복합소재 마스터하기: 항공우주 OEM을 위한 효율적 생산 전략

상업용 항공기 수요 충족을 위한 생산 규모 확대 경쟁에서 '최고의 비행기'를 만드는 단일 방법은 없습니다. 항공우주 OEM들이 모든 소재·공정 옵션을 검토하면서 열경화성(TS), 열가소성 복합소재(TPC)뿐 아니라 드라이 탄소섬유 패브릭, 세라믹 매트릭스 복합소재(CMC) 등 다양한 선택지에서 혁신적 적용을 지속적으로 모색할 것입니다.

루빅스 큐브 같은 소재·공정 최적화

각 부품에 필요한 성능·품질을 최저 총취득비용(TCA)으로 구현할 최적의 소재·공정 조합을 찾는 것은 루빅스 큐브를 푸는 것과 같습니다. 각 공급망 파트너가 OEM과 협업해 큐브의 각 면을 정렬하며, 궁극적 목표는 안전하고 고성능이며 연비 효율적이고 쾌적한 항공기를 항공사에 제때 수익성 있게 인도하는 것입니다.

패러다임은 첨단 소재·제조 기술 진화에 따라 끊임없이 변화합니다. 날개, 동체, 스트링거, 내장 부품, 엔진 등 모든 항공기 부품마다 연쇄적 고려사항이 있습니다. 어떤 소재가 용도에 적합한가? 패드 플라이, 스풀 슬릿 테이프, 초핑 플레이크, 바이어스 플라이 등 어떻게 포맷할 것인가? 포맷된 소재와 호환되는 레이업 기술은? 핸드 레이업, 로봇 레이업(자동 테이프/섬유 배치), 프리폼, 폐쇄형 압축 몰딩 등?

각 소재·공정(M&P) 경로는 흥미로운 가능성을 제시합니다. CMC는 고온 용도에서 금속 대체 가능. 열가소성은 재활용성, 용접성, 빠른 공정, 소재 취급 용이성으로 큰 관심. 상온 안정적이며 열경화성 소재 대비 작업장 환경 오염 물질에 덜 민감. 드라이 패브릭도 냉장 보관 불필요, 추가 공정 옵션 제공. 물론 열경화성은 검증된 고품질·일관된 부품 성형 솔루션으로, 확립된 비용과 입증된 확장성을 제공합니다.

핵심 역량 활용

선택한 M&P 경로만큼 훌륭한 실행도 중요합니다. OOA(오토클레이브 외) 솔루션으로 사이클 타임을 단축해도 플라이가 누락되거나 순서가 틀리면 전체 공정을 재시작해야 하므로 소용없습니다. 각 공급망 파트너가 자신의 전문 역할과 핵심 역량에 집중하며, 그 역할이 최종 제품 목표 달성에 어떻게 기여하는지 이해할 때 모두 윈윈합니다.

예를 들어, 효과적인 포맷팅 파트너는 항공기 제조사나 티어 공급사 요구에 맞춰 다양한 소재를 커스터마이징해 제공하며, 내부 제작보다 더 나은 품질, 더 빠른 속도, 더 낮은 TCA를 달성합니다. 오늘날 이는 슬리팅, 스풀링, 나이프 커팅, 워터젯 커팅, 머시닝, 초핑, 프리폼 플라이 스태킹, 키팅 등 하류 자동·반자동·수동 제작 공정 대비 즉시 투입 가능한 포맷으로 소재를 공급하는 것을 포함합니다.

아웃소싱 제조 파트너는 OEM이 고량 양산 솔루션으로 스케일업 전 다양한 M&P 옵션을 실험하도록 돕습니다. 견고한 아웃소싱 포맷팅 인프라를 활용하면 항공기 제조사는 '체육관 멤버십'처럼 이론을 '운동'해보고, 기대에 미치지 않는 건 배제하고, 잘 되는 건 증폭시킬 수 있습니다. 자체 '체육관'이나 시험 시설을 구축하는 비용과 수고의 일부만으로 가능합니다.

OEM과 티어 공급사는 소재 정보 관리를 포맷팅 파트너에 아웃소싱할 수도 있습니다. 여기엔 벤더 관리 재고 프로그램용 예측 분석, 자동 프리프레그 아웃타임 추적·관리, 소재 시험·인증 데이터 관리가 포함됩니다.

장비·기술·인력에 투자해 이러한 역량을 갖춘 소재 포맷터는 공급망 파트너를 이런 책임에서 해방시켜, 그들이 핵심 역량에 자원을 집중하게 합니다. 항공기 설계·조립 혁신가들이 바로 그 일에 집중할 때, 차세대 항공우주 발전의 한계는 없습니다!

저자 소개

마이클 쿼리(Michael Quarrey)는 웹 인더스트리(Web Industries) 항공우주 운영 부문 부사장입니다. 30년 이상 고몰입·고성과 팀 구축 경영 경험을 가졌습니다. 다트머스 대학 시스템 다이내믹스 석사, 우스터 폴리테크닉 인스티튜트 컴퓨터 과학 학사. mquarrey@webindustries.com으로 연락 가능.

벤 윈터스(Ben Winters)는 웹 인더스트리 CAD 컷 서비스 총괄 매니저로 25년 이상 항공우주 고객과 협업해왔습니다. 웹 인더스트리는 항공우주 제조용 탄소섬유 복합소재 및 기타 소재 정밀 포맷터입니다. 윈터스와 웹 팀은 제품 개발 초기부터 OEM, 티어 공급사와 협력해 고객의 소재·장비·제조 공정 믹스에 최적화된 포맷팅 솔루션을 고안합니다. bwinters@webindustries.com으로 연락 가능.