드 종류를 통합하며, 운동 정보 표시 기능을 추가하는 것이 2017년 과제였다.
현장을 직접 보지 않으면 문제의 깊이를 알 수 없다
복잡한 구조에서 제조 산포가 쌓이는 메커니즘
프로젝트 착수 초기에 현장을 방문해 제품의 제조 과정을 상세히 파악했다. 승마 시뮬레이터는 50여 개 부품이 용접과 기계가공, 조립을 거쳐 완성된다. 부품 수가 많고 용접 공정이 포함되다 보니, 각 단계에서 발생하는 미세한 산포가 최종 조립 단계에서 누적되는 구조였다. 기존의 작업 도면은 레이저 커팅 등 제조 실행에 초점이 맞춰져 있어, 공차와 조립 기준을 체계적으로 관리하기에는 한계가 있었다.
이 상황에서 필요한 것은 제조 산포를 체계적으로 관리할 수 있는 설계 기반이었다. 부품 간 공차 관계를 명확히 정의하고, 어느 부위에서 산포가 허용되고 어느 부위에서는 정밀도가 필수인지를 구분하는 것이 핵심이었다. 베어링 파손이 반복되는 원인을 분석하기 위해서도 정밀한 3D 설계 기준이 필요했다.
제조 공정의 표준화도 개선 과제였다. 볼트 체결 토크, Spacer 규격, 조립 순서 등을 체계적으로 정리하면 제품 간 편차를 줄이고 품질의 재현성을 높일 수 있다. 이 체계화 작업이 2015년 프로젝트의 핵심 과제로 정의됐다.
작업 도면과 설계 도면의 차이 — 현장 실태 조사
용접 산포와 베어링 수명의 상관관계
베어링 파손이 반복되는 원인을 초기 분석했다. 분해 과정에서 확인한 결과, 핵심 원인은 용접 공정에서의 불가피한 산포였다. 베어링 로드(Bearing Rod)가 용접으로 제작되는데, 용접 열에 의한 잔류응력과 변형이 베어링 로드의 직진도에 영향을 줬다. 직진도 편차가 있는 베어링 로드는 조립 후 베어링에 비틀림 하중(Twist Load)을 가하게 되고, 이것이 베어링 수명을 단축시키는 원인이었다.
용접은 본질적으로 열 변형이 수반되는 공정이다. 부품 수가 적은 단순한 구조에서는 큰 문제가 되지 않지만, 41개소 힌지 포인트를 가진 복잡한 다관절 구조에서는 각 부품의 미세한 산포가 누적되어 전체 시스템에 영향을 줄 수 있다. 기계가공으로 정밀하게 만든 면도 용접 후 열 변형이 발생하면 정밀도가 변할 수 있었다.
실측 결과 여러 파트에서 축 방향 편차가 확인됐다. 이 편차는 개별적으로는 작았지만, 다관절 구조에서 누적되면서 베어링에 설계 의도 이상의 하중을 가하고 있었다. 따라서 이 제조 산포를 허용할 수 있는 강건한 설계로의 전환이 필요했다. 즉, 용접 산포가 일정 범위 내에서 발생하더라도 베어링 수명에 영향을 주지 않도록 구조적 여유를 확보하는 설계 방향이었다.
무엇을, 어떻게 측정하고, 어떻게 도면으로 만들 것인가
어디서 시작해서 어디까지 할 것인가
역설계(Reverse Engineering)는 완성된 제품에서 거꾸로 설계도를 복원하는 작업이다. 일반적인 설계가 "도면 → 부품 → 제품" 순서라면, 역설계는 "제품 → 부품 측정 → 도면"의 역방향으로 진행된다. 이 프로젝트에서는 승마 시뮬레이터의 모든 구조 부품에 대해 완전한 3D 도면을 만드는 것이 목표였다. 전기/전자 부품은 2017년 ICT 프로젝트에서 다루기로 했다.
역설계 대상 부품을 카테고리별로 분류했다. 주요 구조 링크(Main Link), 힌지 핀(Hinge Pin), 베어링 로드(Bearing Rod), Spacer류, 하우징 프레임 등이 핵심 대상이었다. 각 부품의 측정 방법도 사전에 정의했다. 단순한 외형 치수만이 아니라, 조립에 영향을 주는 홀 위치 정밀도, 평행도, 직진도 등의 기하공차도 측정하기로 했다.
역설계 후 단순히 현재 상태를 도면화하는 것에 그치지 않고, 도면화 과정에서 발견된 문제를 개선한 설계를 확정하는 것이 최종 목표였다. 현재 제품의 도면 A0와 개선 설계 도면 A1을 모두 만들되, A1을 양산에 적용하는 것이 프로젝트의 완성이었다. 역설계는 수단이고, 제품 품질 향상이 목적이었다.
강도 내구성, 제조원가, 소음 — 세 가지 지표
프로젝트의 성공 기준을 명확히 설정했다. 강도 내구성 지표: 베어링 파손 A/S 횟수 기존 대비 50% 이상 감소. 제조원가 지표: BOM 원가 기존 대비 15% 이상 절감(공용화, 단순화를 통해). 소음 지표: 동작 시 소음 레벨 기존 대비 3dB 이상 감소. 세 가지 지표가 동시에 달성돼야 프로젝트 성공으로 간주했다.
KPI 달성 방안도 함께 정의했다. 강도 내구성은 베어링 용량 증대(단일 베어링 → 듀얼 베어링)와 링크 형상 최적화로 달성한다. 제조원가는 베어링 및 힌지 핀 표준화, Spacer 공용화, 용접+기계가공 공정을 프레스 성형+압입으로 전환해 달성한다. 소음은 베어링 하중 감소(강도 개선의 부산물)와 조립 정밀도 향상으로 달성한다. 세 KPI가 서로 연결돼 있어 구조 최적화 하나로 복수의 KPI를 동시에 개선할 수 있었다.
일정 계획도 수립했다. 분해 측정(Tear-down)에 4주, 2D/3D 도면화에 6주, 기구학·강도 해석에 4주, 형상 최적화 및 설계 변경에 4주, 공정 개선 계획 수립에 2주의 일정을 배정했다. 측정 결과에 따라 일정이 변동될 수 있었지만, 전체 프로젝트를 5개월 이내에 완료하는 것이 목표였다.
제품 전체를 분해하고, 모든 부품을 측정하고, 오차를 기록한다
순서 있는 분해, 기록하는 측정
Tear-down(분해 측정)은 역설계의 핵심 작업이다. 단순히 분해하는 것이 아니라, 각 단계에서 조립 상태를 사진으로 기록하고, 부품을 분리할 때마다 식별 번호를 부여하고, 모든 치수를 측정해 데이터화했다. 분해 순서 자체가 나중에 조립 지침서가 된다. 분해 전 상태, 분해 중간 상태, 완전 분해 상태를 모두 기록했다.
승마 시뮬레이터는 복잡한 다관절 구조다. 41개소의 힌지 포인트, 66개소의 베어링 체결부가 있다. 각 힌지 포인트에서 핀의 직경, 길이, 표면 거칠기, 베어링 안착 상태를 측정했다. 베어링 로드에서는 직진도, 원통도, 홀 위치 정밀도를 측정했다. 예상대로 거의 모든 베어링 로드에서 용접에 의한 변형이 확인됐다. 일부 로드는 직진도 오차가 설계 허용값의 3배를 초과했다.
Spacer류의 비표준화 문제도 측정으로 확인됐다. 이론상 동일한 기능을 하는 Spacer인데도 치수가 조금씩 달랐다. 다양한 제품군에 대응하면서 규격이 점차 분화된 결과였다. Spacer 종류가 수십 가지에 달해 재고 관리와 조립 효율에 개선 여지가 있었다. 볼트 체결 토크 관리값도 체계화가 필요한 상태였다.
측정값이 말해주는 것 — 어디에 문제가 있는가
분해된 50여 개 부품 각각에 대해 품질 평가를 수행했다. 가공 치수 품질, 조립 편차, 기계 가공면 직진도·평행도, 용접부 변형량을 측정하고 기록했다. 결과를 표로 정리하면 문제 부품과 양호한 부품이 명확히 구분됐다. 강체류(Main Body 등)는 2중 지지 구조가 많아 상대적으로 변형이 작았다. 반면 베어링 로드류는 용접 열 변형이 심했다.
특히 짧은 베어링 로드에서 산포의 영향이 두드러졌다. 짧은 로드일수록 용접부가 전체 길이에서 차지하는 비율이 높아, 열 변형의 상대적 영향이 더 크게 나타났다. 기계 가공면(기준면)을 맞대어 구속했을 때 반대면에 Gap(틈새)이 발생하는 사례도 확인됐다. 이것은 평행도 편차를 의미하며, 조립 시 비틀림 하중이 발생하는 원인이 되는 부분이었다.
측정 데이터를 바탕으로 개선 우선순위를 결정했다. 베어링 로드 용접 공정 → 힌지 핀/Spacer 표준화 → 조립 지그 개선 순서로 우선순위를 정했다. 모든 것을 동시에 바꾸면 변경 관리가 어렵고 효과도 검증하기 어렵다. 영향이 큰 것부터 순차적으로 개선하는 접근이 더 안전하다고 판단했다.
측정 데이터를 CAD 모델로 — 처음으로 존재하는 완전한 도면
측정값 → 2D 도면 → 3D 모델의 단계별 도면화
Tear-down에서 수집한 모든 측정 데이터를 CAD 도면으로 변환했다. 작업 순서는 2D 도면화를 먼저 수행하고, 2D 치수를 바탕으로 3D 모델을 완성하는 방식이었다. 2D 도면은 전통적인 투영도 방식으로 각 부품의 형상과 치수, 공차, 표면 처리 사양을 정의했다. 측정값이 기준이지만, 명백한 가공 오차나 변형이 있는 경우에는 설계 의도를 추정해 올바른 치수로 보정했다.
3D 모델링은 SolidWorks를 이용했다. 각 부품의 3D 솔리드 모델을 만들고, 이를 조립도에서 결합했다. 3D 조립도에서는 각 부품이 실제로 간섭 없이 조립되는지, 운동 범위에서 충돌이 없는지를 시각적으로 확인할 수 있었다. 현장의 조립 노하우가 3D 조립도로 체계화됐다. 누구나 조립도를 보고 정확히 조립할 수 있는 기준이 생겼다.
부품 수가 많아 도면화 작업은 상당한 시간이 소요됐다. 작업 효율을 높이기 위해 유사한 형상의 부품은 배열 기능과 복사 기능을 활용해 반복 작업을 줄였다. 도면화가 완료되면 바로 기구학 해석에 입력할 수 있도록 파라메트릭(Parametric) 모델링 방식을 채택했다. 치수 하나를 바꾸면 연관된 모든 형상이 자동으로 변경되는 방식이라, 이후 설계 변경 작업이 크게 수월해진다.
전체 시스템을 하나의 CAD 모델에 통합
개별 부품 3D 모델을 조립해 전체 시스템 3D 조립도를 완성했다. 이 조립도에는 41개소 힌지 포인트의 상대적 위치와 운동 범위가 정확하게 반영됐다. 처음으로 디지털 환경에서 승마 시뮬레이터의 전체 구조를 볼 수 있게 됐다. 현장 작업자들도 "이런 게 있었으면 진작에 편했을 텐데"라는 반응이었다.
3D 조립도는 후속 기구학 해석의 입력 데이터가 됐다. 각 힌지 포인트의 좌표와 연결 관계, 링크 길이와 질량 분포 등을 조립도에서 자동으로 추출해 해석 모델을 구성할 수 있었다. 이전에는 해석 모델을 만들기 위해 실측이나 가정이 필요했지만, 이제는 CAD 모델에서 직접 추출했다. 해석 정확도가 근본적으로 달라졌다.
BOM(Bill of Materials, 부품 목록)도 이 단계에서 자동 생성됐다. 3D 조립도에서 각 부품의 Part Number, 수량, 재질을 추출해 BOM을 만들었다. 이것이 이후 부품 표준화와 공용화 작업의 기반이 됐다. 몇 가지 부품이 얼마나 쓰이는지, 어떤 부품이 유사한 기능을 하는지가 처음으로 체계적으로 파악됐다.
컴퓨터 시뮬레이션이 실제 사용 하중과 응력을 밝혀낸다
힌지 41개소 운동 해석 — Dead Point 없음 확인
3D 조립도에 재질 물성(밀도, 탄성계수 등)을 부여하고, 힌지 포인트에 구속 조건(Boundary Condition)을 설정해 기구학 해석을 수행했다. 기구학 해석(Kinematics Analysis)은 각 링크가 운동할 때 어떤 궤적을 그리는지, 속도와 가속도는 어떻게 되는지를 계산하는 것이다. 힌지 포인트 41개소에서의 상대적 운동을 시뮬레이션했다.
해석 결과에서 중요한 사실이 확인됐다. 기구적 Dead Point(운동이 멈추거나 역전되는 불리한 자세)가 없다는 것이었다. 이것은 다관절 크랭크 구조의 설계가 기구학적으로 올바르다는 증명이었다. 이전에는 도면도 해석도 없이 "잘 되는 것 같다"는 경험으로 운영했지만, 이제는 수치로 검증됐다. 목적하는 동작에 적합한 구조임이 이론적으로 증명됐다.
동시에 공차가 적은 부위(실제로 틈새가 거의 없어 조립이 빡빡한 부위)도 식별됐다. 이 부위들은 운동 중에 간섭이 발생할 가능성이 있어 축 방향 위치 조절이 필요했다. 해석이 없었다면 현장에서 "맞지 않는다"는 문제가 발생했을 때 원인을 찾는 데 시간이 걸렸을 것이다. 해석이 선제적으로 문제를 찾아낸 것이었다.
어느 링크가 가장 취약한가 — Static/Dynamic Load Simulation
기구학 해석에서 얻은 각 힌지 포인트의 하중값(동하중 포함)을 입력해 구조 강도 해석(Structural Analysis)을 수행했다. 강도 해석은 하중이 가해졌을 때 각 부분의 응력(Stress)이 얼마나 되는지, 재료 강도 대비 안전계수가 충분한지를 계산한다. 6개 주요 링크에 대해 정적 하중(Static)과 동적 하중(Dynamic) 조건 모두에서 해석했다.
해석 결과 일부 링크에서 응력 집중이 확인됐다. 특히 베어링 결합부 주변과 형상이 급변하는 부위에서 응력이 높게 나왔다. 이것이 베어링 파손과 연결되는 원인이었다. 형상을 부드럽게 라운딩 처리하고, 두께를 국소적으로 증가시키는 방향으로 형상 최적화를 진행했다. 변경 전/후의 응력 분포를 비교해 개선 효과를 정량적으로 확인했다.
베어링 용량 개선도 강도 해석 결과를 바탕으로 결정됐다. 기존 단일 베어링(Single Bearing)에서 2열 조합 베어링(Dual Bearing)으로 변경하면 강도가 100% 향상될 것으로 예측됐다. 베어링 크기를 단순히 키우는 방법(33% 향상)보다 훨씬 효과적인 방법이었다. 공간 제약상 더 큰 베어링을 쓸 수 없는 부위에서 특히 유효한 해결책이었다.
제조 산포를 허용하는 강건 설계로의 전환
해석 결과와 측정 결과를 종합해 두 가지 방향으로 개선했다. 첫째, 용접 산포가 있더라도 베어링에 이상 하중이 전달되지 않도록 구조적 여유를 확보하는 강건 설계. 둘째, 산포 자체를 줄이기 위해 일부 공법을 커팅+프레스 성형+압입(Bearing Insert) 방식으로 전환하는 것이었다. 새로운 방식이 적용된 부위에서는 용접 열 변형의 영향이 최소화된다.
강건 설계의 핵심은 베어링 용량을 단일 베어링에서 2열 조합 베어링으로 증대하여, 제조 산포로 인한 비틀림 하중을 충분히 흡수할 수 있는 구조로 바꾼 것이다. 동시에 공정 단계의 단순화로 조립 변수가 줄어들고, 제품 간 편차도 감소했다.
힌지 핀과 Spacer의 표준화·공용화도 추진했다. 다양했던 베어링 종류를 단일화하고, 힌지 핀과 Spacer도 단일 규격으로 통일했다. 부품 표준화는 재고 관리 부담을 줄이고, 조립 정밀도를 높이며, 원가 절감에도 기여한다.
좋은 설계도 나쁜 공정에서는 나쁜 제품이 나온다
공정 표준화로 제품 품질의 재현성을 확보
설계가 개선되더라도 공정이 표준화되지 않으면 제품 품질의 재현성을 확보하기 어렵다. 가공 공정에서는 레이저 절단, 단조, 선반 가공, 용접(개선된 부위만)의 각 단계별 공정 조건을 표준화했다. 각 공정에서 측정해야 하는 품질 항목, 허용 범위, 측정 방법을 정의했다. 이것이 공정 품질 기준서가 됐다.
조립 공정도 체계화했다. 볼트 체결 토크 관리값을 규격별·위치별로 설정하고, 토크 렌치를 이용한 정량적 관리 체계를 도입했다. 조립 지그도 개선해 용접 부위의 위치와 각도를 정확하게 고정할 수 있도록 했다. 산포를 줄이는 것과 산포를 허용하는 것, 두 방향의 개선이 동시에 이루어졌다.
조립 순서서와 조립 체크리스트도 정비했다. 각 부품의 조립 순서, 방향, 확인 사항을 체계적으로 문서화해 제조 노하우를 조직 자산으로 축적하는 기반을 만들었다.
아연 도금 최적화로 원가와 품질을 동시에
기존 제품은 내식성을 확보하기 위해 제품/부품 전체에 아연 도금을 적용했다. 이는 내식성 확보 측면에서는 좋지만, 모든 부품을 도금 처리하는 비용이 크고 일부 정밀 부품은 도금 두께 편차로 인한 치수 변화가 문제였다. 개선안으로는 기능별로 도금 방식을 차별화하는 방향이 검토됐다.
희생금속 접촉 방식(흑철 부품에 아연 소재 희생 금속을 접촉 배치하는 방식)이 대안으로 검토됐다. 희생금속이 먼저 부식되면서 주요 강체 부품의 내식성을 확보하는 원리다. 이 방식은 전체 도금보다 원가가 낮고, 정밀 부품의 치수 영향이 없다는 장점이 있다. 내식성 시험을 통해 성능을 확인한 후 적용 여부를 결정했다.
표면 처리 최적화는 단순히 원가 절감이 아니라 제품 품질 안정성과도 직결됐다. 표면 처리 공정이 안정화되면 도금 두께 편차로 인한 치수 불안정 문제가 해소된다. 이것이 조립 정밀도 향상과 베어링 하중 감소에도 기여한다. 여러 개선 항목들이 서로 연결되어 있어, 한 가지가 개선되면 다른 항목도 함께 좋아지는 구조였다.
세계 수준의 하드웨어에, 현대적 컨트롤러와 운동 정보 시스템을 더하다
15개 제품군 × 3종 보드 = 45종 → 9종으로 통합
2017년 프로젝트의 첫 번째 과제는 컨트롤러 복잡성을 줄이는 것이었다. 대원포티스의 15개 제품군 각각에 I/O 보드, 디스플레이 보드, 인터페이스 보드 3종이 필요했다. 이론상 45종의 서로 다른 컨트롤러가 필요한 상황이었다. 관리 부담이 크고, 유지보수 효율을 높일 필요가 있었다.
공용화 연구를 통해 피할 수 없는 차이와 설계로 해결할 수 있는 차이를 구분했다. 동력원(인버터)이 같은 제품들을 같은 제품군으로 묶고, 센서 수량과 디스플레이 사양의 차이는 펌웨어로 대응하는 방식을 채택했다. I/O 보드와 인터페이스 보드를 통합하고, 디스플레이 사양에 따라 LCD 버전과 FND(숫자 표시 소자) 버전으로 나눴다. 결과적으로 45종에서 9종으로 대폭 줄였다.
인버터도 단일 기종으로 통일했다. 기존에 두 제조사의 인버터를 혼용하면서 핀 배열, 커넥터, 가감속 특성의 차이로 관리 복잡성이 높았다. Digital 전용 방식 인버터로 통일해 신호 체계를 일원화하고, 유지보수 효율을 높였다.
칼로리, 근육 부하, 자세 정보를 화면으로
운동 정보 표시는 2017년 프로젝트의 핵심 기능 추가 항목이었다. 승마 시뮬레이터는 실제로 칼로리 소모량이 높고 코어 근육 강화 효과가 뛰어난 운동 기구다. 그런데 이 사실을 사용자가 실시간으로 볼 수 없었다. 화면 없이 동작만 하는 기계였다. 운동 효과를 수치로 보여주면 사용자 만족도와 지속 사용 의향이 높아질 것이라는 판단이었다.
칼로리 소모량은 각 동작 패턴별 MET(Metabolic Equivalent of Task, 신진대사 활동량 지수) 값에 시간을 곱하는 방식으로 계산했다. MET는 각 동작의 신체 에너지 소모를 나타내는 지수로, 대원포티스 제품의 각 동작별 MET 값을 실험으로 측정해 펌웨어에 입력했다. 허벅지 조임 센서도 추가했다. 승마에서 허벅지로 말을 압박하는 것이 올바른 자세인데, 압력 센서로 이를 감지해 느슨해지면 화면에 안내 메시지를 표시한다.
디스플레이 UI 설계에서는 조작성과 시인성을 중시했다. 새 UI는 백라이트 터치키(조명 있는 터치 버튼)와 버저음으로 버튼이 눌렸음을 확실히 인지시킨다. 버튼 부위만 점등되어 시인성도 높다. 물리적 버튼이 아니므로 마모나 파손의 우려도 없다. 긴급정지(Emergency Stop) 버튼은 Push-Lock 타입으로 독립 배치해 오조작 위험을 없앴다.
I/O 보드 3종 통합과 절연 박스로 신뢰성 확보
기존 컨트롤러의 안정성을 향상시키기 위해 회로 구조를 분석했다. 노이즈 유입과 절연 부족이 간헐적 오동작의 원인으로 확인됐다. PBA(Printed Board Assembly)의 절연을 강화하고, Fibox(절연 박스)를 적용해 전기적 안정성을 확보하는 방안을 수립했다.
더 나은 해결책으로 I/O 보드 3종 통합 아이디어가 도출됐다. 전원 입력, 인버터 입력, 센서 입력단을 하나의 PBA에 통합하고, 제품군에 따라 일부 회로를 활성화/비활성화하는 방식이다. 물리적으로 하나의 보드를 쓰지만 소프트웨어 설정으로 다른 제품군에 대응한다. 이렇게 하면 Fibox도 하나의 규격으로 관리할 수 있어 효율적이다.
디스플레이부와 제어부 연결도 단순화했다. 기존에는 여러 가닥의 케이블이 두 부분을 연결했지만, 새 설계에서는 4선짜리 시리얼 통신 케이블 하나로 연결하도록 했다. 케이블 수가 줄면 조립성이 좋아지고 고장 가능성도 낮아진다. 통신 선 하나가 끊어지면 기기 전체가 작동 안 되지만, 그래도 수십 가닥 케이블보다 고장 원인을 찾기가 훨씬 쉽다. 단순한 것이 신뢰성이 높다.
도면이 생기자 품질이 보이고, 컨트롤러가 바뀌자 제품이 달라졌다
2015년 — 강건 설계로 제품 신뢰성 향상
역설계를 통해 승마 시뮬레이터의 완전한 3D 도면이 만들어졌다. 50여 개 부품 각각의 정확한 치수와 공차가 정의되고, 조립 기준과 순서가 체계화됐다. 이 도면이 이후 모든 품질 관리와 설계 변경의 기준이 됐다.
기구학 해석으로 다관절 크랭크 구조의 기구학적 건전성이 검증됐고, 강도 해석으로 개선이 필요한 부위가 명확해졌다. 베어링 용량을 단일에서 듀얼로 증대해 제조 산포를 충분히 흡수할 수 있는 강건한 구조로 전환했다. 일부 공법을 커팅+압입으로 변경해 정밀도도 향상됐다. 이 개선들이 종합되어 제품 간 편차가 줄고, 베어링 수명이 늘어나고, 소음이 감소했다.
부품 표준화와 공용화로 재고 관리가 단순해지고 원가도 절감됐다. 무엇보다, 체계적인 3D 도면과 공정 기준이 생기면서 향후 신모델 개발과 설계 변경이 훨씬 효율적으로 가능해졌다. 대원포티스의 독창적 기술력이 체계적 설계 기반 위에서 더 큰 가치를 발휘할 수 있게 된 것이다.
2017년 — ICT 고도화로 사용자 경험 혁신
45종이던 컨트롤러가 9종으로 통합되면서 유지보수 효율이 크게 향상됐다. 디스플레이부와 제어부의 연결이 4선 하나로 단순화돼 조립성도 개선됐다. 인버터 단일화로 신호 체계가 일원화되면서 전자 시스템의 안정성이 높아졌다.
사용자 경험 측면에서도 큰 변화가 있었다. 칼로리 소모량, 동작 정보, 허벅지 조임 강도가 LCD 화면에 실시간으로 표시돼, 운동 효과를 눈으로 확인할 수 있게 됐다. 백라이트 터치키와 긴급정지 버튼 등 현대적 인터페이스가 적용돼 조작 편의성과 안전성이 동시에 향상됐다.
2015년 역설계와 2017년 ICT 고도화를 통해, 대원포티스의 세계 수준 하드웨어에 체계적 설계 기반과 현대적 전자 시스템이 더해졌다. 하드웨어의 신뢰성, 전자 시스템의 안정성, 사용자 경험의 품질이 종합적으로 높아진 제품이 완성됐다.