기술·가정① · Ⅴ. 재료와 제조 · LESSON 02

제품의 설계와 제작

머릿속 아이디어를 실제 제품으로 만들려면 설계라는 다리가 필요하다. 도면이라는 공통의 약속으로 생각을 정확히 나타내고, 계획한 순서대로 안전하게 만들어 보자.

ACHIEVEMENT STANDARD학습 목표
[9기가03-09]설계의 가치와 필요성을 이해하고 제도 통칙에 따라 도면을 읽고 작성하며, 제품 제작 순서에 맞춰 올바른 도구를 선택해 안전하게 제품을 만든다.
01설계의 가치와 필요성을 설명할 수 있다
02제도 통칙에 따라 도면을 이해한다
03제품 제작 순서를 설명할 수 있다
SECTION · 01

아이디어에서 제품으로

블록 놀이를 할 때 조립 설명서를 보는 이유는 무엇일까? 정확한 정보가 있어야 원하는 모양을 만들 수 있기 때문이다. 제품도 마찬가지로 설계라는 단계를 거쳐야 한다.

설계는 제품을 포함한 인공물의 구조와 형태를 표현하고 계획하며 창조하는 모든 행위를 말한다. 그중 제품 설계는 제품 아이디어를 구상하고, 의도한 것을 정확하게 제작할 수 있도록 도면으로 나타내는 것이다. 설계가 제대로 이루어지지 않으면 원하는 제품을 만들 수 없고, 완성된 제품의 기능도 떨어진다.

SECTION · 02

무엇을 고려해 설계할까

제품을 설계할 때는 용도와 목적을 정확히 파악한 뒤, 이를 만족하는 여러 요소를 함께 고려해야 한다. 각 요소를 눌러 살펴보자.

설계의 고려 요소 탐색

좋은 제품은 이 요소들이 균형을 이룬다.

이렇게 구상한 설계는 도면으로 표현한다. 도면은 물체의 크기·모양·구조 등을 선·문자·기호로 정해진 규칙에 따라 나타낸 것으로, 다음 세 가지 기능을 한다.

정보 전달
설계자의 의도를 제작자·사용자에게 정확하게 전달한다.
정보 창출
도면에 담긴 정보로 더 나은 아이디어를 구상·설계한다.
정보 보존
보관해 두었다가 보수나 다른 설계에 참고한다.
SECTION · 03

도면의 종류와 크기

누가 보든 똑같이 이해할 수 있도록 공통 기준에 맞춰 그리는 것을 제도라 하고, 우리나라의 제도 통칙은 한국산업표준(KS)에서 규정한다. 입체 물체는 보통 정투상도로 나타내 모양과 크기를 정확히 표현한다.

정투상도는 물체의 각 면을 투상면에 평행하게 놓고, 그 면을 직각 방향에서 바라본 모양을 그린 도면이다. 비스듬히 보지 않으므로 길이가 줄어들거나 기울어지지 않아 모양과 크기를 정확히 읽을 수 있다. 보통 정면도·평면도·우측면도 세 방향을 한 벌로 그리며, 한국산업표준(KS)의 제도 통칙은 정면도를 기준으로 평면도를 위, 우측면도를 오른쪽에 놓는 제3각법을 원칙으로 한다. 등각 투상도처럼 한눈에 입체로 보이지는 않지만, 만들 때 필요한 치수를 정확히 알 수 있어 제작용 도면으로 쓴다.

도면의 종류 탐색

도면은 사용 목적과 내용에 따라 나누어 그린다.

제도 용지는 일반적으로 A열을 쓰며 가로:세로의 비는 약 1:1.414이다. A0를 반으로 자를 때마다 A1·A2·A3·A4가 되고, 잘라도 비율은 변하지 않는다. 실제 물체와 도면의 크기 비율인 척도는 세 가지로 나뉜다.

축척실물보다 축소해서 그림
1:2 · 1:5 · 1:10 …
현척실물과 같은 크기로 그림
1:1
배척실물보다 확대해서 그림
2:1 · 5:1 · 10:1 …
SECTION · 04

제도의 약속 — 선의 종류

도면에서는 선의 용도에 따라 모양과 굵기를 다르게 정해 두었다. 한 도면 안에서 같은 종류의 선은 굵기를 균일하게 하며, 굵은 선과 가는 선의 굵기 비는 2:1로 한다. 각 선을 눌러 쓰임을 확인하자.

선의 종류 탐색

선의 모양(실선·파선·쇄선)과 용도를 함께 기억하자.

치수를 기입할 때는 외형선 양 끝에서 치수 보조선을 끌어내고, 변에 평행하게 치수선을 그어 양쪽에 화살표를 붙인 뒤 치수를 적는다. 치수의 기본 단위는 mm이며, 중복 치수는 피하고 정면도에 집중하여 기입한다.

SECTION · 05

제품 제작 순서

필요한 제품을 만들려면 작업 계획을 세우고 각 단계에서 할 일을 미리 정해야 한다. 제품 제작은 문제 확인 → 계획 → 실행 → 평가의 순서로 이루어진다. 단계를 눌러 보자.

제품 제작 4단계

기술적 문제 해결과 같은 흐름으로 진행된다.

실행하기 단계는 다음 네 공정을 순서대로 거친다.

① 마름질하기
각 부분의 치수에 맞게 재료 표면에 금을 긋고 간단히 절단하는 작업.
② 가공하기
구멍 뚫기, 모양대로 자르기, 다듬기 등의 작업.
③ 조립하기
가공이 끝난 부품을 순서에 맞게 붙이고 결합하는 작업.
④ 칠하기
제품 표면을 보호하고 아름답게 하기 위해 마감하는 작업.
SECTION · 06

형성평가 · 점검 5문항

배운 내용을 스스로 점검해 보자. 보기를 누르면 바로 채점되고 해설이 펼쳐진다.

맞힌 문제 0 / 5
Q1
제품 설계에 대한 설명으로 옳은 것은?
해설. 제품 설계는 아이디어를 구상하고 이를 도면으로 표현해 의도한 대로 정확히 제작할 수 있게 하는 것이다.
Q2
도면의 기능에 해당하지 않는 것은?
해설. 도면의 기능은 정보 전달·정보 창출·정보 보존이다. 제품 판매는 도면의 기능이 아니다.
Q3
물체의 각 면을 투상면에 평행하게 놓고 직각 방향에서 본 모양으로, 크기와 모양을 정확히 나타내는 도면은?
해설. 정투상도는 물체의 각 면을 투상면에 평행하게 놓고 직각 방향에서 바라본 도면으로, 제품의 모양과 크기를 정확하게 나타낼 수 있다.
Q4
제도에서 물체의 보이지 않는 부분을 나타낼 때 쓰는 선은?
해설. 보이지 않는 부분은 숨은선(파선)으로 나타낸다. 외형선은 보이는 부분(굵은 실선), 중심선은 1점 쇄선, 치수선은 가는 실선이다.
Q5
제품 제작 실행 공정 중 ‘각 부분의 치수에 맞게 재료 표면에 금을 긋고 절단하는 작업’은?
해설. 치수에 맞게 금을 긋고 절단하는 작업은 마름질하기이다. 이후 가공하기 → 조립하기 → 칠하기 순으로 진행한다.

핵심 정리

설계
아이디어를 도면으로 표현·계획
재료·심미성·경제성·기능·독창성 고려
도면의 기능
전달 · 창출 · 보존
제도 통칙(KS)에 따라 그린다
도면의 종류
조립도·상세도·부품도·설명도
입체는 정투상도로 정확히 표현
척도
축척 · 현척 · 배척
A열 용지, 치수 단위 mm
선의 종류
외형선·숨은선·중심선 등
용도에 따라 모양·굵기가 다름
제작 순서
문제 확인→계획→실행→평가
실행: 마름질→가공→조립→칠하기