실무자를 위한 기구설계 첫걸음

신입 엔지니어를 위한 실무 가이드

설계하는 사람들 지음

작가와 2025년 04월 18일 출간

작품소개

책소개

안녕하세요. 기구설계의 세계에 첫발을 내디딘 여러분을 진심으로 환영합니다.

기구설계는 제품 또는 특정 시스템의 하드웨어를 개발하는 업무를 말합니다. 이는 단순히 3D 모델링이나 2D 도면 작성에 그치는 것이 아니라 다양한 제조 기술과 엔지니어링 개념을 종합적으로 이해해야 하는 분야입니다.

그래서 기구설계 엔지니어로서의 첫걸음을 내딛는 것은 쉽지 않은 도전이라고 생각됩니다. 관련된 학과를 졸업하고 취업하더라도 학교에서 배운 것과 실무는 큰 차이가 있습니다. 심지어 비전공자로서 기구설계에 입문하게 되는 경우 실무에서 겪는 어려움은 더 클 수밖에 없다고 생각됩니다.

이러한 상황에 교재를 보며 공부하려 해도 기존의 교재들은 대부분 개념적인 설명에 집중되어 있거나 특정 소프트웨어 사용법에 초점을 두고 있어 현장에서 활용할 수 있는 실질적인 노하우로 연결되는 경우가 매우 드물고 그 지식에도 한계가 있습니다.

예컨대 교재를 보고 공부하며 사출 설계를 하는 경우 이론적 접근이 가능하겠지만 실제로 제작하며 맞닥뜨리는 문제도 많이 있습니다. 그러한 문제는 또 어떻게 해결해야 하는지 실무적인 이야기를 해주는 자료를 찾는 것이 쉽지 않다는 것을 저희는 몸소 경험했습니다.

무얼 모르는지도 잘 모르고 어떤 걸 질문해야 하는지도 모르는 현실 속에서 신입 엔지니어들을 위해 이 책을 만들었습니다. 신입 엔지니어들보다 조금 먼저 기구설계에 몸을 담은 실무자들이 모였습니다. 그리고 설계에 입문하며 무엇이 가장 궁금했고 필요한 내용인지 의논했습니다.

우리는 직접 경험한 노하우를 바탕으로 기초 개념부터 실무에 바로 활용할 수 있는 가공 기술, 금형 기술, 사출 기술 등을 체계적으로 정리하였습니다. 또한 실무 예시를 통해 개념을 쉽게 이해하고 보다 효과적으로 기구설계 역량을 키울 수 있도록 구성하였습니다.
여러분이 이 책을 통해 기구설계에 대한 목마름을 조금이나마 해소하면서 설계 업무를 수행할 수 있기를 바랍니다.

목차

CHAPTER 1. 서론
01. 기구설계란
1-1. 기구설계란
1-2. 기구설계 목적
1-3. 기구설계가 적용되는 분야

CHAPTER 2. 개발 프로세스
01. 기구설계 개발 프로세스
1-1. Design
1-2. DV (Design Validation)
1-3. DVR (Design Validation Review)
1-4. PV (Product Validation)
1-5. PVR (Product Validation Review)
1-6. PR (Product Readiness)
1-7. SR (Ship Readiness)

CHAPTER 3. 외장 설계
01. 기구설계와 디자인과의 관계
1-1. 컨셉 검토
1-2. 기초 설계 검토
1-3. 제품의 요구 조건 검토
1-4. 주요 부품 선정
1-5. 목업 제작

CHAPTER 4. 가공 기술
01. 절삭 가공
1-1. CNC
1-2. 밀링 (Milling)
1-3. 선반 (Turning)
1-4. 드릴링 (Drilling)
1-5. 연삭 (Grinding)

02. 절삭 가공품 설계시 고려할 사항
2-1. 설계 단순화
2-2. 소재 선택
2-3. 적절한 공차 및 표면 거칠기
2-4. 가공 공정과 공구
2-5. 조립성과 체결

03. 판금 가공
3-1. 레이저 커팅 (Laser Cutting)
3-2. 프레스 브레이크 (Press Brake)
3-3. 용접 (Welding)

04. 판금 가공품 설계 시 고려할 사항
4-1. 소재 선택
4-2. 굽힘 (벤딩) 설계
4-3. 홀 설계
4-4. 용접 설계
4-5. 조립 설계

05. 표면 가공 및 후처리와 선정기준
5-1. 표면가공 (Surface Finishing)
5-2. 후처리 (Post-Processing)

CHAPTER 5. 금형 기술
01. 금형에 대해서
1-1. 금형 제작방식의 소개
1-2. 금형의 장/단점
1-3. 금형의 종류

02. 재질에 따른 설계방식과 금형의 종류
2-1. 플라스틱 재질의 선정
2-2. 재질 선정의 예시

03. 금형에서의 파트 분할
3-1. 파팅라인이란?
3-2. 파팅라인을 고려해야 하는 이유


CHAPTER 6. 사출 기술
01. 사출 성형물 고려한 제품 설계 기본 원칙
1-1. 균일한 두께 유지의 중요성
1-2. 언더컷과 텍스처 디자인 고려
1-3. 외벽 설계시 고려 사항

02. 리브(Rib) 설계 시 고려사항
2-1. 리브의 두께
2-2. 리브의 높이
2-3. 리브의 모서리 처리
2-4. 리브의 간격과 방향
2-5. 추가 고려 사항

03. 보스(Boss) 설계 시 고려사항
3-1. 보스 주변 리브 보강
3-2. 나사 체결을 위한 보스 형상
3-3. 탭핑 스크류 사용 시 제품 설계

04. 스크류 체결 구조 설계
4-1. 태핑 스크류 사용 시 제품 설계
4-2. 인서트 몰딩
4-3. 토크와 체결력 관리

05. 레진의 흐름과 냉각을 고려한 설계
5-1. 금형 안에서의 수지 흐름의 이해
5-2. 유동성을 고려한 설계
5-3. 냉각을 고려한 설계

06. 사출 성형 불량 유형과 해결 방안
6-1. 싱크 마크(Sink Mark, 수축)
6-2. 웰드 라인(Weld Line)
6-3. 플래시(Flash) + 버(Burr)
6-4. 변형(Warpage)
6-5. 에어 트랩(Air Trap)
6-6. 플로우 마크(Flow Mark)
6-7. 미성형(Short Shot)
6-8. 크랙(Crack)
6-9. 탄화(탄흔, Burn Mark)
6-10. 흑선(Black Streak)
6-11. 백선(Silver Streak)

07. 레진 물성표의 이해와 활용
7-1. 물성표란 무엇인가?
7-2. 물성표 구성 요소 및 보는 방법
7-3. 물성표 활용 예시
7-4. 주의 사항

08. 스냅 핏 구조
8-1. 스냅 핏이란?
8-2. 스냅 핏 종류
8-3. 스냅 핏 설계 시 고려해야 할 사항
8-4. 스냅 핏 설계


CHAPTER 7. 기어 기술
01. 기초 이해
1-1. 기어란 무엇인가
1-2. 기어의 종류
1-3. 기본 용어

02. 설계 준비
2-1. 요구사항 분석
2-2. 사용 가능한 공간을 고려한 기어 배치

03. 기어 설계 과정
04. 기어 제작 및 수급
05. 감속 설계 예시
5-1. 출력 속도 및 토크를 고려한 설계

06. 진동과 소음 대책


CHAPTER 8. CAE 해석을 통한 설계 검증
01. 기구 설계에서 CAE의 역할 & 목적
1-1. 기구 설계에서 CAE의 필요성

02. CAE 해석이 필요한 주요 사례

03. 주요 용어 및 해석 프로세스
3-1. 재료 물성치 관련 필수용어
3-2. 해석 결과 검증 프로세스

04. 문제 영역 식별 및 설계 개선방향 도출
4-1. 응력집중 영역 분석
4-2. 피로수명 단축 원인 분석

05. CAE 결과 활용 사례
5-1. 사례 1
5-2. 사례 2
5-3. 사례 3


CHAPTER 9. 실제 기구설계 사례
01. 선행기술 개발: 수술로봇 원격 조종장치 개발
1-1. 프로젝트 목표와 주요 요구사항
1-2. 문제 해결을 위한 기초 자료조사
1-3. 인체공학적 설계
1-4. 기구 설계
1-5. 결과 정리

02. 전기 이륜차 모터 열해석 사례
2-1. 모터의 외관 및 해석 목표
2-2. 모터의 발열 확인
2-3. 개선 방안 수립
2-4. 1차 개선방안
2-5. 2차 개선방안
2-6. 3차 개선방안

03. 환풍기 개발
3-1. 환풍기란?
3-2. 환풍기 구조설계
3-3. 해석을 통한 실패비용 절감
3-4. 시제품 제작 및 성능검토

04. TV 개발
4-1. TV는 어떻게 만들어질까요?


부록

작가정보

저자(글) 설계하는 사람들

윔지
기구설계 / 17년차
기구 설계 분야에서 17년의 경력을 보유한 전문 인력으로, 현재는 중국에 위치한 한국 기업에서 ODM 사업부 총괄을 맡고 있습니다.
IVECO 트럭용 페달, 현대 Clack 스티어링 휠 센서, 차량용 ETC 밸브, 삼성 LCM/핸즈프리 제품, 대우위니아(구 동부대우전자)의 인테리어 TV 등 다양한 분야의 제품 개발 경험을 보유하고 있으며, 해외 국영기업의 TV 및 모니터 등 디스플레이 제품, 코딩 교육용 AI 완구, 전동 칫솔과 안마기 등 생활용품, 차량용 전동 액추에이터(AAF, 암레스트), 자율주행 차량용 폴더블 스티어링 휠 개발에도 참여하고 있습니다.
특히, 전문성을 지닌 기술의 성과를 인정받아 2024년에는 중국 웨이하이(威海)시 정부로부터 시(市)급 해외 인재로 공식 인증을 받았으며, 2025년에는 성(省)급 인재로 승격될 예정입니다.
또한, 후진 양성과 정보 공유를 위해 기구설계자를 위한 카카오 오픈채팅방, 티스토리 블로그, 유튜브 채널 등을 운영하며 활발한 소통을 이어가고 있습니다.


한스토리
R&D 기구설계 / 8년차
기계설계 로봇공학과 석사를 졸업하고 재활로봇, 수술로봇 등 의료 로봇분야를 거쳐 현재는 협동로봇 분야의 기구설계 팀장으로 재직 중이며 약 8년간의 설계 경험을 보유하고 있습니다. 다수의 특허와 논문, 수상경력을 보유하고 있으며, 선행기술 연구개발을 주로 해왔습니다.
모터선정 프로세스와 도면템플릿 관리법에 대한 전자책 출판, 기구설계 오픈채팅 커뮤니티 운영, 블로그와 유튜브 등 다양한 방면에서 활동하고 있습니다.


오늘도평화를
R&D 기구설계 / 5년차
기계설계 분야에서 5년 이상 경험을 보유한 엔지니어로, 선행개발부터 양산 단계까지 제품 전 주기에 걸친 다양한 업무를 수행해왔습니다. Printed Electronics, In Mold Electronics 공법 연구를 하였으며 공작기계나 차량용 오버헤드콘솔램프나 다판클러치 액츄에이터, 플러시도어 액츄에이터를 설계하고 개발한 경험이 있습니다. 현재는 도심항공모빌리티(UAM) 분야 엔지니어로 활약하고 있습니다.
이정동 교수님의 『축적의 시간』에 깊은 감명을 받아, 삶의 지침서로 삼고 따르고 있습니다. 그 뜻을 몸소 실천하고자 이번 집필에 참여하게 되었습니다.


민욱
11년 경력의 2차전지를 사용한 배터리 모듈/팩 기구설계 엔지니어 입니다. 다양한 제품을 설계 및 양산 이관 하였습니다. 상품기획,기술영업, 신공법개발 등 다양한 업무도 수행한 이력이 있으며 현재도 계속 기구개발 업무를 진행하고 있습니다.
남지혜
9년 차 기계설계자로서 공작기계의 커버 및 클램프 설계부터 자동차 부품 가공용 지그 설계까지 다양한 경험을 쌓아왔습니다. 특히, 지그 설계를 통해 가공 정밀도와 작업 효율을 극대화하는 설계 방법을 터득해 왔습니다. 현재는 이륜차 및 삼륜차용 전기모터 개발을 담당하고 있습니다.
신입 시절 사수가 없어 알지 못했던 것들로 인해 시행착오를 겪은 경험이 있습니다. 그때의 고민과 배움을 바탕으로, 이제 막 기구설계에 입문하는 분들에게 실질적인 도움을 주고자 참여하게 되었습니다.


STARK
제품 연구/개발 분야에서 9년 동안 경험을 쌓아왔고 모델링 및 시뮬레이션을 통해 제품의 완성도를 높이는데 주력해왔습니다. 연구/개발한 제품으로는 냉장고 팬 모터(BLDC), 고정압/ 정풍량 환풍기, 버스 승/ 하차 개폐문, 20HP급 모터(IPMSM) 등이 있습니다.


안녕
가전제품 및 전자기기의 기구 설계 분야에서 6년간 활동해 온 설계 엔지니어입니다. 주로 플라스틱을 활용하여 제품의 기능과 디자인을 구현하는 업무를 수행했으며, 세스코의 자동 손 소독제 디스펜서와 디퓨저, 에버온의 전기차 충전 기기 설계를 담당하였습니다. 신입 엔지니어들이 기구 설계의 기본적인 지식을 익히고 업무에 빠르게 적응할 수 있도록 돕고자 합니다.


JAY
기구 설계에 대한 꿈을 이루기 위해 대기업을 나와 설계자의 길을 걷기 시작했습니다. 첫 스타트업에서는 혼자 설계팀을 맡아 소형 디바이스의 설계부터 양산까지 전 과정을 책임졌고, CES에도 참석하며 경험을 넓혔으며, 특허 출원도 진행했습니다. 현재는 다른 회사의 설계팀에서 설계부터 목업 제작, 금형 및 사출물 검토까지 맡으며, 제품이 원활하게 생산되고 시장에 출시될 수 있도록 지원하고 있습니다. 더 넓은 무대로 나아가기 위해 다양한 경험을 쌓으며 성장하고 있고, 과거 막막함 속에서 길을 찾던 저와 같은 이들에게 도움이 되고자 책 제작에 참여하게 되었습니다.

다다
저는 비전공자로, 직업훈련학교에서 NX를 배우는 것을 시작하여 기구설계 분야에서 어느덧 5년 차라는 경력을 쌓게 되었습니다. 와이파이, 로드 셀 등의 센서를 통해 동작하는 IoT 제품 제작을 담당했습니다. 작은 회사 특성상 인원이 한정적이어서 시장조사 단계부터 양산 및 생산까지 거의 모든 제품 제작 과정에 참여했고, 이 과정에서 쌓은 노하우를 조금이나마 도움이 되고자 이 책에 싣게 되었습니다. 도대체 어떤 것부터 해야 할지 막막한 상황에 있는 분들이 이 책을 통해 조금은 편한 마음으로 업무를 배울 수 있길 바라겠습니다.