NASA 화성 로버 미션: 스마트 제조 핵심 통찰

NASA가 2월 또 다른 로버를 화성에 착륙시켰습니다. 애덤 스텔츠너(Adam Steltzner)의 작업과 리더십 덕분입니다. SME Smart Manufacturing이 그가 미국 조 바이든(Joe Biden) 대통령과 통화를 막 끝냈을 때 인터뷰했습니다.

애덤, 퍼서비어런스(Perseverance) 미션 준비에서 배운 가장 흥미로운 것들은 무엇입니까?

첫째, 홈 오피스에서 엄청나게 많은 일을 할 수 있습니다. 둘째, 홈 오피스에 무엇이 잘못되어 있고 무엇을 할 수 있는지 많은 것들이 있습니다. 셋째, 헌신적인 개인 팀이 정말로 웅크리고 일을 마무리 짓도록 밀어붙일 수 있습니다. 팬데믹이 닥쳤을 때 발사까지 못 갈까 걱정했는데, 우리는 했습니다. 착륙 후, 우리의 계획이 정확히 맞았다는 것을 알게 되었습니다. 착륙 과정에서 많은 비디오를 돌려받았습니다. 우리가 이전에 본 적 없는 것들을 볼 수 있었고, 우리가 상상했던 것과 매우 비슷해 보였습니다. 그것도 매우 보람찼습니다.

스마트 제조 없이 미션이 성공했을까요?

절대 아닙니다. 우리가 제조 역량을 높여야 할 곳이 온통 있습니다. 가장 눈에 띄게는 적층 작업을 하는 곳들, 일부 전자 장비 노력들. 인저뉴이티(Ingenuity) 헬리콥터에서 우리는 상용 휴대폰 기술에서 나온 부품들을 활용하는데, 그것들은 효율성과 처리량을 위해 스마트 제조되었습니다. 스마트 제조는 매우 중요합니다. '스마트'함의 일부입니다.

적층 제조가 맡은 역할에 대해 더 말씀해 주십시오.

우주선엔 그냥 좋은 의미가 없는 여러 부품들이 있습니다. 설계가 형태, 기하학에 의해 주도됩니다. 좋은 예가 우리 카메라용 캘리브레이션 타겟들입니다. 티타늄으로 만들고 싶지만, 단일 모놀리식 단조에서 뚫어낼 필요는 없습니다. 기계적 특성이 필요 없기 때문입니다. 그래서 적층 접근법이 훌륭한 솔루션입니다.

우리는 여전히 적층 기술로 전환 중입니다. 우리가 만드는 것들은 강도-중량 비율이 높아야 하고, 신뢰할 수 있고 검증 가능한 강도-중량 비율이 높아야 합니다. 그래서 우리가 적층 요소의 기계적 특성을 더 확실하게 만드는 법을 배울 때 그 영역에서의 응용을 기대하고 있습니다.

검증 가능한 강도-중량 비율이 가장 중요한 것 중 하나이기 때문입니까?

네. 그리고 어떤 것을 빼기 가공(subtractive machining)해서는 거기서 얻을 수 있는 모든 재료를 얻을 수 없는 경우가 있습니다. 적층 접근법으로 올바른 위치에 올바른 양의 재료가 있는 것을 얻을 수 있습니다. 그건 우리에게 큰 보너스입니다.

이런 임무에서 몇 파운드 차이가 얼마나 큰 차이를 만드나요?

질량이 우리에게 비용을 들이게 하는 것에 대해 생각하는 방법은 여러 가지입니다. 어느 수준에서 이렇게 말할 수 있습니다: 발사체에 약 2억 달러를 썼습니다. 그리고 화성 표면에 1,000kg 조금 넘는 1,025kg의 로버를 올렸습니다. 킬로당 꽤 많은 달러입니다. 그래서 모든 킬로가 중요합니다.

그게 정의조차 못 합니다. 우리는 화성 표면에 특정 양의 물질, 특정 양의 질량만 전달할 수 있기 때문입니다. 만약 우리가 100kg 초과였다면 일을 해낼 수 없었을 겁니다. 그래서 질량이 최우선입니다. 로켓 방정식은 가혹한 주인입니다. 로켓 꼭대기에 있는 페이로드(우리가 만든 것)가 가능한 가장 작고 가벼운 것이 되라고 요구합니다.

카메라와 작동하는 회로 기판이 중요했다는 걸 이해합니다. 그리고 템포 오토메이션(Tempo Automation)이 생산 전 보드를 시뮬레이션했다는 얘기를 들었습니다. 왜 좋은 아이디어였나요?

우리가 만들고 조립할 것이 일을 해낼지 이해할 필요가 있습니다. 우리는 슬프게도 일부 매우 구식 납땜 인두와 흰색 와이어를 포함해 다양한 방식으로 제조합니다. 하지만 우리 설계가 생존 가능하고 요구사항을 충족할지 이해해야 합니다. 펜과 종이부터 현대적 스마트 제조 기술(회로 시뮬레이션 포함)까지 우리가 하는 모든 것은 우리가 이걸 조립하면 일을 해낼지 아는 데 필수적입니다.

퍼서비어런스에서 나온 다른 스마트 제조 발전은 무엇입니까?

우리는 많은 벤더 소싱 서브어셈블리를 사용합니다. 인저뉴이티 헬리콥터, 진입 및 착륙용 카메라 시스템, 심지어 우리 기기 일부 내에서도요. 그리고 그 모든 것들이 우리 비용과 일정을 맞추기 위해 다양한 스마트 제조 기술을 사용합니다.

우리는 또한 지상 소비자 전자제품을 새로운 방식으로 활용할 기회를 점점 더 찾고 있습니다. 다중 투표(multi-voting)처럼, 방사선 내성 문제, 일시적 단일 이벤트 업셋(single-event upsets)을 피하기 위해.

그래서 우리는 지상 애플리케이션을 위해 제조된 소재들에 점점 더 의존하고 있습니다. 그리고 그 제조 스트림들은 지상 애플리케이션이 매우 경쟁적이기 때문에 스마트 제조 기술을 많이 사용합니다.

우리는 그 소재들을 좋아합니다. 신뢰성을 매우 잘 이해하니까요.

우리는 퀄컴(Qualcomm)의 스냅드래곤(Snapdragon) 칩을 휴대폰에서 사용합니다. 그게 수백만 대 휴대폰에 나갔습니다. 맞춤형으로 만들 때 시간이나 단위로 그런 테스트 프로그램을 사는 건 매우 어렵습니다. 미래에는 우리가 다른 제조 스트림들로 뻗어나가는 것을 보게 될 겁니다. 그들 자체가 스마트 제조 기술의 핵심 사용자인 제조 스트림들로요.

그래서 교훈이 양방향으로 흐를까요?

그렇게 생각합니다. 응용 sentido에서, 사람들은 우리 크고 뚱뚱한 로버처럼 아름답고 장엄한 것에 스마트 제조를 적용하는 새로운 방식들을 보게 됩니다.

애덤, 미션에 대해 더 덧붙이고 싶은 게 있습니까?

우리는 우주선 개발에서 스마트 제조 기술의 새로운 응용을 계속 찾고 있습니다. 각 연속 미션마다 스마트 제조 기술의 포함이 더 늘어날 것으로 생각합니다. 가장 눈에 띄게는 기계적 빌드와 적층 제조에서요. 그래서 우리는 기대하고 미래를 고대합니다.