시제품 조립 첫날, 생산기술에서 연락이 온다. “도면대로 깎았는데 커버가 안 닫혀요.” 공차를 다시 따져 보니 부품 하나하나는 규격 안인데, 쌓이고 나니 틈이 모자란다. 설계 담당은 오전에는 원인을 찾고, 오후에는 금형 업체에 수정 가능 여부를 묻고, 저녁에는 구매·품질에 바뀐 도면을 다시 돌리느라 하루가 끝난다. 그런데 이게 ‘설계자가 꼼꼼하지 못해서’가 아니라, 요구사항·위험 분석·검증·변경 기록이 따로 놀아서인 경우가 대부분입니다. 제조업 직무별 업무 시리즈로, 오늘은 연구개발·제품설계 직무가 무엇을 하고 어떤 문서와 시스템을 쓰며 무엇으로 평가받는지 실무 순서로 정리합니다.
1. 설계가 늘 막판에 다시 고쳐지는 이유
설계 변경이 양산 직전에 몰리는 원인은 대개 이 넷으로 수렴합니다.
- 요구사항이 말로만 전달된다 — 영업이 받아 온 고객 요구가 사양서로 정리되지 않고 회의 메모로만 남아, 설계 도중에 “원래 이 조건이었다”는 말이 나온다.
- 위험 분석이 서류로 끝난다 — DFMEA를 고객 제출용으로 나중에 채우면, 정작 설계 단계에서 걸러야 할 고장이 시험이나 양산에서 드러난다.
- 만드는 사람의 의견이 늦게 들어온다 — 생산기술·금형·구매의 검토(DFM)가 도면이 거의 끝난 뒤에야 들어오니, 고칠 수 있는 범위가 이미 좁다.
- 도면·BOM 최신본이 여러 개다 — 메일과 공유 폴더에 판이 다른 도면이 돌아다니고, 설계 BOM과 생산 BOM이 맞지 않아 현장이 옛 판으로 만든다.
즉 연구개발·제품설계는 ‘도면을 더 잘 그리는’ 문제가 아니라 요구사항 정리·조기 검토·변경 통제의 문제입니다.
2. 설계가 보는 세 겹 — 무엇을·어떻게·만들 수 있는가
설계 업무를 ‘도면 작성’ 하나로 뭉뚱그리면 실패합니다. 질문이 다른 세 층으로 나눠야 합니다.
- 무엇을 만들 것인가(요구사항) — 고객·법규·사내 기준에서 나온 성능·크기·원가·일정 목표. 품질경영시스템 표준 ISO 9001:2015도 8.3항에서 설계·개발의 입력(요구사항)을 정하고 관리하도록 요구합니다.
- 어떻게 동작하게 할 것인가(설계·검증) — 구조·재질·공차를 정하고, 시제품과 시험으로 설계가 요구를 만족하는지 확인하는 층.
- 반복해서 만들 수 있는가(양산성) — 같은 품질로 같은 원가에 계속 만들 수 있는지 보는 층. 생산기술·품질과 함께 보는 영역이다.
자동차 부품 업계에서 쓰는 APQP(사전제품품질계획)도 이 흐름을 계획 수립, 제품 설계·개발, 공정 설계·개발, 제품·공정 유효성 확인, 피드백·시정조치의 다섯 단계로 나눕니다. 윗층(요구사항)이 흔들리면 아랫층을 아무리 다듬어도 소용없고, 아랫층(양산성)을 늦게 보면 윗층에서 정한 원가·일정이 무너집니다. 설계를 ‘그린 다음 넘기는 일’로 보면, 그 대가는 양산 직전의 설계 변경으로 돌아옵니다.
3. 연구개발·제품설계 실무 5단계 — 요구사항에서 양산 이관까지
설계 담당의 하루는 이 5단계가 과제 수만큼 겹쳐 돌아가는 일입니다. 단계를 건너뛰면 반드시 뒤 단계에서 되돌아옵니다.
- 요구사항 정리·개발 계획 — 고객 요구·법규·원가 목표를 사양서로 정리하고, 일정·단계별 관문(게이트)·담당을 정한다. 고객 목소리를 설계 특성으로 옮길 때는 QFD 같은 도구를 쓴다.
- 설계·위험 분석 — 3D CAD로 구조를 잡고 도면·BOM을 만든다. 동시에 DFMEA로 ‘어떻게 고장 날 수 있는가’를 따져 설계로 막는다. 자동차 업계 기준인 AIAG-VDA FMEA 핸드북(2019)은 7단계 절차와, 점수 곱(RPN) 대신 심각도를 먼저 보는 조치우선순위(AP)를 씁니다.
- 시제품 제작·검증 — 시제품을 만들어 치수·성능·내구·환경 시험을 하고 시험성적서로 남긴다. 공차가 쌓이는 부위는 공차 누적 계산으로 미리 확인한다.
- 설계검토(DR)·설계동결 — 생산기술·품질·구매·영업이 함께 도면과 시제품을 보고 양산성·원가·위험을 판정한다. 통과하면 설계를 동결하고 금형·설비 발주로 넘어간다.
- 양산 이관·설계변경 관리 — 시험 생산(파일럿)에서 나온 문제를 반영하고, 동결 이후 변경은 설계변경 요청·지시(ECR/ECO)로만 처리한다. 자동차 부품이면 고객에게 양산부품승인(PPAP) 자료를 제출하는데, 일반적으로 18개 요소로 구성되고 제출 수준은 고객이 정합니다.
한 주로 펼치면 리듬은 대개 이렇습니다.
- 매일 — 설계·도면 작업, 시험 결과 확인, 생산·품질에서 올라온 도면 문의 대응.
- 매주 — 과제별 일정 점검, 설계검토 회의, 설계변경 요청 검토.
- 매월 — 과제 단계 관문(게이트) 심사, 신규 과제 착수 검토, 원가 목표 대비 실적 점검.
쓰는 문서는 제품 사양서, 도면·BOM, DFMEA, 시험성적서, 설계검토 체크리스트, 설계변경 요청·지시서가 기본이고, 시스템은 3D CAD와 도면·BOM을 관리하는 PDM·PLM, ERP가 중심입니다. 회사가 기업부설연구소를 운영한다면 연구전담요원·연구시설 요건과 연구 기록 관리도 함께 챙깁니다(관련 법에 따라 한국산업기술진흥협회에 신고해 인정받는 제도). 문서 이름은 회사마다 달라도, 요구사항이 도면으로 내려가고 시험·현장의 결과가 다시 설계로 올라오는 순환이 끊기지 않는지가 핵심이다.
이 직무가 평가받는 숫자는 회사마다 조금씩 다르지만 대개 이렇습니다.
- 개발 일정 준수율 — 계획한 게이트 날짜를 지킨 과제 비율.
- 설계동결 이후 설계변경 건수 — 앞 단계 검증이 충분했는지를 보여 주는 숫자.
- 목표 원가 달성률 — 설계 단계에서 정한 목표 원가 대비 실제 원가.
- 시험 1차 합격률 — 시제품이 재설계 없이 시험을 통과한 비율.
- 양산 초기 불량 — 양산 이관 직후 설계 원인으로 생긴 불량·클레임.
4. 현장에서 자주 터지는 문제 4가지
① 부품은 다 규격 안인데 조립하면 안 맞는다 개별 공차만 보고 누적을 따지지 않은 경우다. 맞물리는 부위는 설계 단계에서 공차 누적을 계산하고, 문제가 되는 치수는 도면에 중요 특성으로 표시해 품질 관리 대상으로 넘긴다.
② 설계검토가 결재 절차로 끝난다 설계검토를 도면 다 그린 뒤 한 번, 통과 기준 없이 하는 경우다. 단계마다 체크리스트로 판정 기준을 정해 두고, 생산기술·금형·구매가 초기 단계부터 참여하게 한다. 지적 사항은 담당·기한을 붙여 다음 검토에서 종결 여부를 확인한다.
③ 현장이 옛 도면으로 만든다 설계변경이 메일로만 전달되고 적용 시점이 정해지지 않은 경우다. 변경은 ECO 한 장으로 영향 범위(재고·금형·협력사)와 적용 LOT를 정하고, 배포된 구판 도면은 회수한다.
④ 설계 BOM과 생산 BOM이 따로 논다 설계가 만든 BOM을 생산·구매가 엑셀로 옮겨 다시 쓰면서 어긋나는 경우다. 설계 BOM(EBOM)을 기준으로 생산 BOM(MBOM)을 만들고, 설계변경이 생기면 두 BOM이 함께 바뀌도록 한 곳에서 관리한다.
5. 개선 로드맵 — 수기 도면 관리에서 AI 설계 지원까지
설계 체계를 한 번에 바꿀 필요는 없습니다. 성숙도에 맞춰 단계적으로 올라가면 됩니다.
- 1단계 (표준화) — 사양서·도면 번호·판 관리 규칙, 설계검토 체크리스트, 설계변경 양식을 고정한다. 동결 이후 설계변경 건수를 세는 것도 이때 한다.
- 2단계 (연결) — 도면·BOM을 한 저장소(PDM)에 모으고, 설계변경이 구매·생산·품질에 같은 경로로 전달되게 한다. DFMEA 결과를 공정 FMEA·관리계획서로 이어 준다.
- 3단계 (자동화) — PLM과 ERP를 연동해 설계 BOM이 생산 BOM으로 자동 넘어가고, 설계변경 결재·배포·구판 회수가 시스템에서 처리되게 한다.
- 4단계 (지능화·AI) — 과거 설계·시험·불량 기록을 학습해 비슷한 설계의 고장 위험을 미리 알려 주고, 해석·시뮬레이션으로 시제품 횟수를 줄인다.
핵심은 1·2단계(최신 도면·BOM이 하나로 관리되는 상태) 없이 3·4단계(PLM 연동·AI 설계 지원)로 건너뛰면 반드시 실패한다는 점입니다. 어느 판이 최신인지 모르는 데이터로 시스템을 연결하면, 틀린 BOM이 더 빨리 현장까지 내려갑니다.
스마트팩토리·AI 시대의 연구개발·제품설계
제품 주기가 짧아지고 고객 요구가 다양해지면서, 설계가 다뤄야 할 변수는 성능을 넘어 원가·양산성·규제까지 늘어나고 있습니다. 도면을 빨리 그리는 것보다 요구사항부터 양산까지 설계 정보가 끊기지 않고 흐르는 체계를 갖추는 것이 경쟁력이 됩니다. AI가 설계를 바꾸는 지점도 결국 같습니다. 반복되는 도면 확인과 과거 사례 검색은 시스템이 맡고, 사람은 어떤 위험을 설계 단계에서 먼저 막을지를 판단합니다. 좋은 설계는 변경이 없는 설계가 아니라, 바꿔야 할 것을 가장 싸게 바꿀 수 있는 시점에 찾아내는 것에서 출발합니다.
CONTIS는 설계검토·설계변경 프로세스 표준화부터 PLM·ERP BOM 연동, 개발 프로세스 진단, 스마트팩토리 로드맵 수립까지 설계와 현장을 잇는 여정을 함께합니다. 연구개발 프로세스·스마트팩토리 진단이 필요하시면 문의해 주세요.