모든 설계 프로젝트의 시작점에 있는 이 질문을 가볍게 여겨서는 안 됩니다. 이 고민 없이 설계를 시작했다간, 사소한 부품이나 조건 하나가 바뀌었을 뿐인데 연관된 모든 모델을 수정하고, 심하면 전체 프로젝트를 처음부터 다시 만들어야 하는 끔찍한 상황을 마주할 수 있습니다.
설계의 ‘첫 단추’를 어떻게 끼우느냐에 따라 프로젝트의 운명이 달라집니다. 바로 이 첫 단추가 제품의 특성에 맞는 ‘설계 방법론’을 선택하는 것입니다. 이번에는 설계 재작업이라는 최악의 시나리오를 피하고, 압도적인 효율성을 안겨줄 두 가지 핵심 설계 방법론, 탑다운(Top-down)과 바텀업(Bottom-up)에 대해 명확히 알려드리겠습니다.
가장 익숙한 시작, 바텀업(Bottom-up) 설계
바텀업 설계는 가장 직관적이고 전통적인 방식입니다. 레고 블록을 조립하듯, 개별 부품(Part)을 하나하나 독립적으로 설계한 후, 어셈블리(Assembly) 환경에서 이들을 불러와 구속 조건(Constraints)으로 결합하며 전체 제품을 완성합니다.
바텀업 설계는 프로세스가 단순하여 누구나 쉽게 시작할 수 있다는 점이 장점인데요. 또, 부품 수가 적고 구조가 간단한 프로젝트의 초기 설계를 빠르게 진행할 수 있습니다. 다만, 복잡한 제품에서 설계 변경 시 연쇄적인 오류가 발생할 수 있고, 설계 후반부에 이르러서야 부품 간의 간섭이나 조립성 문제를 발견하게 될 수 있죠.
통제와 예측의 기술, 탑다운(Top-down) 설계
탑다운 설계는 바텀업과 정반대의 접근법을 취합니다. 건물의 전체 설계도를 먼저 그리듯, 제품의 전체적인 레이아웃과 핵심적인 뼈대(Skeleton)를 먼저 정의하고, 그 틀 안에서 각 부품을 설계해 나갑니다.
여기서 많은 분들이 ‘탑다운은 하나의 파트(Part) 파일 안에서 모든 형상을 다 그리는 것’이라고 오해하기도 합니다. 하지만 이는 탑다운의 극단적인 예시일 뿐, 진정한 탑다운 설계의 핵심은 상위 레벨의 제어 구조(마스터 스케치, 레이아웃 등)가 하위 부품의 형상과 위치를 결정하는 그 개념 자체에 있습니다.
또 상위 레벨의 제어 구조인 핵심 뼈대를 단순히 치수를 직접 입력하여 설계하는 것이 아니라 변수로 지정하여 하나의 치수를 수정하면 연결된 모든 하위 부품이 자동으로 업데이트되도록 할 수 있어 설계 변경에 매우 강력한데요. 또, 초기 단계부터 부품들의 위치와 공간이 확보되므로 간섭 및 오류를 사전에 방지할 수 있습니다. 그러나 프로젝트 시작 전, 제품의 전체 컨셉과 구조에 대한 명확한 계획이 필요하고, 초기 뼈대를 구성하는 작업이 바텀업에 비해 다소 복잡할 수 있습니다.
현실적인 해답: 탑다운과 바텀업의 장점을 섞은 인컨텍스트 설계
그렇다면 이론적인 탑다운과 바텀업을 칼로 자르듯 구분해서 써야만 할까요? 아닙니다. 실무에서는 두 방식의 장점을 영리하게 조합해서 사용하는 경우가 훨씬 많습니다. 그 핵심에 바로 인컨텍스트(In-Context) 설계가 있습니다.
인컨텍스트 설계는 바텀업처럼 개별 부품으로 존재하지만, 탑다운처럼 상호 관계를 가지며 설계되는 하이브리드 방식을 의미하는데요. 어셈블리 환경 안에서 주변 부품의 형상을 직접 참조하여 새로운 부품을 만드는 것이죠. 예를 들어, 케이스(A)의 면을 그대로 참조해 덮개(B)의 돌출에 사용하면, 두 부품은 독립적인 파일로 존재하면서도(바텀업의 장점) 케이스의 홀 위치, 필렛 등 외형이 바뀌면 덮개의 외형도 자동으로 따라 변경되는(탑다운의 장점) 지능적인 관계를 갖게 됩니다.
이것이 바로 설계 재작업을 최소화하고 실무 효율을 극대화하는 가장 현실적인 방법입니다.
그래서, 내 프로젝트엔 어떤 방식이 맞을까?
프로젝트의 성격에 따라 기본 전략을 선택하고, 인컨텍스트 설계를 통해 유연성을 더하는 것이 핵심입니다.
| 구분 | 바텀업(Bottom-up) 설계 | 탑다운(Top-down) 설계 |
|---|---|---|
| 추천 프로젝트 | 부품 20개 미만의 간단한 장치, 지그 등 | 자동차, 산업기계, 항공, 가전 등 복잡한 시스템 |
| 핵심 장점 | 신속한 초기 작업, 단순함 | 설계 변경 용이, 협업 효율, 안정성 |
| 핵심 단점 | 수정 작업의 어려움, 후반부 오류 발생 | 복잡한 초기 계획 필요 |
| 키워드 | #개별부품 #단순조립 #신속설계 | #마스터모델 #스켈레톤 #연관설계 #대규모 어셈블리 |
마치며…
물론 탑다운과 바텀업, 인컨텍스트 설계만 있는 것이 아니라 다양한 산업군이 있고, 수많은 업체가 있듯이 업체 별, 엔지니어 별로 작업하는 방식이 다양하다. 또, 어떤 것이 정답이다라고 할 수는 없지만 단순히 손에 익은 방식대로 설계하는 것은 프로젝트에 숨겨진 지뢰를 스스로 설치하는 것과 같습니다.
프로젝트의 규모와 복잡성, 협업의 필요성을 고려하여 바텀업과 탑다운의 기본 전략을 정하고, ‘인컨텍스트 설계’와 같은 기술로 그 과정을 최적화해야 하는 이유가 바로 여기에 있죠.
혹시 ZW3D에서 이러한 작업을 어떻게 해야하는지 궁금하시거나, 이외에도 CAD/CAM/CAE 분야와 관련하여 더 궁금한 점이 있으시다면, 언제든지 댓글이나 1:1 문의 또는 카카오톡을 통해 편하게 문의해 주시기 바랍니다.
감사합니다 🙂
