기하공차 적용 전/후 비교 사례 알아보기

기하공차(GD&T, Geometric Dimensioning and Tolerancing)는 단순한 설계 표현을 넘어서, 제품 품질 향상과 제조 효율성 확보에 직결되는 도구입니다. 하지만 많은 설계자와 기업이 여전히 전통적인 치수공차 방식만을 사용하고 있으며, 기하공차를 도입했을 때의 구체적인 장점을 체감하지 못하고 있습니다. 이번 글에서는 기하공차를 적용하기 전과 후의 실제 사례를 바탕으로, 공정 개선, 품질 안정화, 비용 절감, 협업 효율성 등에서 어떤 변화가 발생했는지를 비교 분석합니다. 기하공차 도입을 고민 중인 설계자, 제조 엔지니어, 관리자에게 현장 중심의 인사이트를 제공합니다.

 

 

1. 자동차 부품 산업 사례: 맞춤형 조립에서의 오차 최소화

 1). 적용 전: 조립 불량과 잦은 리워크

  - 한 국내 자동차 부품 제조업체는 조향 부품 조립 시, 축(Axis)과 하우징(Housing)의 중심이 미세하게 어긋나 조립 불량률이 12%에 달했습니다. 원인은 위치 공차 없이 단순 치수공차만 사용한 도면 때문이었습니다.

 2). 적용 후: 위치도 및 동심도 적용으로 불량률 2% 이하

  - 기하공차를 적용해 "위치도(Position Tolerance)"와 "동심도(Concentricity)"를 설정하자, 부품 간의 위치 정합성이 향상되고 조립 불량이 현저히 줄었습니다.

또한 측정 자동화가 가능해져 품질 관리에 소요되는 시간도 35% 절감되었습니다.

 

2. 항공기 부품 사례: 고정밀 부품의 반복 생산 문제 해결

 1). 적용 전: 부품 간 오차 누적으로 조립 시 편차 발생

  - 항공기 날개 고정 브래킷을 생산하는 기업은, 브래킷과 날개 구조물의 결합 시 반복 정합 오류로 인해 현장 조립에 잦은 수작업 조정이 필요했습니다.

 2). 적용 후: 기준면 체계와 평행도 지정으로 정합 정밀도 확보

  - 기하공차에서 "기준면(F-Datum)"을 설정하고, "평면도(Flatness), 평행도(Parallelism)"를 명시함으로써 정합 정밀도가 향상되었습니다.

결과적으로 조립 자동화가 가능해졌고, 인건비와 제조시간이 20% 이상 절감되는 성과가 있었습니다.

 

3. 금형 가공 사례: 사출 정밀도 향상

 1). 적용 전: 몰드 좌/우판 정렬 불량으로 제품 불량률 증가

  - 치수공차만 활용하던 플라스틱 금형 제작 현장에서는, 좌우 금형 판이 정렬되지 않아 제품에 절단면이 생기는 문제가 발생했습니다.

 2). 적용 후: 평면도 + 수직도 + 위치도 복합 적용

  - CAD 도면에 기하공차 프레임을 삽입하고, 각 가공 요소에 정확한 기준면과 위치 공차를 적용하자 금형 정렬 정확도가 향상되었습니다.

결과적으로 사출물의 품질이 높아졌으며, 불량률이 15%에서 3% 이하로 감소했습니다.

 

4. 전자부품 조립 사례: 초소형 제품의 간섭 해소

 1). 적용 전: 기구 간 간섭으로 작동 오류 발생

  - 스마트폰 내부의 고밀도 기구 배치에서, 각 부품 간의 위치 간섭으로 인해 스위치 작동 불량 문제가 지속되었습니다. 이는 설계 시 기하공차 없이 단순한 최대허용오차만 적용한 것이 원인이었습니다.

 2). 적용 후: 프로파일(Profile) 공차로 곡면 형상 제어

 - 곡면을 갖는 부품에 대해 프로파일(Profile) 공차를 적용해 형상을 엄격히 제어함으로써 간섭 문제를 해결했습니다.

특히 부품 간 공간 확보 및 조립 마진 개선이 가능해졌고, 테스트 통과율이 70%에서 96%로 상승했습니다.

 

5. 측정 자동화 사례: CMM 데이터 해석 오류 개선

 1). 적용 전: 측정 데이터 해석 불일치

  - 기하공차 없이 도면을 설계한 부품을 CMM(3차원 측정기)로 검사한 결과, 측정기 해석 기준이 일치하지 않아 반복 오류가 발생했습니다.

 2). 적용 후: PMI 기반 도면과 측정 연동

  - 기하공차를 적용한 3D CAD 모델(PMI 포함)을 기반으로 CMM 측정 소프트웨어와 연동하자, 자동 측정 시 데이터 해석 일치율이 크게 향상되었습니다.

이로 인해 검사 시간 단축 및 보고서 자동화가 가능해졌고, 작업자의 수작업 오류도 최소화되었습니다.

 

기하공차는 선택이 아닌 필수 전략이다

기하공차를 적용하기 전과 후의 차이는 단순한 도면 표현의 차이가 아닙니다. 제품 품질, 제조 효율, 비용 절감, 협업 정밀도까지 영향을 미치는 결정적 요소입니다. 실제 현장 사례에서 확인했듯이, 치수공차만으로는 해결할 수 없는 문제들이 기하공차 도입으로 해결되었습니다. 이제는 기하공차가 '고급 기술자만 사용하는 복잡한 기법'이 아니라, 모든 제품 설계자와 제조 엔지니어가 기본적으로 갖춰야 할 핵심 역량이 되었습니다. 기하공차 도입은 경쟁력 확보의 출발점이며, 그 효과는 수치로도, 품질로도 증명됩니다.