제너레이티브 디자인, 슈퍼카 BAC 모노(Mono)로 미래를 향해 가속 페달 밟는다

자동차를 더 빠르게 만들 수 있는 가장 효과적인 방법은 무엇일까? 무게를 반으로 확 줄이면 된다.

BAC 모노(Mono)는 군더더기 없는 디자인을 자랑하며, 합법적으로 일반 도로 주행이 가능한 슈퍼카다. 무게는 토요타 코롤라(Corolla)의 절반도 안 되는 570kg 정도다. 내부는 1인승으로 축소시켜 초경량의 탄소 섬유 섀시로 구성했다. 영국 리버풀의 BAC 이노베이션 센터(Innovation Centre)에서 공개된 모노의 최신 모델은 무게 대비 강도의 비율을 최대화하는 제너레이티브 디자인의 소프트웨어로 만든 휠을 장착했는데, 추가로 4.8kg을 줄일 수 있었다. 이 중량 추가 감소는 자동차의 성능과 외관을 극적으로 변화시키며 자동차 설계와 제조에 혁명을 일으킬 수 있었다.

리버풀에 위치한 브릭스 오토모티브 컴퍼니(Briggs Automotive Company, BAC)가 설계 및 제조한 매끈한 레이싱카 BAC 모노는 기본 보행자 및 안전 보호법을 충족시키며 일반 도로에서도 주행 가능하다. 4기통, 2.3리터의 터보 엔진으로 332마력을 낼 수 있는데, 이 같은 스펙으로 봤을 때 그리 강력해 보이지 않을 수 있다. 그러나 BAC 모노의 유연한 차대로 시속 0마일에서 60마일까지 도달하는 데 2.6초밖에 걸리지 않고, 최고 속도는 무려 시속 170마일(약 270km/h)이다. 자동차 전문가들은 BAC 모노의 즉각적인 변속 및 급가속 능력, 절정에 다른 고카트(go-kart)와도 같은 민첩성과 조종성에 대해 극찬한다.

BAC 모노 한 대는 약 25만 달러다. 이안 브릭스(Ian Briggs)는 “우리는 적은 물량을 고가에 판매하고 있기 때문에, 더 많은 비용이 요구되는 작업을 부담할 수 있는 첫 회사 중 하나다”라고 말했다. 그는 BAC의 공동 창립자이자 디자인 디렉터로, 형제 닐 브릭스(Neill Briggs)와 함께 회사를 세웠다.

이는 새로운 패브리케이션 공법, 즉 3D프린팅을 의미한다. BAC 모노의 새 모델에서는 헤드라이트, 사이드 미러, 후미등 케이스를 비롯한40여 개가 넘는 부품들을 3D 프린팅했다. 또 가벼우면서도 튼튼하고 열 내구성이 강한 것으로 알려져 있는 그래핀을 강화한 탄소 섬유로 다수의 패널을 만들었다.

무게 감량을 가장 중요시 여겼던 BAC은 휠 제작에 오토데스크Fusion 360(퓨전360)의 제너레이티브 디자인을 사용했다. 제너레이티브 디자인은 알고리즘에 의한 사물 디자인에 머신 러닝과 클라우드 컴퓨팅을 적용하고, 이에 따른 완성 제품은 최고의 무게 대비 강도 비율을 갖추게 된다. 설계자들은 BAC 모노 휠을 만들기 위해 성능 제약 조건은 각각 휠이 견뎌야 할 무게로, 소재는 알루미늄, 그리고 패브리케이션 공법은 비용 절감을 위해 5축 CNC밀링(CNC milling )으로 구체화시켰다. Fusion 360은 이러한 데이터 포인트들로부터 설계자들이 선택할 반복 항목들을 거의 무제한으로 생성해내고, 다양한 솔루션을 탐색할 수 있게 해 결국 더 나은 결과로 이끈다.

그러나 설계 미학 역시 큰 제약이었다. BAC는 경량를 통한 설계의 진화와 더불어 디자인에서 브랜드도 표현하고 싶었기 때문이다. 이것은 BAC가 바라는 미학과 브랜드 정체성에 부합하기 위해 소재에 있어서 제한이 있었음을 의미한다.

3D 프린팅과 제너레이티브 디자인은 맞춤형 제품을 전문으로 하는 소규모 자동차 회사의 핵심 가치인 커스터마이제이션(주문 생산, customization)이 쉽게 이뤄질 수 있도록 한다. 이안 디렉터는 “우리는 소규모 기업으로, 연간 30, 40, 50개의 부품만 생산하기 때문에 다른 제조업체를 위해 수천 개의 부품을 만드는 툴에는 투자를 아끼는 편이다”라고 설명했다. 그는 이어 “이는 결국 우리에게 다른 대량 제조업체보다 더 쉽게 기회의 문을 열어준다. 3D프린팅은 우리가 하나만 만들 수 있도록 해준다. 좌석은 고객에 맞춰 만들어지고, 운전대도 그들만을 위해 제작되며, 페달도 마찬가지다. 모든 것이 유일하다. 고객들의 이름과 이니셜을 부품에 새길 수도 있다. 우리 고객들은 하나뿐인 고가의 특별한 차를 구매하는 것이다. 그들은 제너레이티브 디자인과 같은 최신 기술이 활용되는 것을 기대하고 있다”고 말했다.

제너레이티브 디자인과 3D 프린팅은 서로 윈윈(Win-win)이다. 이 피드백 회로가 패브리케이션을 비현실적으로 만들더라도 말이다. 가장 무한한 예를 들자면, 제너레이티브 디자인 제품은 살과 힘줄을 닮았다. 직각의 기하학적 구조로 여겨지는 모든 것들이 사라지는 것이다. 이안 디렉터는 “제너레이티브 디자인이 하는 일에 어떤 제한도 두지 않는다면, 결국 3D프린팅만이 가능한 구조가 될 것이다”라고 말했다. 또한 그는 “가격이 하락함에 따라 제너레이티브 디자인 도입은 늘고, 이 기술이 적용된 솔루션도 더 많이 볼 수 있게 될 것이다”라고 전했다.

신형 모노 휠 제작은 소규모 대량생산과 같았고, 그래서 기존 프로세스로 제조하면 비용적인 혜택이 있다. 그렇게 BAC는 제너레이티브 디자인 프로세스에 제약들을 두어 3D프린팅한 휠의 제조 비용 문제는 줄이고자 했다. 한 세트를 제작하는 데 있어 수만 달러가 들기 때문이다. 대신 BAC는 한도를 정하여 5축 CNC밀이 각각의 휠을 제조하도록 했는데, 이는 3축 기계로 만들어진 이전 버전 모노의 휠보다 더 많은 가능성들을 열어준다. 신형 휠은 표준 휠보다 35% 더 가벼운 2.2kg에 불과하다.

새로운 휠에서는 스포크와 앵커 포인트 크기 및 부피가 축소되었고, 오각형 모양의 스포크를 늘이고 펴서 직선과 곡선이 이음새 없이 매끄럽게 융합된 기하학적 구조가 되도록 했다. 차축에 연결되는 원형 커플러에는 구멍이 추가적으로 뚫려 있어 바이오모픽(biomorphic) 벌집 질감을 자아낸다.

다른 자동차 제조사들이 휠 제작에서 제너레이티브 디자인과 위상최적화 기법을 실험해온 반면, BAC모노는 제너레이티브 디자인에 일반적으로 쓰이는 바이오모픽 디자인 언어에 완벽하게 미학적으로 부합한다. 지면에서 낮게 움직이며 귀상어나 가오리를 연상시키는 외관을 가지고, 다듬어져 흐르는 듯 유연한 차대는 차 후면으로 갈수록 밖으로 노출되어 있는 기계 부품들로 이어진다. 제너레이티브 디자인의 결합논리는 패밀리 세단이나 크로스오버 SUV보다 여기에 더 잘 들어맞는다.

BAC 모노의 휠에는 아직 가장 혁신적인 기술의 역동적 유동성은 없다. 하지만 휠 설계가 초고효율의 생물학적 섬유 패턴을 중심으로 하고 있어 그 궤도는 분명하다고 할 수 있다. 또한 제너레이티브 디자인을 모든 자동차 제조사와 카풀 시장에서 적용하면, 연료 효율성을 높이는 경량화 및 재료의 경제적인 효과로 자동차들이 궁극적으로 탄소 배출과 기후 변화에 끼치는 영향까지 줄일 수 있다.

그것이 BAC가 추구하는 바다. 제너레이티브 디자인은 금속 자동차 부품에 가장 낙관적인 미래를 약속하고, BAC는 자동차를 바이오틱 금속으로 제조하는데 있어 현가장치 및 차대 구성요소들을 그 다음으로 보고 있다. BAC의 공동 창립자이자 제품개발 디렉터인 닐 브릭스는 “우리의 미래 제품 개발에 있어서 제너레이티브 디자인 단계를 총 3, 4단계로 봤을 때, 휠은 그 첫 단계다”라고 말했다.

이안 디렉터는 “모노에는 3축 혹은 5축 밀링 머신으로 제조한 알루미늄 부품 400개가 있다”며, “이 부품들 중에서 어떤 것이든 제너레이티브 디자인으로 갈 수 있고, 적당한 가격과 경량화를 목표로 할 것이다. 우리는 이미 그 부품들을 밀링 공법으로 제작하고 있고, 제너레이티브 디자인으로 그 과정을 좀 더 늘리는 것이 무게를 줄이는데 있어서 논리적인 출발점이 될 것이다. 설계를 최적화하고 무게를 줄이면서도 이전과 같은 방식을 쓸 수 있다면, 비용과 무게 감량 측면에서 높은 가치가 있다. 이것은 현 시점에서도 실용적으로 보인다”고 강조했다.