“이번 달 원자재 가격 또 올랐다던데… 우리 회사 이대로 괜찮을까?”

최근 전 세계를 강타한 고물가 기조는 특히 50인 미만 중소 제조 및 설계 기업에 치명적인 영향을 미치고 있습니다. 원자재 가격의 변동은 생산 비용을 직접적으로 증가시키고, 이는 곧 제품의 마진 감소로 이어집니다. 대기업은 규모의 경제로 충격을 흡수할 수 있지만, 중소기업에게는 생존을 위협하는 심각한 문제입니다.

재료비는 제조 원가에서 가장 큰 비중을 차지합니다. 불필요하게 많은 재료를 쓰거나 비효율적인 설계로 비싼 재료를 선택하는 것은 기업의 수익성을 갉아먹는 주범입니다. 이제는 ‘얼마나 효율적으로 자재를 사용하는가?’가 중소기업의 경쟁력을 좌우하는 핵심 지표가 되었습니다. 과연 이 난관을 극복할 현실적인 방법은 무엇일까요?

원자재 고공행진, 마진을 지키는 유일한 돌파구는?

보이지 않는 ‘과잉 설계’를 찾아내어 불필요한 살을 덜어내는 ‘구조해석(CAE) 기반 최적화 설계’가 가장 확실한 돌파구입니다.

“해석 시뮬레이션으로 자재비를 절감한다고? 그거 대기업이나 하는 거 아니야?”라는 현장의 오랜 의문에, 이제는 확신을 가지고 “됨!”이라고 답할 수 있습니다. 과거의 설계는 부서지거나 파손되지 않도록 무조건 두껍고 무겁게 만드는 ‘과도한 안전 마진’에 의존했습니다. 하지만 CAE 시뮬레이션은 육안으로 확인하기 어려운 응력 분포와 변형량을 가시화하여 보여줍니다.

이를 통해 설계 엔지니어는 응력이 집중되는 부위는 보강하고, 응력이 거의 발생하지 않는 부위는 과감히 재료를 덜어내는 합리적인 판단을 내릴 수 있습니다. 시제품을 무수히 만들고 부수는 비효율적인 과정을 생략하고, 가상 환경에서 비용 효율성을 극대화하는 설계를 완성하는 것입니다.

20% 자재 절감의 마법: 위상 최적화 vs 형상 최적화

성능 저하 없이 뼈대를 재구성하는 ‘위상 최적화’와 치수를 미세 조정하는 ‘형상 최적화’를 적재적소에 활용하여 최적의 가성비를 뽑아냅니다.

최적화 설계란 특정 목적(중량 최소화 등)을 달성하기 위해 주어진 제약 조건 내에서 최적의 형상을 찾아내는 과정입니다. 대표적인 두 가지 최적화 기법의 차이를 직관적으로 비교해 보겠습니다.