Innovative & Sustainable Design

디자인 사고와 정보통신기술 중심의 제품 설계기술

“설계(Design)은 제품을 결정하고, 제조(Manufacturing)은 제품을 만든다”라는 관점에서 설계는 인간의 오감, 지능 및 노하우가 집약된 최첨단 분야입니다. 기존 제품의 답습이 아닌, 전혀 새로운 관점에서의 창의적이고 융합적인 신제품 개발은 더 이상 설명이 필요 없는 당연한 요구이며 권리 입니다.창의적이고 융합적이면서도 기술중심의 신제품 개발을 위해서 디자인 사고(Design Thinking)와 정보통신기술의 융합이 요구 됩니다. 디자인 사고는 제품개발 단계 뿐만 아니라, 제품기획, 마케팅, 서비스 등 전 과정에 걸쳐 디자이너들의 감수성과 사고방식을 적용하는 것으로써, 인간중심 (공감), 통합적 사고와 분산∙수렴 과정의 반복이 주요 원칙 입니다. 이러한 디자인 사고와 함께, 최근 상용화 단계에 접어든 사물인터넷, 웨어러블 디바이스, 빅데이터, 가상-물리 시스템 등의 정보통신기술을 활용하여 실제 구현가능하고 적용가능한 신제품 개발을 위한 설계 기법을 개발 합니다.

[참조] 조준동, 창의융합 프로젝트 아이디어북, 한빛아카데미

지속가능발전을 위한 친환경 설계기술과 적정기술

지속가능발전 (Sustainable Development)는 환경을 보호하고 빈곤을 구제하며, 장기적으로 성장을 이유로 단기적인 자연자원을 파괴하지 않는 경제적인 성장을 창출하기 위한 방법들의 집합으로 정의 됩니다. [Brundtland UN Report, 1987] 지속가능발전을 위해서는 제품측면에서의 친환 경설계(Eco-Design)와 적정기술의 개발이 필요 합니다. 친환경설계를 표현하는 용어로는 Environmentally-Conscious (Eco-) Design, Environmentally-Friendly Design, 에코디자인, 친환경 설계, 환경 감안 설계 등 이 있습니다. (본 홈페이지에서는 통칭하여 Eco-Design이라 함) Eco-Design은 제품의 수명주기 동안 환경영향을 최소화하거나 제거를 목표로 하는 제품 설계 방법입니다.

효과적인 Eco-Design은 제품의 품질과 비용을 유지 혹은 향상함과 동시에 환경영향을 감소시키는 것입니다.Eco-Design은 제조업체의전통적인 관심영역인 생산과 유통 뿐만 아니라 제품의 전 수명주기를 관심영역으로 확장시키고 기존의 제품개발과정과 전과정평가 (LCA)의 통합을 통한 환경관점에서의 제품 성능 및 역량을 측정하고 분석하여 환경관점에서의 최적화를 달성하는 것이 핵심입니다. 전과정평가를 통한 Eco-Design을 실시함으로써, 환경마케팅 (기업환경성과 평가, 친환경인증, 친환경라벨 등을 통한 지속가능기업 실현), 프로 세스 환경 영향 진단과 개선 (공정, 운송, 보관, 폐기 등 제품 수명주기에서 발생하는 환경영향에 대한 진단과 개선), 친환경 소재 및 부품 선택 (복수개의 소재 및 부품 선택시 보다 친환경적인 소재와 부품 선택)과 정부의 세제 지원 및 각종 혜택을 달성할 수 있습니다.

이를 위한 하나의 공학적 해결책으로써, 빅데이터 애널리틱스와 전과정평가 융합의 에코디자인 솔루션 개발이 필요 합니다. 이는 전세계적으로 강화되고 있는 환경규제 특히 유럽의 ErP 지침의 준수를 목적으로 함에 있습니다. ErP (Energy-related Products)란, 2009년 유럽연합(EU)의 에너지 사용제품의 친환경 설계의무지침으로써, 에너지 사용 제품의 설계, 생산, 사용 및 재활용에이르기까지 환경친화적 제품을 만들기 위한 설계의무 지침입니다. 유럽에 수입⋅판매되는 에너지 사용 제품 (작동을 위해 에너지원 을 사용하는 제품, 공작기계와 같은 산업재도 포함)에 적용되며, 최소 요구사항 불충족시 수입⋅판매 제한이 발생 합니다. ErP의 요구사항 충족시 ,유럽통합인증마크 (CE Mark) 부여 합니다.

Eco-Design을 위해 전과정평가가 많이 활용되나, 기존 방식은 많은 시간과 비용이 소요되는 정적인 방법이며, 이로 인하여 제품군 중에서 한 제품에만 선별을 실시 합니다. 또한, 사용단계의 에너지 사용량은 일관된 가정에 의해 적용되어 정확한 결과도출이 어려우며, 지역⋅사용목적 과 관계없는 동일한 결과가 출력되는 한계가 존재합니다. 다양한 지역에 판매된 다양한 종류의 제품들로부터 실제 사용된 에너지 데이터의 수집 및 분석을 통하여 지역별⋅종류별 맞춤형 전과정평가를 동적으로 실시하는 에코디자인 지원 솔루션(S/W + H/W) 개발이 필요 합니다. 사용단계의 온라인 전과정평가를 통하여 에너지 사용에 따른 탄소발생의 주요 원인진단 및 개선을 실시하여 공작기계의 에코디자인을 수행 합니다. 이를 온라인상에서 실시함으로써, 소요시간 단축 및 정확성 향상을 달성 합니다. 나아가, 에너지 사용량 기반의 탄소 모니터링, 진단 , 예측 및 최적화 컨설팅 서비스모델 창출로 연계 합니다. 사용중 에너지 데이터는 대량으로, 실시간으로 발생하므로, 스트리밍 방식의 효율적 데이터 처리 기술이 요구됩니다.. 그리고, 데이터 기반의 진단, 예측및 최적화 모델의 개발이 요구되고, 사용자 친화적인 분석결과 출력이 요구 되므로, 빅데이터 애널리틱스 기술과의 융합이 필요 합니다. 에너지 데이터의 원활하고 왜곡없는 수집을 위해서는 다양한 기계로부터 원시자료(Raw data) 수집을 위한 사물인터넷 기반 데이터 수집장치와 표준기반 데이터 인터페이스 (예. MTConnect)기술과의 융합이 필요합니다. 한편, 적정기술이란 기술이 사용되는 사회 공동체의 정치적, 문화적, 환경적 조건을 고려해 해당 지역에서 지속적인 생산과 소비가 가능하도록 만들어진 기술로, 인간의 삶의 질을 궁극적으로 향상시킬 수 있는 기술 입니다. 적정기술은 착한 기술의 결과물로 활용되어야 하며, 적정기술의 착한 보급은 지속가능한 발전을 위한 궁극의 역량 입니다. 이를 위하여, 학생들의 캡스톤 디자인을 활용하여 적정기술을 개발하고자 함에 있습니다.

[참조]

• Karl T. Ulrich & Steven D. Eppinger, Product Design and Development, McGraw-Hill, 5^th edition, 2011
• 김정태, 홍성욱, 적정기술이란 무엇인가, 국경없는 과학기술자회, 2014