중소기업 기술 강화를 위한 스마트 충전기 디자인개발에 관한 연구
Study on the Development of Smart Charger Design for Strengthening Technology of Small and Medium Technology
윤명한
건국대학교 디자인대학 산업디자인전공 Myung-Han Yoon([email protected])
요약
본 연구는 우리나라 에너지 절감 기술 개발이 절실히 요구되어지고 있으며 에너지 효율성 개선을 통해 환경부하를 최소화하여 경제적 원/부자재 절감으로 이어질 수 있도록 지역 중소기업의 핵심 신기술을 배경 으로 외관디자인개발을 진행하고 기술에 대하여 특허 범위를 확대 강화하고 디자인권리를 확보함으로써 경 쟁사의 침해를 피해 강소기업 설장의 발판이 되는 개발연구이다. 유형의 제품과 무형의 기술을 통합한 기술 -디자인융합을 통해 기업에 대한 진단 분석을 진행하고 핵심기술에 대한 분석 평가를 진행하여 권리범위를 진단하고 디자인개발을 통해 신기술에 대한 권리범위와 디자인권리를 확대 및 권리침해를 예방하고 디자인 개발 이후 기업의 기술성장에 대한 분석에 그 목적이 있다. 기술-디자인융합을 통해 핵심기술에 대한 권리 범위를 넓히고 기업의 제품을 디자인 개발하여 기업의 가치를 높이고 기업 핵심기술과 디자인에 대한 개발 로 권리를 강화하고 역량기업으로 성장할 수 있도록 진행하고자 한다.
■ 중심어 :∣지식재산권∣개발디자인∣디자인권리∣글로벌기업∣
Abstract
This study, energy saving technology development is desperately needed and the energy efficiency through improved environmental impact by minimizing economic raw materials and subsidiary materials can lead to reductions in local Small Business at the heart of the new technology in the background, product design and development. That's about technology, strengthen and broaden the design patent right infringement of its competitors by gaining a global corporate foundation of development research. In order for companies to develop diagnostic analysis and key technology analysis and evaluation of progress on the scope of rights through the development of new technologies to diagnose and design rights and the extent and design rights infringement and design development since the company's growth analysis. Integration of the design development and the core technologies of the company will be the core of national industrial competitiveness of small businesses and by securing and creating the knowledge-based rights, fusion link that can grow into compatibility business is much more need in a difficult economy.
■ keyword :∣Intellectual Property Rights∣Development Design∣Design Rights∣Global Company∣
접수일자 : 2018년 05월 03일 수정일자 : 2018년 06월 18일
심사완료일 : 2018년 06월 18일
교신저자 : 윤명한, e-mail : [email protected]
Ⅰ. 서 론
최근 전 세계적으로 유가 상승 및 엄격한 환경규제의 강화로 인하여 친환경 제품개발을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 막대한 양의 석유자원을 사용하 는 자동차 및 운송기기분야에서는 친환경 운송기기의 개발을 위해 정부예산이 많이 투입되고 있다. 우리나라 많은 에너지가 산업분야에서 소모되고 있으며, 이에 대 한 에너지 절감 기술 개발이 절실히 요구되어지고 있 다. 에너지 효율성 개선은 환경부하를 최소화 하며 경 제적 원/부자재 절감으로 이어질 수 있다. 본 연구를 통 해 중소기업이 글로벌 기업으로 성장 할 수 있도록 내 부분석으로 기업을 진단하고 핵심기술에 대한 분석 평 가를 통해 디자인개발 전략을 구축하고 제품디자인개 발을 통해 핵심기술의 권리 범위를 확대하여 경쟁사와 의 차별화를 강화한다. 외부분석으로 운송기기, 특히 충 전기로 운행하는 차량의 친환경 제품들에 대한 환경적 인 분석으로 개발을 위해 스마트 배터리 충전 시스템은 산업 현장에 가장 많이 쓰이는 납축전지에 대한 새로운 충전 방식으로 에너지 소비환경 개선과 기술에 대한 권 리강화와 창출 목적으로 진행하였다. 본 연구는 중소기 업의 핵심기술, 원천기술에 대해 틈새기술을 확보하고 기존의 기술을 더욱 강화함과 동시에 지식재산권 권리 를 강력하게 만들어 경쟁기업 혹은 해외 수출시 침해소 송 및 분쟁을 방지하고 또한 기술 활용을 위해 디자인 개발을 융합하여 매출발생이 되도록 프로세스를 구축 하는 것이다. 중소기업의 핵심기술과 디자인 개발융합 을 추진하기 위해 중소기업의 분석과 진단으로 기업에 대한 포지셔닝을 수립하고 핵심기술의 가치를 분석하 여 특허전략을 구축하고 디자인개발을 진행하여 중소 기업의 매출 증대와 지식재산 확보로 역량기업을 성장 할 수 있도록 디자인 개발을 목적으로 하고 있다.
Ⅱ. 진단 및 분석
2.1 내부분석 1.1.1 대상기업분석
글로벌 경제 위기에서 더욱 빛을 발하는 친환경 제품, 에너지 효율을 극대화 하는 제품 등. 지속적인 연구개 발을 통해 시장에서 그 성능을 인정받아 사업시작 3년 만에 아시아, 유럽, 남미, 북미, 중동 등에 제품을 수출 하고 있다. 2009. 법인 설립을 시작으로 MCS장비 특허 등록 (특허 제10-0931510)과 국내 및 해외에 재생공장 설립 운영하고 있으며 2012. 스마트 충전기 관련 특허 출원하였다[1]. 연구개발 중심의 기업 역량을 강화하기 위해 디자인, 홍보, 마케팅 등 다각화된 접근이 필요하 다. 이로써 제품개발과 판매 전반에 걸쳐 전문성을 확 보하였다. 기업 컨설팅으로 기업 역량 강화를 위한 R&D 중심의 디자인컨설팅, 선행기술 개발 적극적인 홍보, 마케팅과 기술경쟁의 치열한 영업 현장에서 경쟁 업체들과 차별화할 수 있는 요소로서 디자인 경쟁력을 강조할 필요성이 있었다. 또한 연구개발 중심과 사업역 량 다각화를 위한 지속적인 선행기술 개발 및 투자와 잠재고객 발굴 및 제품 홍보 및 기업이미지 재고를 위 한 전문적인 마케팅 계획이 필요하였다.
2.1.2 핵심기술분석
중소기업의 핵심기술은 대전략 제어기술로 고효율 충전, 방전에 대한 특허 기술로 전력소비량 및 배터리 사용량은 기기의 다양화, 고성능화의 효율적인 전력관 리 시스템을 보유하고 있으며 IT 융합 무선 통신으로 전력기기와 IT와의 융합인 IT제품의 경우 작은 폼팩터 안에서 이루어는 고효율 에너지 솔루션 기술, Digital Control인 전력소자의 S/W 제어기술로 전력기기의 다 양화와 소형화로 인해 하드웨어적 방식 외에 소프트웨 어기술, 축전지 재생 기술인 열화된 2차 납축전지 재생 기술로 활용빈도가 높지만 충/방전의 문제로 수명이 짧 은 배터리를 개선, 재생하여 활용기술이다.
그림 1. 핵심기술의 흐름
적용 가능한 산업으로는 배터리가 장착된 모든 IT 단 말기의 전력 절감 기술에 적용과 임시전원을 필요로 하 는 대규모 시설 (전산실, 통신사, 반도체설비), 대형 배 터리를 사용하며, 충전 효율을 재고하고자 하는 분야, 에너지 효율성에 대한 집중적인 모니터링이 필요한 분 야로 시장을 확대할 수 있다.
2.1.3 해외 판매현황
현재 해외지사를 중심으로 통신사, 항공사, 물류센터 등 다양한 산업분야에 수출하고 있다. 향후 공격적인 PR 전략으로 잠재고객 및 바이어의 발굴과. 현지 에너 지 시장의 규제 및 조건을 파악하여 전문 마케팅 인력 의 구성, 관련 유수업체와의 전략적 제휴 등의 시장 중 심전략이 필요하다. 영업채널은 현재 MCS의 글로벌 네트워크망을 적극 활용하고 있다.
2.1.4 기업진단 분석결과
SWOT 분석을 통해 도출된 전략 방향을 설정하고 지속적인 선행기술의 개발과 브랜드 가치개발로 글로 벌 경쟁력 강화하여 부가치 전략 사업 발굴 전략이 필 요한 것으로 나타났다.
(Strengths)
전력 제어 기술을 활용한 잠재시 장의 진출, 지속적인 R&D를 통 한 제품 신뢰성의 확보, 주문생 산 방식을 통한 고객 중심형 비 즈니스 모델, 재생에너지 시장 수요를 충족하는 기반확보
(Weaknesses)
R&D중심의 디자인 컨설팅의 필 요, 브랜드 가치창출을 위한 전 략 재고의 필요성, 적극적인 PR 을 통한 잠재고객 발굴, 기업이 미지 재고, 다양한 분야의 연구 사업 확대로 전문성 확보가 필요 (Opportunities)
에너지 효율성에 대한 인식 재고 와 시장의 변화, IT 단말기 전력 절감에 대한 지속적인 수요 발생 , 개발이 미비한 해외시장에서 경쟁력을 확보, 고효율 제품으로 유럽 및 선진국 진입장벽 완화의 기회가 제공
(Threats)
재생 에너지 개발 경쟁 업체 점 차 증가, 독립되어 운용되던 충 전 시스템의 부품화로 인한 소비 감소, 시장의 확대로 표준기술 경쟁의 심화 예상, 저임금에 기 초한 개발도상국의 기술 추격이 예상
표 1. 기업의 SWOT전략
2.2 외부분석 2.2.1 환경분석
세계적인 미래학자 제러미 리프킨은 재생에너지 네 트워크를 통해 공유하는 ‘제3차 산업혁명’ 의시대가 도 래할 것이라 전망했다[2]. 인터넷에서 정보를 공유하듯
에너지를 생산하고 나누면 에너지 민주화를 달성하고 나아가 정치, 사회 판도까지 수평적으로 바꿀 수 있을 것이라 전망했다. 우리나라는 에너지의 97%를 수입에 의존한다[3]. 지식경제부 등에 따르면 우리나라의 에너 지 해외의존도는 무려 97% 수준에 육박한다.
그림 2. 산업용 전지 매출과 전망[4]
에너지 해외의존도란 권역·국가·대륙 또는 특정 조직 의 총 에너지 수요와 순 수입량 간 비율을 뜻하는 것으 로, 에너지 원단위를 OECD 국가와 비교해 본 결과 평 균 대비 1.8배로 에너지 비효율 국가에 속한다.
그림 3. 2차전지의 시장전망[5]
2.2.2 환경분석 결과
한국의 에너지 원단위 대외경제정책연구원은 최근 보고서를 통해 '국제유가 상승이 국내 산업에 미치는 부정적인 영향이 과거에 비해 감소했다'고 밝혔다[6].
정유 산업이 수출주도형으로 변모한 데다, 에너지효율 이 높아졌기 때문이라는 분석이다. 에너지 효율의 대의 적 명분에 집중하여 에너지 다소비 산업의 축소 등 인 위적인 산업구조 조정을 하는 것은 국가 기간산업의 약 화를 초래할 수 있다. 에너지 효율성을 반영하는 적정 한 지표를 설정 하여 에너지 효율성을 높일 수 있는 방 안을 모색해야 한다.
2.2.3 시장분석
재생 기계인 MCS를 생산하여 사업시작 3년 만에 아 시아, 유럽, 남미, 북미 중동 등에 수출하고 있다. 생산
품은 기존 재생 시스템보다 성능이 훨씬 우월해 세계 최소 수준으로 인정받고 있다. 세계 최고라는 스웨덴의 Macbat(맥벳)과 비교해도 MCS제품은 전압 , 용량, 출 력, 펄스, 재생전지 수 등 어느 것 하나도 뒤쳐지지 않는다.
2.2.4 국내 제품분석
안전성을 위한 시인성이 좋은 색상을 채용한 제품이 상당수를 차지하고 있다. 심플하고 양산성이 좋은 산업 장비 이미지의 제품이 다수이며, 최근에는 사용성 편의 를 제공하는 다양한 제품이 출수되고 있는 추세이다.
앞서 살펴본 충전기제품군을 포함한 디자인 분석을 실 행하였다. 배터리 재생기 제품군, 전기자동차 충전기, 가스충전기, 휘발유 주입기, 기타 산업장비 등 유사제품 과 기존제품과의 디자인 비교 분석을 통해 향후 디자인 방향설정에 중요한 지표를 마련하였다.
제품이미지 제품군 / 분석내용 [배터리충전기 제품군]
‧ 안전성을 위한 눈에 띄는 색상
‧ 심플하고 간결한 외형 [배터리재생기 제품군]
‧ 용량에 따른 색상 차이
‧ 디스플레이 경사각
‧ 이동성을 위한 바퀴 등 [전기자동차 충전기]
‧ 모던하고 심플한 외형 및 색상
‧ 케이블 정리를 위한 직관 적인 디자인
[가스충전기]
‧ 직선적인 박스타입의 외형
‧ 심플하고 간결한 외형
‧ 버튼사이즈의 고려 [휘발유 주입기]
‧ 시인성을 고려한 색상
‧ 정보판단이 용이한 디지털 디스플레이
[기타 산업장비류]
‧ 산업장비 특유의 기계적인 디자인 특징
표 2. 유사제품 디자인분석
유사제품 디자인 분석표에서는 배터리충전기, 재생 기, 전기자동차, 휘발유 주입기, 가스충전기 등 유사한 형태에 대해서 구분하였다.
그림 4. 유사제품디자인 포지셔닝
유사 제품디자인 포지셔닝을 보면 외형디자인을 포 지셔닝 분석 결과, 심플하고 간결한 외형과 디지털 디 스플레이로 손쉬운 사용을 유도하며 케이블 정리를 도 와주는 편의적인 디자인으로 방향이 설정되었다. 포지 셔닝 그룹별 특징은 [그림 4]와 같다.
A zone은 기구, 기계적인 외형 디자인으로 사용편의 를 위한 디스플레이 경사가 있으며 B zone은 케이블 정 리를 위한 외형 디자인으로 디지털 디스플레이로 손쉬 운 사용가능하다. C zone은 이동성이 용이한 핸들로 심 플하고 간결하게 정리된 외형이며, D zone은 직선적인 박스타입의 외형디자인을 가지고 있다
2.2.5 해외 제품분석
쿨롱 테크놀러지는 Charge-Point 네트워크 충전 스 테이션을 효과적으로 제어 능력을 제공하고 효율적으 로 전기 자동차를 충전합니다. 가정 및 야외 공공 애플 리케이션에 이상적 충전 스테이션 전원 및 실용적이고 인체 공학적이다.
그림 5. 쿨룽테크놀러지 전기자동차충전기
쿨롱 테크놀러지는 포드, 시보레와 손을 잡고 무료로 이용할 수 있는 가정용 충전기와 차지 포인트를 어케리 카 프로그램에 CPNC (Charge Point Networked Charging Stations)를 공급한다. 슬림한 외형으로 공간 제약이 덜하고 디지털 디스플레이로 쉬운 사용성 유도 와 직관적인 디자인으로 케이블의 정리하였다.
그림 6. GE Watt Station
GE와트스테이션은 GE comagination과 이브 베하가 이끄는 fuseproject가 협업의 결과물로 선보인 디자인 이다. 디자인의 목표가 내구성이 높으면서도 도심에 서 있을 때, 아름다울 수 있다는 것이다. 기존 주유소의 주 유기 디자인을 모티브로 더 매끈하고 보기 좋게 정리한 이 장치의 상단부에는 깔끔한 UI로 충전량 등을 보여 줄 터치 디스플레이가 장착되어 있으며 사용자는 플러 그를 뽑아 자동차에 연결해 전기를 바로 충전한다. 사 용자 편의를 고려한 조작부 경사각 설정하였고 디지털 디스플레이로 쉬운 사용성 유도와 직관적인 디자인으 로 케이블의 정리하였다[7].
그림 7. Blink 충전시스템
블링크는 전기 자동차 에너지 기술 전문 기업인 에코 탤리티와 프로그의 협업으로 탄생한 전기 자동차 충전 기 디자인. 사용자 인터페이스에 있어 터치 포인트의 높이와 앵글은 5-95%까지, 남성 및 여성 사용자들을 대상으로 실시한 테스트 결과에 따라 결정되었다. 커넥 터 포트는 손잡이의 인체공학인 면과 케이블의 무게를 고려하여 배치되었고, 터치스크린 LCD 인터페이스 역 시 미국 장애인법의 규정에 따라 그 높이가 정해졌다.
최종적으로 DC 급속충전기는 안쪽으로 살짝 들어간 형 태의 마치 ATM기기와 흡사한 모양으로 탄생했다. 심 플하고 직선적인 박스 형태로 다양한 황경과의 조화성 을 가지고 있으며 디지털 디스플레이로 쉬운 사용성과 함께 사용자 친화 인터페이스를 제공하고 있다.
2.2.6 사용자 환경분석
스마트 배터리의 활용 분야는 자동차분야, 중장비 분 야, 정동휠체어, 골프카트, 군용장비에서 활용하고 있다.
설치장소로는 국내외 공장의 산업기계 / 설비 관련 장소와 전동 카트 운용 시설 / 골프장, 리조트, 공항 등 이 있으며 시설규모는 대규모 시설 위주, 운송기기를 운용하는 대형 공간, 설치특징은 운송기기(지게차) 의 동선을 방해하지 않고 안전한 곳에 주로 설치하고 있다.
그림 8. 스마트 충전기의 활용분야
기타 유지 보수가 편리한 넓은 공간에 주로 배치 산 업시설의 경우 무채색 계열의 천장이 높고 각종 설비 및 구조물로 정리되지 못하는 장소에 설치되어 있다.
사용자의 환경정보를 기업연구소와 골프장 카트 8군데 를 중심으로 설문과 체크리스트를 작성하여 조사하였다.
그림 9. 스마트 충전기의 설치 활용공간
정보의 시인성과 편리한 조작 필요한 것으로 나타났 으며 아날로그미터, 단순 LED 는 충전상태 정보 부족 하며 신뢰도가 낮았고 커넥터 탈/부착에 많은 힘이 들 며 안전사고 발생 우려가 있었다.
그림 10. 사용성에 관한 체크포인트
제품 운용에 필요한 전제 조건에는 협소하게 엉켜있 는 동선 구성 및 운송기기의 이동으로 제품 케이블의 손/망실 우려가 크며 이는 산업사고로 이어질 수 있고, 대용량의 제품으로 공간 활용의 어려움이 있다.
또한 사용자의 현장조사를 통한 니즈 분석에서는 게 이지의 정보 확인과 사용자 피드백 관련 사항, 커넥터 의 안정성과 탈, 부착 문제점에 대한 사항, 케이블 손‧
망실과 보관성에 관한 사항, 케이블 노출로 인한 지게 차와의 접촉 위험, 액체성 물질과의 접촉 우려에 관련 된 사항, 제품의 크기와 운용 공간의 활용에 관련한 사 항 등이 파악되었다. 직관적이고, 간편한 완전충전의 표 시, 커넥터의 부상위험을 고려한 디자인 개선, 안전성을 반영하는 충전 케이블 보관 구조 필요하다.
그림 11. 제품 사용자 환경 인터뷰
이러한 부분을 부분적으로 파악하여 개발 솔루션을 설정하였다. 현장조사를 통한 디자인 솔루션 도출을 통 해 현장 리서치를 통해 실제적으로 제품 활용에 관한 의견 및 문제를 수렴할 수 있었다.
구 분 Problems Solutions 정보의
시인성과 편리한 제품 조작
단순 LED, 아날로그 미터는 충전상태 정보 부족, 신뢰성 부족
합리적으로 정리된 GUI의 Working Flow구성 정보 판단이 용이한
조작부와 디스플레이의 높이와 위치
성인 근로자 기준의 보편적 신체 높이와 디스플레이 위치
안전 장비에 대한 인식
산업용 글러브 착용에 대한 조작성 향상 필요
감압식 터치 버튼과 글러브 착용 시에 사용이 용이한 버튼 크기 위험이 따르는 장비에
대한 안전 불감증
안전성을 재고하는 제품 실루엣과 컬러 적용
제품 운용에 대한필요 조건
제품 케이블이 엉켜있거나 정돈되지 못한 상황에서 사고발생 우려
제품 케이블을 정리하고 보관할 수 있는 구조적 디자인 필요 커넥터 탈/부착에 많은
힘이 들며 안전사고의 우려가 보임
커넥터 탈 ,부착에 보조적으로 도움을 줄 수 있는 디자인 필요
대용량의 제품으로 공간 활용의 어려움이 있음
슬림하고 간결한 외형으로 공간의 활용도를 높일 수 있는 디자인 필요 표 3. 기존 시스템 문제점과 디자인 솔루션
2.3 분석결과
2.3.1 시장 포지셔닝 전략
포지셔닝 방향으로 설정한 제품군은 현재 진행되거 나, 출시된 전기자동차 충전기 디자인 군으로 분포하였 다. 간결하고 심플한 조형으로 구성된 기본 외형을 가 지고 있으며 제품의 성격과 특징을 반영하는 컬러의 구 성되었다. 직관적인 사용자 인터페이스를 제공하는 제 품으로 신체적 사용자 편의성을 충분히 고려한 디자인 으로 분포되었다.
그림 12. 제품의 시장 포지셔닝
2.3.2 사용자 니즈 전략
필드 리서치와, 프로젝트와 관련한 정량자료를 분석 한 결과, 아래와 같은 사용자 니즈를 발굴할 수 있었다.
정보인식과 직관적인 사용성 등 신체적인 요소와 제품 운용과 관련한 외부, 환경적 요인으로 나누어 세부적으
로 분석하였다.
신체적, 인지적 요소 / USER 외부요인, 환경적 요소 정보
인식
정보의 판단이 용이해야 한 다.
디스플레이와 조작부의 합 리적인 위치
제품 운용
협소한 공간에서는 제품 을 활용하는 경우, 현장내 운송장비와 엉켜 제품 손 /망실의 우려가 있음 직
관 성
Graphic User Interface 의 간결한 구성,
조작을 고려한 아이콘의 배 치와 크기
공간 활용
대용량의 산업장비로 협 소한 위치에서의 공간활 용 능력이 필요
사용 자 Input
산업현장의 특성상 안전글 러브 착용을 고려한 감압식 터치 패널을 적용
안전성, 시인성
전기장비 라는 안전성을 강조하기 위한 컬러와 경 고메시지 등 다양한 상황 알림이 필요
표 4. 사용자 니즈 분석표
2.3.3 마케팅관점에서의 가치창출
국내에서 납축전지 관련 기술 개발이 전무하여 제품 과 서비스 관련 인프라가 부족한 실정이다. 또한 에너 지 효율성 재고에 대한 사회적 공감대가 형성 되었으나 현실적 적용사례는 미비한 상태이다. 해외에 비해 상대 적으로 적은 배터리 충전 시스템 시장 규모의 확대와 에너지 효율성에 대한 사회적 이슈 유발할 수 있는 마 케팅 요소가 필요하다. 기술혁신을 바탕으로 제품 디자 인적 요소를 적극 활용하여 시장 경쟁력 선점, 디자인 되어진 제품만을 제공하는 것이 아니라 디자인 되어진 제품으로 가치를 창출할 수 있어야 한다.
2.3.4 가치창출을 위한 디자인요소 추출
디자인 개발은 가치창출을 위하여 일련의 과정들이 유기적으로 작용한다. 과거엔 소비자가 직접적으로 느 끼는 요소만을 추구하였으나, 디자인 마케팅 관점에서 는 성공적인 제품출시를 위해 고객만족, 생산성, 유통, 서비스 요소 등이 고려되어진다.
요소 Financial_Business Model / Networking
디자인된 제품으로 고객들과 Value Chain을 형성 Process_Enabling Process /
Core Process
생산성을 고려한 효율적인 디자인 개발
Offering_Product Performance,
Product System, Service 고객의 만족감 상승 Delivery_Channel, Brand,
CustomerExperience
마케팅, 이미지, 소비자 만족 상승
표 5. 영역별 디자인개발 요소
2.3.5 디자인 마케팅 세부실행
Design Process Circulation 디자인 마케팅 프로세스 의 일련과정 단계의 적용 후, 향후 신제품 개발 및 연구 방향 에 기준점 척도를 설정하였다.
그림 13. 디자인개발 마케팅 순화 체계
가격, 생산단가 절감과 에너지 효율 시장의 규모 확 대를 도모하는 수익 극대화 방안으로 눈에 띄는 디자인 요소의 첨가로 시장에서의 관심 유발 도모, 국내외 제 품 홍보 및 에너지 효율성에 대한 이슈 확산에 대한 기 여도 상승 및 고객 친화적인 제품서비스 및 시스템의 제공과 체계화된 사후관리로 제품을 쉽게 사용할 수 있 는 시스템과 인터페이스의 개발, 제품 설치 및 유보수 가 편리한 디자인의 개발이 이루어져야한다. 마케팅을 고려한 디자인을 개발을 통해 판매/ 유통의 촉진은 디 자인과 기능을 바탕으로 시장의 시장 선도 제품으로 자 리 잡기 위한 여러 경로를 확보가능 해야 한다.
Ⅲ. 핵심기술과 디자인 방향
3.1 스마트충전기 개발의 필요성 3.1.1 개발의 필요성
납축전지는 2차 전지 중 가장 많이 사용되는 전지이 다. 저가격 및 안정성 등의 장점으로 인해 지속적으로 사용량이 증가하는 추세이지만 지난 20여 년 동안 납축 전지 관련 기술(ex:충전기의 개발) 개발이 전무한 상태 이다. 에너지효율성이 강조되는 산업트렌드를 감안하 면 스마트 충전기 개발의 필요성은 충분하다. 기존의 충전 시스템의 문제점을 보완하여, 새로운 고부가가치 기술을 개발 한다. 개선된 시스템은 소비자에게 항상 양질의 제품 운용을 보증하며, 배터리 사용기간을 연장 하게 된다. 이로써 소비자는 비용절감의 효과를 볼 수 있다.
3.1.2 스마트 충전기 특허기술
특허는 배터리 충전 장치 및 그 구동 방법에 관한 것 으로, 배터리의 사용량에 따라 균등 충전을 제어하고, 충전 전류 및 충전 전압의 충전 패턴에 따라 충전 전류 또는 충전 시간을 제어한다,
그림 14. 특허기술관련 알고리즘
과 충전 발생시 충전시간을 제어하여 배터리의 충전 상태를 최적으로 유지시켜 배터리 수명을 연장시키기 위한 배터리 충전 장치 및 그 구동방법이다. 충전기란 다수의 Cell이 직렬로 연결되어, 일정한 전압 이하로 방 전이 이루어지면 재충전하여 사용되어야 하는데 이를 위한 장치를 의미한다. 하지만 직렬로 Cell을 연결하는 구조는 Cell간의 전압차가 발생된다. 이는 전압 불균형 문제로 이어지며 과충전이 실시된다. 스마트 충전기 개 선방안으로 총 충전량 누적을 통한 배터리의 사용량 확 인과 균등 충전시기를 사용자에게 알람 하여 자동 균등 충전을 실시가 필요하다. 충전 전류 패턴 감시를 통한 이상 발생시 충전 전류, 시간 자동 제어 실행 및 경고음 발생 등이 있다. 제품개발의 기대효과는 투입 자본 대 비 수익증대 및 비용절감으로 각 공정과 운용에 투입되 는 에너지 비용 중, 손실되는 에너지를 효율적으로 계 측, 관리 하여 에너지 투입 비용을 줄일 수 있다. 노후 화된 산업 설비 개선과 효율성 증대는 스마트 배터리 시스템의 사업장 적용으로 에너지 효율성이 가장 떨어 지는 설비 기기부터 계획적으로 교체가 가능하다.
이를 통해 기업 경영의 생산효율성을 높이며, 장비 운용과 관리에 대한 중단기적 계획 수립이 가능하다.
디자인 개발로 시장 경쟁력 확보는 디자인 제품 개발 프로세스 적용으로 신규 제품 라인에 가이드라인을 적
용 가능하다. 기술 집약적 영업 기반에서 디자인 제품 으로 시장 경쟁력을 확보 및 해외시장 수출채널 확대는 스마트 배터리 시스템 개발이 미비한 상황에서 해외시 장 경쟁력 확보. 탄소, 에너지 경영관리를 통해 유럽 선 진국 수출 규제 대응 및 진입장벽 완화라 할 수 있다.
3.2 디자인개발 제안 3.2.1 개발 컨셉
산업장비의 합리성과 안전성을 충실히 반영하며, 경 쟁제조사와의 차별성이 강조된 디자인 포인트가 필요 하다.
㉠ Essential Device
‧ 기본에 충실하고자 하는 합리적인 디자인
‧ 손쉬운 사용을 강조하는 Minimalism Design
‧ 기능적이지만 산업장비류의 이미지는 탈피
‧ Solid의 튼튼하며 당당한 모습으로 완성도를 높임
㉡ Expressive Technology
‧ Digital Leader로서 경쟁사를 선도하는 디자인
‧ 기능의 가시화 및 절제된 이미지
‧ 세련되고 정리된 Graphic User Interface
㉢ Recognizable Impact
‧ 전기 장비에 대한 안전성을 재고하는 컬러
‧ 사용 공간에서 인식성을 높이는 디자인
3.2.2 디자인 기본구조연구
스탠드형 스마트 충전기 레아아웃은 기본 부품을 구 성하는 최소의 크기를 결정한 후, 아래와 같이 4가지 타 입의 스케일 모형을 제작하여 사용자에게 가장 용이한 제품 높이와 디스플레이 경사각을 모의 테스트해 보았다.
그림 15. 사용자 모의 테스트
포터블형 스마트 충전기 레아아웃은 기본 부품을 배 치한 기본 레이아웃에서 Margin 값을 5~10mm를 설정 하였다. 적층되어 사용할 수도 있는 구조와 휴대성을 고려하여 제품의 길이와 Depth를 설정한다.
3.2.3 디자인 아이디어 스케치 제시
아이디어스케치 전, 제품의 기본스펙과 제조공정을 미리 파악하여 보다 합리적이고 정확한 아이데이션 작 업을 진행한다. 디자인 레이아웃 분석을 통해 도출된 각 영역별로 아이디어 스케치 포인트를 설정하였다.
㉠ LCD Control Usage:사용자 편의를 고려한 위치와 제품과 조화를 이루는 형태
㉡ Cable Arrangement:케이블 정리를 위한 합리적인 구조가 필요함. 케이블 입구의 위치가 높을 경우, 케이블의 무게로 접촉이 단절 될 수 있기 때문에 케이블이 나오는 위치는 중간과 하단이 적합
㉢ Manufacturing Process (제조공정):철판 절곡과 압출을 이용한 제품 바디 디자인
㉣ Scalability (확장성):다양한 제품라인업에 적용이 가능한 Module형 디자인제시
스케치 상세설명 스케치 상세설명
철판 절곡만으로도 제작이 가능하여 초 기비용이 가장 저렴 할 것으로 보임 LCD부분 사출 또한 저렴할 것으로 보임
고급스러운 가전제 품의 느낌으로 보 임
조립성이 좋아 보 임
초기 비용이 많이 들 것으로 판단됨 압출로 네 개의 기둥
을 만들어 제작하면 조립
성이 좋을 것으로 판 단 키오스크와 같은 심플한 디자인
고급스러운 제품의 느낌으로 보임 E타입과 전체적으 로 조립성이나 비 용은 비슷해 보임 압출과 철판의 절곡
을 잘 활용하면 제작 은 어려워 보이지 않 음
제작 비용 상승 할 것으로 보임 소비자의 눈에 띄는 디자인으로 보임
철판 절곡만으로도 제작이 가능할 것 으로 보임 조립성 이 좋아 보임 표 6. 1차 아이디어 제시
제품외형을 줄이기 위한 노력으로, 부품사이즈 재배 치 및 기성품의 활용으로 기본예상도의 사이즈를 축소
변경하였다. 아이디어 스케치를 통해 내부 스케치 간담 회, 수혜업체 방문회의 등 의견수렴을 통해 2차 디테일 아이데이션으로 진행될 아이디어 6가지 안을 선정하여 객관적인 분석을 실행하였다.
3.2.3 디자인 결과물
스케치 내부간담회와 수혜기업과의 미팅을 통하여 선호도별 디자인을 선택하였다.
그림 16. 아이디어 및 내부간담회
선정디자인 대부분이 상충하였으며, 생산 효율성 검 토결과 최종 5가지 렌더링 진행 시안을 선택하였다.
렌더링 상세설명 렌더링 상세설명
작업성은 좋아 보임 좌우전후로 크기 확 장의 용이 블랙부분은 한 몸으 로 만들고 4모서리 압출을 끼우는 방식 컨넥터 쓰기는 앞부 분이 좋으니 걸이부 분을 정면으로 해서 비교해볼 수 있도록 검토
옆으로 확장이 가능 제작 및 양산성이 좋 음
가장 저렴하게 제작 이 가능함 조금 일반적인 이미 지이므로 개선되었 으면 함.
LCD 사이즈가 파진 부분에 비해 작아서 비례가 애매 해 보임
초기비용은 많이 들 지만 양산성은 좋음 오염 때문에 칼라를 흰색은 그레이톤으로 조정하거나 레드톤으 로 조정
거는 부분과 빼는 부 분으로 사용 할 수 가 있어서 좋으나 너 무 길다
꺾이는 부분도 힌지 구조를 가져가서 경우의 수를 넓혀 주 는 게 좋음 뱃지부는 로고를 적 용하는 게 좋을 것 표 7. 아이디어 제시 및 선정
개인별 디자인 선호도 확인 후, 선호도별 디자인이 대한 장‧단점을 토론한다. 이 후 수혜업체의 내부간담 회 결과 및 미팅협의 등을 거쳐 의견교환을 정리한다.
생산성에 관한 협의를 진행 후 아이디어를 보완하여, 다음 스텝에서 의견을 반영하였다.
Ⅳ. 결론 및 연구의 효과
4.1 결론
4.1.1 결과 만족도 조사
설문조사 방법으로 디자인 설문지를 통한 개별 응답 분석을 실시하였으며, 조사대상 및 인원은 산업디자인 직군 전문가 30名, 국내외 클라이언트 6名, 벨기에, 태 국, 일본, 국내 등 업체대표 기업 임직원 14名 으로 진행 하였다.
그림 17. 스마트충전기 설문지
그림 18. 디자인 요소 선호도 분포도
항목별 누적점수 및 디자인 선호도 분석 결과 설문조 사 항목별 우선순위는 다음과 같이 분석되었다. 형태 : C Type, 기능 : A Type, 양산 : A Type, 감성 : C Type, 외형 및 감성 부분에서는 C Type 이 우선순위로 조사 되었지만, A Type 과 근소한 차이의 결과로, 가장 우수 한 선호도를 보인 디자인은 A Type으로 분석되었다.
직군별 설문 조사 누적점수 및 선호도 분포는 아래와 같이 분포하였다.
그림 19. 사용자별 선호도 분포도
직군별 누적점수 및 디자인 선호도 분석 결과는 직군 별 설문 조사 누적점수를 바탕으로 A, B, C 타입의 선 호도를 환산하였다. 우선순위 선호도는 다음과 같았다.
산업디자인 전문가 : C Type, 클라이언트 : B Type, 기 업 임직원 : A Type 또한 직군별로 가장 균등하며 높은 선호도를 보인 디자인은 A Type으로 분석되었다.
4.1.2 디자인개발의 효과
우리나라 에너지 56%는 산업현장에서 소비되고 있 으며, 이에 대한 에너지 절감기술 및 인프라가 절실히 요구되는 상황이다. 에너지 효율성에 대한 재고가 산업 현장에 적용된다면 기업은 원/부자재의 절감효과를 보 게 되고 환경부하를 최소한으로 하여 사회적 기업의 역 할을 수행할 수 있게 된다. 산업현장에서 가장 많이 쓰 이는 충전지인 납축전지는 저가격 및 안전성의 장점으 로 인해 현재도 지속적으로 사용량이 증가되고 있다.
하지만 지난 20년 동안 관련 기술개발이 미진한 상황으 로 현재 에너지 소비에 대한 사회적 트렌드를 감안하면 충분한 개발 메리트를 가지고 있는 시스템이다.
그림 20. 기업의 매출액 성장
기존의 배터리 충전기는 기계적인 산업장비류의 이 미지를 탈피하기가 힘들었다. 우수한 디자인으로 시장 경쟁력을 확보하기 위해 설계한 컨셉은 가장 합리적이 며, 기술 진보적이며, 안전성을 재고를 통해 기업의 성 장력과 매출을 크게 향상 시킬 수 있다.
또한 기업의 성장에 따라 [그림 20]과 같이 고용창출 의 증대를 가져왔다.
그림 21. 기업의 인력 및 인구개발 성장
디자인의 구현으로 합리적인 제조공정을 제시한다.
모듈화된 부품의 구성으로 다양한 제품 라인업 (용량에 따른 제품 구성)에 설비의 증대 없이 적용이 가능하게 하였다. 이를 통해 지식재산 창출이 활발히 진행되었으 며 기업의 핵심기술 역시 권리범위가 확대대고 강화되 었다.
그림 22. 기업의 권리화 수
기존의 충전시스템의 아날로그적이고 기계적인 이미 지를 탈피하기 위한 기술적 이미지의 적용이다. 간결하 고 세련되게 구성된 GUI를 통해 사용자는 보다 친숙하 고 편리하게 장비를 이용가능 하며, 기계이미지를 탈피 한 부드럽고 컴팩트한 장비 외관은 공간활용 능력을 극 대화하였다. 안전성에 대한 인식의 재고를 반영하는 디 자인이다. 전기장비의 특성상 시인성이 우수해야 하며, 만일의 사고에 대처하는 피드백에 빨라야만 한다. 이에 산업현장에 배치되었을 때, 시인성이 좋은 색상위주로 Variation을 구성하였다. 또한 비상 상황에서 빠르게 대 처할 수 있는 버튼의 배치와 케이블 위치 구성으로 안 전 불감증에 대한 사용자 의식을 재고하고자 하였다.
이와 같은 디자인 결과로 예상 되는 파급효과는 시장 경쟁력의 확보는 디자인 선도 이미지의 기업으로 해외 시장에서 MCS 만의 강한 Brand Identity를 확립하였 다. 디자인 경영 기업으로의 진일보 차기 제품 기획 및
출시에 디자인경영 프로세스를 적용하여 다각화된 사 업접근이 가능한 디자인 경영 토대를 마련하였다. 지적 재산권 확립과 전문성의 확보는 디자인 보유 및 차후 운용을 통해 기존에 없던 무형자원 (지적재산)을 강화 하며, 디자인, 마케팅 등 다각화된 전문성을 확보하였 다. 혁신적인 제품 이미지 변화는 기존의 기계적이고 산업장비적인 이미지를 탈피하고 글로벌한 디자인 랭 귀지를 가진 제품으로 브랜드 아이덴티티 향상의 효과, 획기적으로 콤팩트해진 H/W를 통한 시장경쟁력 확보 가 우선적으로 진행되었다.
참 고 문 헌
[1] http://maroomcs.com/renew/index.php
[2] 초점신문사 기사 발췌, “재생에너지 공유가 인류 의 희망이다,” 2012.05.
[3] 한규성, 현재혁, 정구항, “발생 폐목재 안정적 처 리 방안 연구,” 한국폐기물자원순환학회, 포스터 발표, p.O15, 2013.
[4] 데이코연구소, 2차전지 기술시장동향과 개발전략, 2011.
[5] 내일신문, “원유 1008억달러 수입, 석유 516억달 러 수출,” 2012.02.15.
[6] http://www.testdrive.or.kr/index.php?document_
srl=788901&mid=globalautonews
저 자 소 개
윤 명 한(Myung-Han Yoon) 정회원
▪2003년 4월 : 일본 츠쿠바대학교 (디자인석사)
▪2013년 2월 : 건국대학교 산업디 자인전공(예술학박사)
▪2011년 3월 ～ 현재 : 건국대학교 산업디자인전공 교수
<관심분야> : 지역개발디자인, 산학협력디자인, 캡스 톤디자인, 디자인지식재산
