[제6편] 방열판 준비작업의 JIG 의존성 배제를 통한 생산성 향상

1. 방열판 준비작업의 생산성 정체 요인 발견

신공장 이전 후 인라인 시스템을 구축하면서 전반적인 제조 흐름은 점차 안정화 단계에 접어들고 있었습니다. 그러나 주력 생산 모델인 120W급 PC Power Supply 라인의 전체 효율을 검토하는 과정에서, 메인 라인 투입 전 사전에 진행되는 Aluminium 방열판(Heat Sink) 준비작업 공정의 정체 현상이 확인되었습니다.
 
방열판과 반도체 소자를 정렬하여 Screw를 체결하는 이 준비작업은 작업 특성상 메인 인라인과의 실시간 밸런스를 맞추기가 까다로웠습니다. 이 사전 공정에서 작업 속도가 균일하게 유지되지 못하고 지체되면서 메인 라인으로 공급되어야 할 사전 준비 작업된 자재의 적시 공급이 지연되었고, 이는 결국 라인 전체의 생산 흐름에 부담을 주는 원인이 되었습니다.

 

2. 기존 방열판 조립 지그의 구조적 한계와 비효율

당시 현장에서는 반도체 소자들을 방열판의 정확한 위치에 정렬하기 위해, 아크릴을 정밀 가공하여 제작한 조립 지그(Jig)를 도입하여 활용하고 있었습니다.
 

마모에 따른 작업 시간의 낭비 초래

그러나 대량 생산이 지속되면서 아크릴 지그의 물리적 내구성 한계가 나타나기 시작했습니다. 작업자가 전동 드라이버를 사용할 때 발생하는 강한 토크와 부품들의 날카로운 단면에 가이드 면이 지속적으로 노출되면서 미세한 마모와 변형이 발생한 것입니다.
 
이로 인해 육안으로 식별하기 어려운 미세한 유격이 생겼고, 부품이 지그에 한 번에 안착되지 않아 작업자가 불필요한 손동작을 반복하며 끼워 맞추어야 하는 작업 시간의 낭비를 초래했습니다. 또한, 공정 흐름을 유지하기 위해 지그를 잦은 빈도로 새로 가공하고 교체해야 하는 관리적인 번거로움도 동반되었습니다.
 

3. 공정 단순화를 위한 보조 도구 제거 가설

수집된 공정 데이터를 바탕으로 문제를 분석했을 때, 지그의 재질을 더 단단한 금속으로 교체하는 방안은 마모 주기를 다소 늦출 뿐 작업성 자체를 개선하는 근본적인 해결책이 되기 어려웠습니다. 문제의 원인이 되는 외부 보조 도구(지그)를 공정에서 제외하는 방향이 필요하다고 판단했습니다.
 

기존 아크릴 Jig의 의존성을 개선하는, 히트싱크 Stopper 구조 적용 검토

아크릴 지그에 부품을 맞추는 과정에서 변수와 정체가 발생한다면, 제품 구성 부품인 방열판 자체가 스스로 정렬 가이드 역할을 수행하도록 구조를 변경하는 가설을 세웠습니다. 공정용 지그에 의존하는 기존 방식 대신, 히트싱크 자체에 Stopper 기능을 부가하여 작업 단계를 단순화하는 방안을 검토하기 시작했습니다.

 

4. 히트싱크에 '직각 엠보싱' 구조 적용

이 구상을 구체화하기 위해 심양에서 2시간이 걸리는 무순(抚顺)에 위치한 방열판 공급 협력업체를 방문하여 금형 설계자들과 기술 협의를 진행했습니다. 부품 생산 단계에서부터 방열판 바닥면에서 부품면 방향으로 소형프레스로 '직각 엠보싱(Embossing)'을 성형할 수 있도록 금형 구조 수정을 제안했고, 샘플을 만들었습니다.

AL 방열판 작업공장 사진

드라이버 회전력을 이용한 자가 정렬 Mechanism 

이 설계의 핵심은 Screw 체결 시 발생하는 전동 드라이버의 물리적인 회전력을 역으로 활용하는 것이었습니다. 전동 드라이버가 시계 방향으로 회전하며 Screw를 조일 때, 부품은 자연스럽게 시계 방향으로 밀리는 힘을 받게 됩니다.
 
바로 그 물리적 힘이 작용하는 종착점에 수직 형태의 Stopper 구조를 배치했습니다. 작업자가 부품을 엠보싱 부근에 대략 올려놓고 드라이버만 가동하면, 드라이버의 회전력에 의해 부품이 스스로 Stopper에 걸려 밀착되며 완벽한 정위치를 찾아 고정되도록 유도하는 공법이었습니다.
 

5. 공정 최적화에 따른 생산성 개선 효과

수정된 부품을 준비작업 공정에 적용한 결과, 기존 사용하던 아크릴 Jig없이 기존 준비 작업자가 아니더라도 누구나 쉽게 히트싱크에 부품고정 작업을 할 수 있게 되어 생산 흐름이 안정적으로 이어지는 성과를 얻을 수 있었습니다.
 

공정 최적화의 객관적 결과

작업성 향상 및 흐름 유지 : 부품을 지그에 정밀하게 끼워 맞추는 조립 단계가 생략되면서 작업자의 피로도가 줄었고, 반도체가 결합된 방열판 공급 속도가 일정하게 유지되어 메인 인라인의 병목 현상이 완화되었습니다.
공정 가변성 차단 : 지그의 변형이나 마모라는 변수 자체가 공정 메커니즘에서 제외되면서 부품 들뜸이나 Screw 사선 체결 등의 문제가 제어되었고, 후공정의 수정 작업으로 인한 라인 정체 요소가 사라졌습니다.
유지 관리 비용 소멸 : 지속적으로 교체 리드타임과 제작 비용이 발생하던 소모품성 아크릴 지그의 유지보수 부담이 전면 제거되었습니다.
 
복잡한 보조 도구를 추가하는 방식이 아니라 제품 구조의 특성을 이해하고 공정 자체를 단순화함으로써, 작업 효율을 높이고 사전 준비작업에서부터 인라인 시스템에 이르는 전체 생산성을 최적화할 수 있었습니다.