Q. 담당자님과 팀 소개를 간단히 부탁드립니다.

A. 저는 TEAM NSSUR에서 현재 파워트레인 파트장을 맡고 있는 김도현입니다. 현재 3학년이고 흡기 시스템 설계를 담당했습니다. TEAM NSSUR는 2015년 네오테크의 이준명 대표님께서 설립한 한국공학대학교의 중앙동아리입니다. 팀 이름인 NSSUR는 네오테크의 서스펜션 제품명에서 유래했습니다(웃음).

자동차 관련 활동과 포뮬러 및 자율주행 자작차를 제작해 대회에 출전하는 동아리이며, 그동안 오프로드 차량인 Baja차량과 전기 차량인 EV차량 부문에 출전하여 우수한 성적을 거두었고, 2024년부터 Formula 부문 중 C-Formula(내연기관)에 출전하고 있습니다. 올해 차량에는 KTM 社의 690 SMC-R LC4엔진을 사용하며, 엔진의 성능을 최대한 발휘할 수 있도록 링크솔루션의 기술을 도입하였습니다.

Q. 다양한 3D 프린팅 방식 중 MJF 방식을 사용한 이유가 있을까요?

A. 저희가 설계한 형상이 CNC나 일반 공작기계로 가공하기에는 상당히 어려운 구조라고 판단했습니다. 그래서 3D 프린팅으로 제작하기로 결정했습니다.

특히 이번에 설계한 흡기 시스템은 고온·고압 환경을 견뎌야 하기 때문에 내열성과 강도, 강성이 중요했습니다. 이런 조건을 고려했을 때 여러 3D 프린팅 공정 중 링크솔루션의 MJF 방식이 가장 적합하다고 판단했습니다.

Q. 제작 전에 실제로 버틸 수 있을지 시뮬레이션도 진행하셨나요?

A. 네. 설계를 하다 보면 실제 제작을 반복적으로 진행하기에는 비용과 시간이 많이 소요됩니다. 그래서 CFD(유체해석_Computational Fluid Dynamics)를 활용했습니다. 실제 운용 조건을 가정해 공기가 얼마나 힘을 받는지, 온도는 얼마나 상승하는지 등을 먼저 분석했고, 그 결과를 바탕으로 최종 제작을 진행했습니다.

Q. 기존 제작 방식과 비교했을 때 시간이나 비용 측면에서 어느 정도 효과가 있었나요?

A. 사실 이번이 대형 흡기 부품을 직접 설계하고 제작한 첫 사례라 정확한 비교는 어렵습니다. 다만 타 대학의 사례들과 비교했을 때 MJF 방식을 통해 비교적 합리적인 비용으로 제작할 수 있었습니다.

시간적인 측면에서는 차이가 컸습니다. 작년에 다른 업체를 통해 리스트럭터만 출력했을 때는 1개월 정도 일정을 잡아야 했습니다. 그런데 링크솔루션에 의뢰했을 때는 상담부터 제작까지 약 2주 정도밖에 걸리지 않았습니다. 프로젝트 일정 관리 측면에서 큰 도움이 됐습니다.

Q. 링크솔루션 서비스 이용 경험 중 가장 만족한 부분은 무엇인가요?

A. 우선 담당자와의 소통이 좋았습니다. 이른 아침에도 친절하게 응대해 주셨고, 저희가 3D 프린팅에 대해 잘 모르는 부분이 있으면 하나하나 설명해 주셨습니다.

직접 링크솔루션을 방문했을 때도 회사와 장비에 대해 설명해 주시고 실제 장비를 볼 수 있게 해주셔서 굉장히 좋은 경험이었습니다.

납기 측면도 만족스러웠습니다. 수많은 부품의 최종 도면을 하루 전에 전달드렸는데도 바로 다음 날 출력이 완료됐습니다. 작업 속도가 상당히 인상적이었습니다.

품질도 기대 이상이었습니다. 여러 업체 후기를 보면 MJF 출력물은 치수가 잘 맞지 않는다는 이야기도 있었는데, 실제로 출력물을 검수했을 때 품질과 치수가 제가 설계한 내용대로 정확하게 나와 매우 만족했습니다.

Q. 많은 3D 프린팅 업체 중 링크솔루션을 선택한 이유는 무엇인가요?

A. 저희가 흡기 시스템 설계와 제작이 처음이다 보니 정말 많은 자료를 찾아봤습니다. 특히 한국생산기술연구원과 하비스탕스 같은 전문 기관이나 업체에서 링크솔루션을 적극 추천해 주셨습니다. 또 찾아보던 중 제네시스 GV80 프로젝트에서 차량을 1:1 스케일로 출력한 사례를 보게 됐는데, 그 기술력이 굉장히 인상적이었습니다. 뿐만 아니라 항공, 로보틱스, 의료 등 다양한 산업 분야에서 활용 사례가 많고, 여러 대기업을 고객사로 두고 있다는 점도 최종 선택에 영향을 줬습니다.

Q. 담당자와 소통하면서 기술적으로 특히 도움을 받았던 부분이 있었나요?

A. 저희 학생들 입장에서는 3D 프린팅이라는 기술 자체가 생소합니다. 처음에는 도면을 보내면 설계한 대로 그대로 출력되는 줄 알았습니다. 하지만 실제 출력 과정에서는 수축이나 보정이 필요하다는 사실을 몰랐습니다. 담당자님께서 특정 치수를 맞추려면 어느 정도 보정을 해야 하는지 상세하게 설명해 주셨는데, 그 부분이 정말 큰 도움이 됐습니다.

Q. 이번에 출력하신 부품은 차량에서 어떤 역할을 담당하나요?

A. 이번 출력 부품은 리스트럭터(공기 유량 제한 장치), 서지 탱크, 벨마우스, 러너로 구성되어 있습니다. 전체를 하나의 어셈블리로 본다면 엔진에 들어가는 공기를 모아두는 공간이라고 설명할 수 있습니다.

첫 번째 역할은 안정적인 공기 공급입니다. 리스트릭터를 통과한 공기는 매우 강한 난류 상태가 되는데, 이를 서지 탱크로 유도해 압력 변화를 줄여줍니다. 이를 통해 엔진이 흡기 과정에서 보다 안정적으로 공기를 흡입할 수 있도록 합니다.

두 번째는 맥동을 활용한 과급 효과입니다. 엔진 밸브가 열리고 닫히는 과정에서 발생하는 압력파를 활용해 더 많은 공기가 유입될 수 있도록 설계했습니다. 공기가 밸브에서 반사되고 다시 서지 탱크 내부에서 반사되는 타이밍을 조절해 충전 효율을 높이는 방식입니다.

Q. 이런 설계 노하우는 어떻게 축적되나요?

A. 흔히 말하는 ‘족보’라고 표현하기는 어렵지만, Formula Student Korea 참가팀들의 우수 보고서가 공개되는 경우가 있습니다. 그런 자료들을 참고하면서 다른 대학 팀들은 어떤 방식으로 문제를 해결했는지 공부합니다.

또 선배들이 설계했던 자료나 파일도 전달받아 검토합니다. 왜 특정 방식이 사용됐는지 이해하면서 공부하는 과정을 거칩니다.

다만 저희 팀은 Formula Student Korea 참가 3년 차에 불과하기 때문에 아직은 노하우를 축적해 가는 단계라고 생각합니다.

Q. 대회 참여 활동이 실제 취업이나 진로에도 도움이 되는지 궁금합니다.

A. 저는 기계공학과 소속인데, 차량을 설계하고 제작하는 과정에서 설계 능력뿐만 아니라 유체역학, 재료역학, 동역학, 정역학 등 다양한 공학 지식을 실제로 적용하게 됩니다.

또 차량 한 대를 만드는 과정 자체가 프로젝트이기 때문에 협업과 문제 해결 능력도 함께 키울 수 있습니다. 실제로 선배들 중에는 자동차 업계로 진출한 분들도 있고, 반도체 분야 등 다른 산업으로 진출한 분들도 있습니다.

Q. 링크솔루션 서비스를 이용하면서 아쉬웠던 점이나 개선이 필요하다고 느낀 점은 있었나요?

A. 출력 품질이나 서비스 자체는 매우 만족스러웠습니다.다만 CFD 해석을 진행하는 입장에서 소재의 세부 물성 데이터가 조금 더 제공되면 좋겠다고 생각했습니다. 현재 홈페이지에는 인장강도, 인장탄성계수, 연신율 정도의 정보가 제공되어 있는데, 저희 같은 팀은 열변형온도(HDT)나 밀도 등의 데이터도 필요합니다. 그래서 홈페이지에 추가 물성 데이터를 제공하거나 HP 공식 데이터시트로 바로 연결되는 링크가 있다면 활용도가 더 높아질 것 같습니다.

Q. MJF 기술은 어떻게 알게 되셨나요?

A. 원래부터 이름 정도는 알고 있었습니다. 저희도 자체적으로 FDM 장비를 사용하고 있는데, 출력 품질이나 재료 특성에 대해 조사하다 보면 자연스럽게 다양한 적층제조 기술을 찾아보게 됩니다.

그 과정에서 SLS, SLA, MJF 같은 방식에 대해 알게 됐고, 실제 제작이 필요한 시점이 되면서 업체를 찾아보다 링크솔루션을 알게 되었습니다.

Q. Formula Student Korea 대회에는 어떤 규정들이 있나요?

A. 규정이 상당히 많습니다. 먼저 내연기관 차량은 710cc 이하의 엔진만 사용할 수 있습니다. 또한 공기 흡입량을 제한하는 리스트릭터를 반드시 사용해야 합니다. 출력이 좋은 엔진이 과도하게 유리해지는 것을 막기 위한 규정입니다. 그 외에도 차폭, 휠베이스, 안전 규정 등 매우 다양한 기준이 존재합니다. 규정집 분량도 상당히 많고 생각보다 엄격하게 관리됩니다.

Q. 예산에 여유가 있다면 다른 부품도 3D 프린팅으로 제작해보고 싶으신가요?

A. 충분히 가능합니다. 다만 차체 프레임이나 서스펜션처럼 강도와 강성이 절대적으로 중요하고 반드시 금속을 사용해야 하는 부품은 어쩔 수 없습니다. 반면 센서 브라켓이나 경량화가 중요한 부품들 같은 경우에는 3D 프린팅을 활용할 수 있는 영역이 많다고 생각합니다. 실제로 가능한 부품들은 최대한 3D 프린팅으로 제작해 경량화를 시도하고 있습니다.

Q. 활동을 하면서 기억에 남는 에피소드가 있다면요?

A. 마감 기한 내 차량 설계 및 제작을 완수하기 위해 모든 열정을 쏟았던 시간이 기억에 남습니다. 초기에는 3D 모델링과 구조 해석 숙련도 부족으로 시간이 지체되어 며칠씩 밤을 새우는 강행군을 이어가야 했습니다.

하지만 끝까지 포기하지 않고 팀원들과 서로 의지하며 문제를 해결해 나갔습니다. 함께 밤을 지새우며 고락을 함께한 덕분에 설계 툴 활용 역량을 대폭 향상시켰음은 물론, 진정한 협업의 가치와 단단한 유대감을 얻을 수 있었습니다.

치열한 고민 끝에 함께 만든 차량이 완성되고 성공적으로 주행하는 모습을 보며, 목표를 향한 집념과 팀워크의 소중함을 다시 한번 느꼈습니다.

Q. 중간에 그만두는 경우도 있나요?

A. 생각보다 있습니다. 활동 자체가 쉽지 않다 보니 중간에 포기하는 경우도 있습니다. 그래서 저희는 실력보다 참여 의지와 열정을 중요하게 생각합니다. 지식이 부족해도 배우려는 자세가 있다면 충분히 성장할 수 있다고 생각합니다.

Q. 현재 팀 인원은 충분한 편인가요?

A. 지금은 조금 나아졌지만 차량이 실제로 굴러가기 전, 부품을 제작해야 하는 시기에는 인력난이 심했습니다.

파워트레인만 보더라도 흡기, 배기, 냉각, 동력전달, 연료 시스템, ECU 맵핑 등 다양한 분야가 있는데, 해당 파트의 파트장은 이 모든 부분을 이해하고 있어야 합니다.

그러다 보니 본인 업무도 해야 하고 다른 파트도 도와줘야 하고, 신입 교육도 해야 했습니다. 수업도 들어야 하고 프로젝트도 진행해야 했기 때문에 상당히 힘들었습니다.

Q. 이번 MJF 흡기 시스템 이전에는 어떤 부품을 사용했나요?

A. 작년 차량 기준으로 말씀드리면, 당시에는 현재보다 배기량이 작은 엔진을 사용했습니다.

선배님들이 데이터를 분석한 결과, 흡기 시스템을 새롭게 설계하더라도 성능 향상 효과가 크지 않을 것으로 판단해 리스트릭터만 MJF 방식으로 제작했습니다.

당시에는 아이컨텍이라는 업체를 통해 제작했고, 제작 기간도 한 달에서 두 달 정도 걸렸다고 들었습니다.

지금처럼 대형 흡기 시스템 전체를 설계하고 제작한 건 이번이 처음입니다.

Q. 현재 대회를 앞두고 차량 개발 상황은 어떤가요?

A. 대회까지 약 한 달 정도 남았습니다. 흡기와 배기 성능은 만족스럽게 나오고 있지만 냉각 시스템에서 추가적인 개선이 필요한 상황입니다. 현재 가장 중요한 과제는 냉각입니다. 차량이 아무리 좋은 성능을 내더라도 냉각이 되지 않으면 정상적으로 주행할 수 없습니다.

특히 지금 검토하고 있는 구조는 좌우에 라디에이터를 병렬로 배치하는 방식인데, 이 경우 양쪽 유로 저항이 균형을 이뤄야 합니다. 한쪽 저항이 지나치게 낮으면 냉각수가 그쪽으로만 흐르게 되고, 결국 라디에이터를 두 개 사용해도 하나만 사용하는 것과 비슷한 효과가 발생합니다.

그래서 유로 설계와 유량 해석을 계속 진행하며 테스트를 반복하고 있습니다.

Q. CFD나 설계 자료도 직접 만드셨다고 들었습니다.

A. 네. 설계 과정에서 필요한 데이터들은 대부분 직접 정리했습니다.

예를 들어 최근 5~10년간 대회가 열리는 지역의 기온 데이터를 조사해 설계 조건을 설정했습니다. 당시 데이터를 보니 대회 기간 기온이 약 38도 수준이라 40도를 기준으로 설정했고, 이를 바탕으로 열 조건과 MJF 소재의 특성도 검토했습니다.

또 흡기 용량을 산출하기 위해 리터 단위 계산과 그래프 분석을 진행했고, 이 과정 대부분을 직접 엑셀로 정리했습니다.

Q. 해석에는 어떤 프로그램을 사용했나요?

A. 주로 ANSYS를 사용했습니다. 유체해석인 Fluent와 위상 최적화 등 다양한 기능을 활용했습니다. 실제로 제품을 제작하지 않더라도 현실과 유사한 조건을 입력하면 상당히 정확한 검증이 가능합니다. 그래서 설계 검토 과정에서 많은 도움을 받고 있습니다.

Q. 향후에도 PA12나 MJF 기술을 사용할 계획이 있나요?

A. 충분히 검토하고 있습니다. 향후에도 높은 내구성이 필요한 부품이나 경량화 대상 부품에는 적용 가능성이 있다고 생각합니다. 물론 차체 프레임이나 서스펜션처럼 반드시 금속이 필요한 영역은 그대로 금속을 사용해야 합니다. 하지만 금속이 오버스펙인 부품들은 PA12를 비롯한 3D 프린팅 기술을 활용하면 경량화 효과를 얻을 수 있다고 생각합니다.

Q. 차량에 적용된 에어로 파츠는 어떤 역할을 하나요?

A. 에어로 파츠는 주행 중 공기 흐름을 이용해 다운포스를 발생시킵니다. 차량을 지면 쪽으로 눌러주기 때문에 타이어 접지력이 증가하고 코너링 성능이 향상됩니다. 물론 최고속도를 요구하는 긴 직선 주로에서는 공기저항이 증가하여 오히려 최고속도가 줄어들 수 있습니다. 하지만 Formula Student Korea 대회는 고속 직선보다는 코너 구간이 많기 때문에 다운포스 확보가 훨씬 중요합니다.

Q. 가변 에어로 같은 기술도 고려하시나요?

A. 실제로 많은 팀들이 검토하고 있습니다. 속도에 따라 에어로 파츠 각도를 조절하는 방식도 연구되고 있습니다. 저희 역시 과거에 시도해 보려고 했던 적이 있습니다. 다만 구현 난이도와 우선순위를 고려했을 때 아직은 다른 부분에 더 집중하고 있습니다.

Q. 현재 드라이버도 맡고 계신가요?

A. 네. 현재는 차량 부족 부분을 개선하면서 동시에 주행 데이터를 수집하는 단계입니다. 센서를 통해 차량의 휠 속도나 TPS, RPM, 조향각 등 데이터를 축적하고 있고, 이 데이터는 다음 시즌 차량 설계에도 활용할 예정입니다.

Q. 이 활동의 가장 큰 매력은 무엇이라고 생각하시나요?

A. 실제로 내가 설계하고 만든 부품이 차량에서 정상적으로 작동하는 순간의 희열감이 굉장히 큽니다. 물론 과정은 힘듭니다. 하지만 직접 만든 것이 실제로 움직이고 성능이 향상되는 것을 보면 정말 뿌듯합니다.

Q. 마지막으로 하고 싶은 말이 있다면 부탁드립니다.

A. 학생 팀 입장에서 기업과 협업이 도움이 많이 되는데요, 한정된 예산과 자원으로 팀을 운영해야하기 때문입니다. 저희를 믿고 지원해 주신 링크솔루션과 관계자분들께 진심으로 감사드립니다. 남은 기간 동안 차량을 잘 완성해서 좋은 결과를 만들 수 있도록 최선을 다하겠습니다.

한국공학대학교 TEAM NSSUR가 대회를 무사히 마치기를 진심으로 기원합니다.

Coordination 링크솔루션 디지털제조사업부
Edit 링크솔루션 마케팅 팀