제16회 대학생 공작기계 창의 아이디어 공모전 수상작 인터뷰

최우수상(한국기계연구원장상) 서울과학기술대학교(CDE팀)

최우수상 수상을 축하드립니다. 팀 소개와 수상소감 부탁드립니다. 

서울과학기술대학교 기계시스템디자인공학과 동아리 CDE 소속으로, 이번 공모전에도 'CDE’라는 팀명으로 참가했습니다. 이렇게 최우수상을 수상하게 되어 매우 기쁩니다. 팀원 모두가 6개월 간 노력해서 최우수상이라는 결실을 맺게 되어 보람찹니다. 저희를 지원해 주신 교수님과 기업 멘토님께 감사의 인사를 전합니다. 

이번 공모전에 참가하게 된 계기는 무엇인가요? 

학과 동아리인 CDE에서는 매년 해당 공모전에 참여하고 있습니다. 저학년일 때부터 선배들이 공모전에 꾸준히 참여해 좋은 성과를 이루는 모습을 보면서, 공작기계와 공모전에 대한 관심이 생겨 참여하게 되었습니다. 후배들에게도 비슷한 느낌이 전해졌으면 좋겠습니다. 

수상작 주제선정 이유와 아이디어에 대해 말씀해주세요. 

‘스트로보 효과를 이용한 마이크로 블레이드의 실시간 진동 감시 시스템 개발’이라는 주제를 공모전에 참여했습니다. 주제 선정 이유는 최근 제조 산업에서 고속 공구의 마모와 이상 상태를 실시간으로 감지하는 기술의 중요성이 커지고 있기 때문입니다. 기존 ‘상태 감시 시스템’은 고가의 고속 카메라 및 첨단 장비를 포함하고 있기에 중소규모 산업체에서는 도입에 한계가 있다고 들었습니다. 

저희 팀은 저비용 장비를 활용해 ‘상태 감시 기술’에 대한 접근성을 높이고, 산업 현장에서 실질적인 활용 가능성을 증대시키는 방안을 탐구하고자 했습니다. 스트로보 효과를 활용해 공구 상태를 감시하기 위해, 마이크로 수준의 매우 짧은 펄스폭(pulse width)을 갖는 PWM 신호 출력을 이용해 빛의 주파수를 조절했습니다.  이를 통해 취득한 공구 이미지의 픽셀 밝기 임곗값(Threshold)을 적절하게 설정해 윤곽선을 검출하고, 그 윤곽선 떨림의 범위를 정량화할 수 있는 이미지 처리 기법을 활용해 가공 정밀도에 영향을 미치는 공구의 떨림 정도를 측정했습니다. 이러한 실시간 공구 상태 감시의 방법으로 추후에는 공구의 떨림뿐만이 아니라 편마모도, 연삭공구 입자의 마모도 또한 실시간으로 감시해 가공 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대됩니다.

 공모전에서 어려웠던 점은 무엇이었으며, 어떻게 해결 하셨나요? 

공모전 수행 중 가장 어려웠던 점은 조명 장치와 실험 환경 설정에 있었습니다. PWM 신호를 출력하면서 0.01% 미만의 듀티 사이클(Duty Cycle) 설정이 필요했기에 LED가 출력하는 평균 전압값이 낮아져 저전압에서도 높은 광량을 얻기 위한 조명 장치가 필요했습니다. 공구의 더 선명한 상을 얻기 위해 광선속(luminous flux), 출력 전력, 빛의 방출각 등의 요소가 고려됐지만, 해당 값이 어느 정도가 돼야 선명한 상을 얻을 수 있을지 알 수 없었기에 최대한 다양한 조건에서 실험을 진행했습니다. 결국 실험 조건에 걸맞은 조명 장치를 찾는 것은 성공했으나 충분히 선명한 상을 얻지 못했기에 실험 환경에 변화를 주어야 함이 필수적이었습니다.

이에 공구의 윤곽과 표면을 동시에 강조하기 위한 LED를 고정하는 지지대의 각도 계산을 통해 설정했고, 공구의 진동을 고려해 마이크로 블레이드 표면 근처 1mm 이내에 조명을 달아 효과적으로 공구를 감시할 수 있었습니다.   

공모전을 통해 도움이 되었던 것은 무엇이라고 생각하시나요? 

설계와 제작 과정에서 실질적인 문제를 해결하는 방법을 배울 수 있었던 것이 가장 큰 도움이 됐습니다. 또한, 팀원들과의 협력을 통해 다양한 관점을 공유하고 서로 배울 수 있었습니다. 공작기계에 대한 이해도가 한층 깊어진 것과 더불어, 실제로 실현 가능한 설계 아이디어를 창출하는 과정에서 성취감을 느낄 수 있었습니다.

공모전 참가 후 공작기계에 대한 인식이 어떻게 달라졌나요? 

참가 전에는 공작기계를 단순히 제조에 활용되는 기계로만 생각했습니다. 하지만 이번 공모전을 통해 공작기계가 얼마나 다양한 분야에서 창의적인 가능성을 열어줄 수 있는지 알게 됐습니다. 또한, 공작기계의 설계와 발전이 산업 전반에 얼마나 중요한 역할을 하는지 깊이 깨닫게 됐습니다.

공모전 참가를 준비하고 있는 학생들에게 한마디 부탁드립니다. 

주제 선정에서부터 작품 완성까지 어려움이 많겠지만, 그 과정을 통해 얻는 배움이 크다는 점을 꼭 말씀드리고 싶습니다. 저희 팀의 수상 비결은 효율적인 시간 분배와 팀워크, 그리고 작은 디테일까지 신경 쓴 노력이라고 생각합니다. 공작기계와 공모전에 대한 열정을 가지고 도전하신다면 반드시 좋은 결과를 얻으실 수 있을 것입니다.

수상 비결은 무엇이라고 생각하시나요? 

이번 수상작은 스트로보스코프(stroboscope) 현상을 이용했습니다. 

빠르게 회전하는 다이싱 휠의 이미지를 저가 카메라를 사용해 얻고, 이를 통해 휠의 상태를 판단할 수 있는 시스템의 개발에 관한 것입니다. 

개발된 시스템이 단순하지만 기존 다른 연구들에서는 시도된 바가 없고, 또한 그 실효성이 높아 수상의 비결이 됐다고 생각합니다.   

학생들 지도하시면서 기억에 남는 에피소드는 무엇인가요? 

학생들과 함께 멘토의 지도를 받기 위해 회사를 여러 번 방문했습니다. 

오고 가는 동안 학생들과 많은 이야기를 나눌 수 있었고, 학생들에게 공부한 것과 연구, 그리고 생산 현장과의 관계를 보다 구체적으로 느껴볼 수 있는 계기를 준 것 같아 좋았습니다.

지도교수로서 집중적으로 지도하신 부분이 있으시다면 말씀해주세요. 

실행하기 전에 철저하게 계획하는 것도 중요하지만 생각만으로는 모든 것을 알 수 없습니다. 

생각한 바를 바로바로 실행해 보고 이를 토대로 생각을 지속적으로 개선해 나가는 역량을 기를 수 있도록 집중적으로 지도했습니다.  

공모전 참가를 준비중이신 지도교수님들께 한 말씀 부탁드립니다. 

학생들이 주어진 문제에 대해 해결책을 찾아가고 동시에 발전해 가는 모습을 보는 것은 선생으로서의 큰 보람이라고 생각합니다. 

공모전 참가를 준비중이신 다른 교수님들께서도 공모전 참가를 통해 이러한 보람을 누리실 수 있기를 바랍니다.  

학생들이 아이디어를 실현해 가는 과정을  지켜 본 소감은 어떠신가요?

학생들이 공모전 아이디어를 실현해 가는 과정을 지켜보는 것은 대단하다고 생각됩니다. 제가 학생 때보다 더 치열하게, 더 열심히 하는 학생들의 열정과 창의력을 보면서 회사 팀원들도 본받아야 한다고 생각했습니다. 또한, 학생들이 회사에 방문해 생소한 분야에 관심을 갖고 조언을 구하는 모습, 아이디어를 실현해 가는 과정에서 어려움을 해결하는 모습을 보면서 멘토로서 그들의 성장을 도울 수 있다는 것이 제 자신에게 매우 대견하고 칭찬하고 싶어졌습니다.

멘토링 과정에서 기억에 남는 에피소드나 멘티가 있으신가요?

가장 기억에 남는 멘티는 차수민 학생이었습니다. 그 학생은 다이아몬드공구라는 생소한 분야에 대해 소개를 듣고 궁금한 것에 관한 질문을 하며 자신이 부족한 부분을 채워가는 느낌이었습니다. 아이디어를 실현하는 데 필요한 점과 기업에서 어떤 기술이 필요한 것을 파악해 정리하려는 모습이 인상적이었습니다. 또한 그 학생이 공모전에서 수상하고, 자신의 아이디어를 실제로 구현해 나가는 모습을 보면서 멘토로서 보람을 느끼게 해줬습니다. 

멘토링을 해주시며 기업에 도움 된 점이 있으신가요?

멘토링을 통해 기업에 많은 도움이 됐습니다. 본사에서 생산하는 다이싱 쏘(dicing saw)의 마모 분석은 현재 뚜렷한 방안이 없었습니다. 학생들이 제안한 스트로보스코프 원리를 이용한 분석 방법은 충분히 새로운 분석 방법이 될 수 있을 것 같습니다. 이 아이디어를 저희 회사에 적용해 더 좋은 품질의 제품을 생산하는 데 중요한 기여를 할 것으로 판단해 서울과학기술대학교(CDE팀)와 더 연구를 하고 싶습니다. 참신한 아이디어를 제안하는 학생들의 공모전에 멘토로서 참여하면서 기업에서도 생각 못 하는 아이디어를 얻고, 학생들에게는 기업을 소개할 수 있는 기회가 된 것 같아 많은 도움이 되었습니다. 

반대로 제일 힘들었던 점은 무엇이었나요? 

멘토링을 하면서 가장 힘들었던 점은 멘티들이 겪는 어려움을 파악하고 제가 잘 조언해줄 수 있을까 하는 고민이었습니다. 하지만 학생들이 저의 의견을 귀담아 듣고 회의를 통해 서로의 의견을 수렴하면서 이러한 어려움들을 극복해 좋은 성적을 낼 수 있었던 것 같습니다.

공모전에 참가하게 될 멘토분들에게 한마디 부탁드립니다.

공모전에 참가하게 될 멘토분들께 드리고 싶은 말씀은, 학생들의 열정과 창의력을 믿고 지지해 주시라는 것입니다. 멘토링은 단순히 지식을 전달하는 것이 아니라, 학생들이 스스로 성장할 수 있도록 돕는 과정입니다. 학생들이 의견을 듣고, 그들과 소통하고, 그들이 자신의 아이디어를 실현할 수 있도록 도와주세요. 또한, 멘토링을 하다보면 학생들의 참신한 아이디어와 열정을 통해 여러분도 많은 것을 배울 수 있을 것입니다.