기계공학부 학생들과 CJ 제일제당이 함께하는 ‘스마트제조 PBL1’ 수업이 지난 6월 11일 막을 내렸다. 해당 수업은 총 8팀의 28명 학생이 참가했으며, 미래 식품제조산업 분야의 인재를 양성하기 위한 프로젝트 기반 수업이다. 학생들과 각 팀의 멘토(CJ 제일제당 엔지니어)들은 실제 현장 문제해결을 위한 아이디어 도출을 목표로 프로젝트를 진행했다. 

CJ 제일제당 견학 등으로 현장 이해 돕고 멘토로부터 사전교육까지

‘스마트제조PBL1’ 수업은 LINC+ 4차산업혁명혁신선도대학 스마트제조 MAKE 사업단에서 개발한 IC-PBL 수업이다. 이 수업은 이번 학기에 함께한 CJ 제일제당 외에도 LG전자, 지멘스 소프트웨어 인더스트리 등의 기업과 연계해 진행됐다. 지난해 1학기부터 시작된 '스마트제조PBL1'은 전공지식을 이용해 사업체 현장의 실제 현안을 해결할 수 있는 아이디어를 개발하는 수업이다.

수업을 진행하기 전에 여러 과정이 필요하다. 실제 현장 문제를 해결해야 하기에 기업과의 연결이 필수다. 연계 후에는 프로젝트 주제를 선정한다. 프로젝트 주제는 학생들이 아니라 기업의 직원들이 선정한다. 이번 학기에는 CJ 제일제당 엔지니어들에게 RFP(request for proposal)를 받았고 그중에서 프로젝트 주제를 선정했다. CJ 제일제당 엔지니어는 본 수업에 산업체 멘토로 참여하며 학부생 팀과 협업해 프로젝트를 진행한다.

곽노균 기계공학부 교수는 “멘토들(엔지니어)의 헌신적인 협조가 돋보였다”며 “각 엔지니어들이 프로젝트에 필요한 샘플을 제공하거나 협력업체/공장 견학 및 장비 테스트 사이트 제공을 해줬다”고 말했다. 이 수업의 특별한 점은 기업 직원들의 평가가 진행된다는 점이다. 지난 11일에 CJ 제일제당 임원진에 의해 현장 필요성 중심평가가 이뤄졌으며, 총 2팀의 우수 팀이 선정됐다. 또한, 프로젝트 우수자로 선정된 학생은 회사의 채용 연계 인턴십에 참여하게 된다. 지난해에는 수업을 통해 총 7명의 학생이 입사했다.

이용민 학생 팀, “매주 진행되는 현직 멘토와의 미팅 유익해”

우수 팀의 팀장 이용민(기계공학부 4) 씨는 “코로나19로 인해 여러 활동이 제약되는 가운데 기업과 연계된 프로젝트를 진행하는 것에 대한 기대로 시작했다”고 참여 계기를 설명했다. 이 씨의 팀은 ‘냉동만두 생산공정 예냉/동결기 최적 길이 설계 모델 제안’을 주제로 했다. 냉동만두를 생산하기 위해서는 반드시 동결과정을 거쳐야 한다. 냉동설비는 크게 예냉기(0도)와 동결기(-40도)로 이뤄져 있다.

이 씨 팀은 동결기와 예냉기의 전력 소모량을 줄이고 동결기의 제상 주기를 늘리는 것에 집중했다. 또한, 이들은 만두 생산량을 늘리는 최적의 예냉/동결기 길이 조합을 찾기 위해 노력했다. 이 씨 팀은 두 가지 관점에서 결과를 도출했다. 첫 번째는 냉동설비의 전체 길이를 고정한 채로 제상 주기를 늘려 만두 생산량을 늘리고자 한 것이다. 두 번째 방법은 제상 주기는 현재와 동일하게 둔 뒤 냉동설비의 전체 길이와 전력 소모량을 감소시키고자 했다.

이런 결과를 도출한 이 씨는 이번 프로젝트를 통해 많은 점을 배웠다고 한다. 그는 “책에서만 배우던 내용을 실제로 구현할 수 있을까 싶었는데, 이론을 바탕으로 구현해냈을 때 한 층 성장한 것 같아서 뿌듯했다”고 말했다. 이어 “기업에서 제공한 과제라서 인터넷으로 정보를 찾기가 힘들었는데, 현직 멘토가 매주 점검을 해주고 과제제안서를 통해 확실하게 설명해준 덕분에 무사히 프로젝트를 마칠 수 있었다”고 말했다.

오대영 학생 팀, “짧은 시간이었지만, 여러 교수와 멘토들의 도움으로 연구 성과 얻어”

또 다른 우수 팀의 팀장 오대영(기계공학부 4) 씨는 “이 수업은 다른 강의와 다르게 실제 현장의 문제점을 해결하기 위한 목적을 가지기 때문에 신청했다”고 말했다. 오 씨 팀은 ‘만두 동결 시 동결기에 발생하는 성에로 인한 동결 성능 저하 방지’를 주제로 프로젝트를 진행했다. 오 씨 팀은 성에를 방지하고자 동결기에서 공기를 냉각시키는 증발기의 구조를 개선하는 방향으로 탐구했다. 오 씨는 “이 연구를 통해 성에로 인한 동결기 성능 저하를 줄일 수 있다고 생각했고, 이를 검증하기 위해 CFD 시뮬레이션을 활용했다”고 설명했다.

오 씨 팀의 결과는 성공적이었다. 증발기의 핀 면적을 약 25% 증가시켰고, 이를 시뮬레이션한 결과 기존 동결기에서 발생하는 성에와 비교했을 때 두께가 감소한 것을 확인할 수 있었다. 열 교환량이 증가해 동결 성능이 저하되는 정도도 줄어들었다. 최종적으로는 만두의 생산량을 증가시킬 수 있었다. 오 씨 팀은 현장을 직접 방문하지 못했다. 이에 대해 오 씨는 “시뮬레이션을 진행하는 데 있어 실제 현장과 유사한 환경을 구성해야 한다는 점에서 큰 어려움이 있었다”며 “또한 CFD 소프트웨어를 사용했는데 1~2달이라는 짧은 시간 내에 익혀야 해 쉽지 않았다”고 설명했다.

프로젝트 진행 기간은 약 두 달 정도다. 짧은 기간 내에 완성해야 한다는 점에서 부담감이 있을 수 있다. 하지만 오 씨는 “짧은 시간 동안 주제 선정부터 시뮬레이션 진행까지 무수히 많은 과정을 겪어야 했는데, 팀원들과의 협업을 통해 만족하는 결과를 얻을 수 있었다”고 말했다.