차세대 제작 워크플로 분석: River City Metal Fabrication이 Artec Leo를 활용해 현장에서 정밀한 측량을 수행하는 방법

중공업 분야에서는 그 어느 분야보다 정밀도가 중요하며, 이를 구현하는 것은 다소 어려운 난제일 수 있습니다. 제철소나 정유소와 같은 시설에서는 덕트 시스템, 슈트, 호퍼, 공급 빈 등은 현장 개조, 수리 및 임시방편적 조치로 인해 시간이 지남에 따라 종종 변경됩니다. 그 결과, 원래 도면과 거의 일치하지 않는 인프라가 만들어집니다. 이러한 부품을 교체하거나 개조해야 하는 제작업체의 경우, 이러한 불일치로 인해 비용이 많이 들고 수리하는 데 시간이 걸리는 문제가 발생할 수 있습니다.

지속적인 기준 강화에 주도적 역할

이는 루이지애나주 배턴루지에 본사를 둔 가족 경영 금속 제작 기업인 River City Metal Fabrication이 해결해야 했던 유형의 과제였습니다. 직원들의 총경력이 1세기가 넘는 이 회사는 이를 바탕으로 주목할 만한 명성을 쌓아왔습니다. 이 회사는 상업 및 산업 분야 고객에게 최고 품질의 금속 가공 서비스를 제공하는 것으로 유명했기 때문에 실제 현장의 상황을 정확히 반영한 현장 측정이 필수적이었습니다.

이 회사의 부사장인 Candace Forbes는 더욱 적극적인 리더십 역할을 맡기 시작하면서 곧바로 이 문제에 직면하게 되었습니다. Forbes와 그녀의 팀이 담당한 프로젝트 중 상당수는 Nucor가 운영하는 인근 제철소를 비롯한 복잡한 산업 플랜트 내부에서 교체용 덕트나 구조용 금속 부품을 제작하는 작업이었습니다.

Forbes는 "덕트와 슈트는 현장에서 수없이 많이 절단되었습니다. 기본적으로 엉망으로 절단되어 정확한 치수를 측정할 수 없었습니다.”라고 말했습니다.

팀은 3D 스캐닝을 도입하기 전에는 전적으로 전통적인 측정 방식만 사용했습니다. 단순한 프로젝트의 경우 이 방식이 통했지만, 부식이나 불규칙한 개조, 숨겨진 요소가 있는 복잡한 시스템에는 이 방식은 한계가 있었습니다. 육안 추정, 수기 기록, 줄자 사용 같은 기존의 측정 방법은 신뢰도가 낮아 작업장에서 제작된 부품을 현장에서 설치할 때 재가공해야 하는 문제가 자주 발생했습니다.

이러한 사실을 인지한 그녀는 3D 스캐닝을 고려하게 되었습니다.

문제를 해결해 줄 최적의 장비

Forbes는 3D 스캐닝 기술을 연구하는 데 거의 1년을 투자했습니다. 디지털 엔지니어링 분야가 아닌 제조 분야에서 경력을 쌓은 그녀는 실용적인 관점에서 이 과정을 바라보았습니다. 즉, 열악한 산업 환경에서도 스캐너가 안정적으로 작동해야 했습니다.  청결한 실험실과 달리 제철소는 먼지가 많고 더우며, 무거운 장비가 가득하고, 종종 좁거나 높은 곳에 있습니다.

Forbes는 연구 과정에서 스캔을 시작하기 전에 표적, 노트북, 그리고 복잡한 설정 과정이 필요한 시스템을 포함해 다양한 휴대용 스캐너를 평가해 보았습니다. 심지어 영업 담당자가 Nucor 현장을 직접 방문해 시연해 보이기도 했지만, 시연 과정에서 Forbes가 애초에 피하고 싶었던 주요 문제가 금방 드러났습니다.

모든 설정을 완료하는 데 약 45분이 걸렸는데, 이는 분주한 산업 시설에서는 도저히 실용적이지 않았습니다. 팀에 필요한 것은 현장에서 빠르게 작동하고, 휴대하기 쉬우며, 조작이 간편한 스캐너였습니다. 바로 이때, 온보드 처리 기능과 내장 터치스크린을 탑재한 완전 무선 방식의 3D 스캐너 Artec Leo를 알게 되었습니다.

이미지 제공: Candace Forbes

Artec Leo의 무선 설계 방식은 Forbes가 지적했던 대부분의 문제를 해결해 주었습니다. 외부 마커나 표적이 필요 없어서 접근하기 어려운 곳에 참조 스티커를 부착할 필요가 없었습니다. 데이터를 스캐너 내부에 저장할 수도 있었습니다. 배터리로 작동하기 때문에, 별도의 장비 없이 케이블에 방해받지 않고 플랜트 내 어디에서나 사용할 수 있었습니다.

Forbes는 결국 미국의 Artec 3D 앰배서더인 Digitize Designs를 통해 Leo를 구입했습니다. Bo Helmrich와의 협력을 통해 팀은 올바른 결정을 내리고 새로운 기술을 도입할 수 있었으며, 이 선택은 혁신적인 결과를 가져왔습니다.

Forbes는 “저는 미국 최대 철강 생산 기업인 Nucor Steel의 프로젝트를 지원하기 위해 특별히 Artec 3D 스캐너를 구입했습니다. 이 스캐너를 통해 누출을 감지하고, 재료의 마모 상태를 확인하고, 복잡한 형상을 캡처하며, 치수를 검증하고, 제작 워크플로를 간소화할 수 있기 때문에 Nucor는 정확하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 서비스를 받을 수 있게 되었습니다."라고 말했습니다.

현장에서 작업

River City Metal Fabrication)에서는 스캔 작업을 현장에서 직접 합니다. Forbes는 일반적으로 Artec Leo를 가지고 플랜트를 방문하여 교체나 개조가 필요한 장비를 캡처합니다. 대부분의 프로젝트는 덕트, 슈트, 호퍼, 피더 빈, 플랜지 등 복잡한 부품을 디지털화하는 작업이 필요합니다. 이러한 모든 구조물은 기존 방식으로는 정확하게 측정하기가 상당히 어려울 수 있습니다.

Forbes는 Leo를 사용할 때 스캐너 전원을 켜고 마치 동영상을 촬영하듯이 객체의 형상을 캡처합니다. Leo의 가장 큰 장점 중 하나는 속도입니다. 터치스크린을 통해 실시간 피드백을 제공하는 Leo는 스캔 품질을 표시하고 사용자가 적절한 거리를 유지할 수 있게 해 줍니다.

대칭 부품의 경우, 객체 전체를 스캔하는 데 시간을 소모할 필요조차 없습니다. 한쪽 절반을 디지털화한 후, 데이터를 팀의 CAD 전문가에게 보내면, 전문가는 나중에 데이터를 기반으로 전체 모델을 구축할 수 있습니다. 이러한 접근 방식을 통해 현장에서 소요되는 스캔 시간을 단축하면서도 제작에 필요한 초정밀 데이터를 확보할 수 있습니다.

이미지 제공: Candace Forbes

Leo는 Nucor 제철소에서 광범위하게 활용되고 있으며, Forbes는 이곳에서 개별 플랜지부터 대형 산업용 덕트 구간에 이르기까지 모든 것을 스캔합니다. 한 프로젝트에서 그녀는 시설 내 여러 층에 걸쳐 거의 122미터에 달하는 거대한 슈트 시스템을 스캔했습니다. Forbes는 “6개 층에 걸쳐 슈트 시스템을 스캔했습니다. 그런 다음 모든 데이터를 합쳤습니다."라고 말했습니다. 이처럼 복잡한 산업 환경에도 불구하고 스캐너의 성능은 놀라울 정도로 안정적이고 신뢰할 수 있었습니다.

처리에서 제작까지

필요한 모든 데이터를 수집하면 워크플로의 다음 단계가 시작됩니다. Forbes는 Artec Studio에서 초기 처리를 수행해 스캔 데이터를 정리·정렬한 뒤 메시를 생성합니다. 다단계 슈트 시스템과 같은 대규모 프로젝트의 경우, 여러 스캔 섹션을 병합하여 완전한 3D 모델을 만듭니다. 다행히 Artec Studio는 방대한 데이터 세트도 손쉽게 처리합니다.

Artec Studio에서의 처리가 완료되면 파일을 내보내 River City의 CAD 엔지니어와 공유합니다. 데이터 세트 용량이 큰 경우, 팀은 ShareFile을 사용하여 현장에서 사무실로 데이터를 전송할 수 있습니다. 프로젝트에 따라 그 후 워크플로는 Geomagic이나 SolidWorks에서 계속 진행할 수 있습니다.

Geomagic은 주로 스캔 데이터를 활용 가능한 표면 및 참조 형상으로 변환하는 리버스 엔지니어링 작업에 사용되지만, 완성된 디지털 트윈은 SolidWorks로 가져와 제작 준비가 완료된 설계를 생성할 수 있습니다. 이러한 모든 도구가 원활하게 통합되어 3D 모델이 완성되면, River City의 제작팀은 설치 시 정확하게 들어맞을 것이라는 확신을 가지고 부품을 생산할 수 있습니다.

결과는? 향상된 정확도, 단축된 처리 시간

River City Metal Fabrication의 경우, 3D 스캐닝 도입으로 프로젝트 수행 방식이 바뀌었습니다. River City 팀은 이제 대략적인 측정값에 의존하거나 현장을 반복적으로 찾을 필요가 없어졌으며, 기존 장비의 정밀한 디지털 트윈을 활용해 작업합니다. 이 팀이 도입한 워크플로는 처리 시간을 단축하고 협업 효율을 크게 높여, 제작, 재작업 및 설치 과정에서 발생하는 정확도 문제를 최소화합니다.

하지만 Forbes에게 있어 이점은 단순히 효율성 그 이상입니다. 그녀는 전체 워크플로에서 크게 만족하고 있습니다. 제작 현장에서 작업하며 Forbes는 기존 장비를 스캔하고 교체용 부품을 설계하는 것부터 부품 제작, 그리고 마침내 설치가 완료되는 모습까지 프로젝트의 전체 수명 주기가 어떻게 전개되는지 지켜볼 수 있습니다.

고객들도 그 차이를 알아차립니다. 이러한 신뢰성과 정밀성을 바탕으로 River City의 업무는 가장 까다로운 산업 분야의 고객들에게 깊은 인상을 남겼습니다. Forbes는 “Nucor의 직원들은 정말 훌륭한 파트너였습니다. 그들은 제가 좋은 성과를 낼 것이라고 믿어주었고, 그 신뢰 덕분에 저는 계속해서 기준을 높여나갈 수 있었습니다. 이 업계에서 여성으로 일한다는 것은 어려울 수 있지만, 선입견이 아닌 능력을 인정해 주는 팀과 함께 일할 때 모든 것이 달라집니다.”라고 말했습니다.

다음 장을 이끄는 여성

Forbes의 리더십 아래, River City Metal Fabrication은 까다로운 산업 환경 속에서도 올바른 결정과 새로운 시각이 산업 전체를 발전시킬 수 있음을 증명하고 있습니다. 여성 리더가 여전히 드문 이 업계에서 Forbes는 정말 놀라운 성과를 내고 있습니다. 가업 내 기술적 변화를 주도하는 것은 물론, 적절한 기술과 결합된 결단력이 현대 금속 가공 분야에서 어떻게 가능성을 재정의하는지 보여주고 있습니다.