KAIST 학생이 레고로 수업한다고?

■ 활용도 높은 레고과학 2題

컴퓨터 프로그램으로 자유롭게 작동방식을 설계할 수 있는 레고로 만든 2m 길이의 공장 모형. 웅진케미칼의 정수용 마이크로필터 생산라인을 재현한 것으로, 실제로 모형 원자재
가 컨베이어벨트를 따라 이동하면서 세 가지 제조 공정을 지나도록 설계돼 있다. 최영준 기자 jxabbey@donga.com

우리가 상상할 수 있는 모든 것을 만들어 낼 수 있는 창의적 장난감 레고. 1932년 선보인 이후 80여 년 동안 꾸준히 아이들은 물론이고 성인까지 마니아층을 만들어냈다.

‘그들만의 새로운 세상을 창조하던’ 레고가 장난감이라는 틀에서 벗어나 현실과의 접점을 넓히고 있다. 레고 블록의 조립기법을 응용한 기술이 산업·교육·건설현장에서 활용되고 있는 것은 레고가 더 이상 테이블 위의 장난감이 아닌, 실제 우리 생활에 도움을 주는 과학기술로 거듭나고 있음을 증명한다.

○ 레고로 생산현장 문제 수학적 해결

3일 대전 KAIST 산업 및 시스템공학과 대학원 연구원들은 ‘공급사슬망관리’라는 수업에서 사용할 레고 공장 모형을 만드는 데 열을 올리고 있었다. 장영재 교수가 담당하고 있는 공급사슬망관리 수업에서는 공장에서 상품을 생산하고 소비자에게 유통하는 전 과정을 관리하는 방법을 가르친다.

수업에 레고를 활용하기로 한 이유는 레고를 이용해 거대한 실제 공장의 생산라인을 한눈에 볼 수 있게 구현할 수 있는 데다 생산현장에서 발생하는 문제를 수학적으로 해결하는 방법을 가르칠 수 있기 때문이다.

연구원들은 중앙처리장치와 모터가 연결된 최첨단 레고 제품을 이용해 웅진케미칼의 정수용 마이크로필터 생산라인을 재현해 냈다.

웅진케미칼의 정수용 필터 생산라인은 지난해 장 교수팀 연구원들이 수학적인 방법으로 생산량 계획 문제를 해결했다. 당시 회사는 늘어나는 재고 때문에 골치를 앓고 있었다. 납품 기한과 관계없이 같은 제품을 묶어서 생산하는 바람에 주문이 취소된 제품은 그대로 재고로 쌓였던 것이다.

장 교수팀은 이 문제를 ‘정수혼합계획법’이라는 수학적 생산량 결정 시스템을 만들어 해결했다. 정수혼합계획법은 사용할 수 있는 원료의 양과 하루에 생산할 수 있는 최대 물량 등 수백 개의 조건을 모두 수식으로 표현해 공장에서 하루에 생산할 제품의 종류와 생산량 등을 도출해내는 것이다.

웅진케미칼은 이 정수혼합계획법을 적용한 정보화 시스템을 구축한 결과 생산 계획을 세우기 위해 반나절 가까이 걸리던 작업을 단 몇 분 만에 끝낼 수 있었다. 재고도 24.5%나 줄이고 생산시간을 23.3% 단축할 수 있었다.

장 교수는 “레고로 움직이는 공장 모형을 만들어 산업공학 교육에 활용한 것은 세계 최초일 것”이라며 “약 한 달 동안 학생들이 조를 이루어 레고 공장 모형을 직접 체험하면서 실제 산업현장의 문제를 수학적으로 해결하는 방법을 배우도록 할 예정”이라고 설명했다.

○ 이재민 위한 주택도 레고처럼 ‘뚝딱’

산업현장뿐만 아니라 거주공간도 레고 블록을 만들 듯 ‘뚝딱’ 조립할 수 있는 첨단 건축공법이 상용화되고 있다. 특히 대규모 재해로 터전을 잃은 이재민을 위해 신속하게 주택을 지을 수 있는 기술이 가능해졌다.

한국건설기술연구원은 홍수나 대형 화재, 연평도 포격 사건처럼 하루아침에 집을 잃은 이재민에게 하루 만에 편안한 주거환경을 제공하는 주택 기술을 개발해 최근 시범주택을 선보였다.

기존의 유닛모듈 주택공법을 응용한 이른바 ‘착한 주택’은 공장에서 레고 블록 형태의 입방면체 주택구성 부분을 만들고 여기에 전기와 상하수도 공급을 위한 설비만 설치해 조립하면 된다. 최대 3층 복층으로 각 유닛을 보관할 수 있어 대량생산할 수 있는 게 특징이다.

이러한 레고형 임시 주택을 구성하는 데 가장 큰 걸림돌은 전기와 상하수도관을 연결하는 것. 이에 연구원은 현장에서 시공하는 기존의 주택과 달리 공장에서 다수의 입방체로 구성되는 철골 구조체 내부에 창호 등 각종 내장재, 욕실 및 주방 등 각종 기계설비, 전기배선 등을 미리 시공하고 이를 현장에 운반만 해 레고 블록처럼 조립하는 기술을 개발해 이 문제를 해결했다. 연구원 관계자는 “2011년 11월 소방방재청은 이재민에게 지원되는 임시 주거용 조립주택에 대한 지원기간을 12개월에서 36개월로 확대하는 ‘임시주거용 조립주택 지원지침’을 개정했다”며 “이러한 제도의 취지에 맞춰 ‘착한 주택’ 기술 개발을 최근에 완료해 현재 연구원 내부에 시범주택을 설치했다”고 밝혔다.

김민수·최영준 동아사이언스 기자 minsa@donga.com