PS4의 각 부분은 어떻게 만들어지는가

오토리 야스히로. 소니 컴퓨터 엔터테인먼트 PS 제품 사업부 하드웨어 설계 부문 기계 설계부

PS4 만드는 법. PS4의 내용을 대공개!라는 독특한 세션이 열렸습니다. 이것은 세션의 이름대로 PS4의 내용을 그냥 소개하는 게 아니라, PS4의 각 부분이 공장에서 어떻게 만들어지는지를 해설한 것이었습니다.

강연자인 SCE의 오토리 야스히로는 '공장 견학에 나왔다는 생각으로' 자신이 강연 내용을 설명했다네요.

오토리 야스히로가 다룬 제품군. 원래 복사기를 만들던 분이라 PS의 물리적인 크기가 작고 부품과 나사의 크기가 작은 것을 보고 이런 얇고 작은 재료와 부품을 써도 괜찮을지 불안해했다고 합니다. 반대로 손목시계 쪽에서 일하다가 이쪽으로 자리를 옮긴 동료는 정 반대로 생각하고 있었다네요.

이 분은 올해 1월에 PS4의 쿨링에 대해 설명했던 분이기도 합니다(http://gigglehd.com/zbxe/11020482). 예전에는 복사기의 내부 설계를 담당했다고 하네요.

1998년에 SCE에 입사해 플레이스테이션 2 이후 거의 모든 플레이스테이션의 설계를 담당했습니다. 어느 프로세서를 쓰고 어떤 회로 설계를 도입하는지를 맡은 게 아니라, 기판과 파워, 드라이브를 어디에 배치하고 어떻게 쿨링핼까, ODD 슬롯을 어떻게 여닫느냐 등의 물리 구조의 설계를 담당해 온 사람입니다.

이 분이 가장 먼저 해설한 것은 PS4의 본체가 어떤 부품으로 구성됐느냐는 것입니다. 부품 단위로 차례대로 소개한 것입니다. 이를 위해 PS4를 가상 분해한 셈 치고 각 부위를 설명했습니다. 

PS4의 가상 분해도. PS4는 분해했을 때 a/s를 받을 수 없으니, 회사 엔지니어가 직접 분해에 대해 설명하는 기회는 매우 흔치 않은 것이라 할 수 있겠습니다.

PS4의 부품 구성. 공장에선 이들 부품을 조립한다고 할 수 있습니다.

가상 분해를 한 후에는 각 부분을 어떻게 제조했는지를 설명했습니다. 우선 케이스를 비롯한 플라스틱 부품을 열로 녹인 플라스틱을 금형에 주입해 제조하게 됩니다.

플라스틱 케이스 부분. 슬라이드에 나오는 금형은 1번의 플라스틱 주입으로 같은 부품을 2개 만들 수 있다고.

금속 부분은 그 제조 기법에 몇가지 패턴이 있는 듯 합니다. 얇은 판 형태의 것은 압박 제조로 금속판 재료를 금형 사이에 끼워 압착해 요철을 만든 후 절단합니다.

프레스 제조. 슬라이드에 나온 것은 기판에 붙이는 실드입니다.

복잡한 형태의 금속 부분은 순송 프레스라는 기법을 씁니다. 이것은 한번 찍어내는 것으로 부품을 만드는 게 아니라 파이프라인 방식으로 여러 차례의 프레스 가공을 거쳐 제조하는 방식입니다.

1차 금형으로 프레스를 한 후 다음 금형으로 옮겨 다시 프레스. 이것을 반복해 최종 부품으로 만드는 프레스 공정입니다.

입체적인 형상의 금속 부분은 앞서 설명한 플라스틱 부품처럼 가열해 녹인 금속을 금형에 흘려넣어 제조합니다. 이는 다이캐스트 제조라고 부르는 방법입니다.

다이캐스트 제조법에 의해 만든 히트싱크.

입체적인 형태의 금속 부품은 금형에 재료를 넣어 제조하는 경우도 있는데 이것은 압출 파티클이라고도 합니다.

금형에 재료를 밀어 넣어 나온 것을 잘라내 부품으로 만드는 압출 파티클.

단조 압출 파티클의 한 종류입니다.

단조로 만든 부분에 알루미늄 판을 적층해 만든 히트싱크. PS3 후기형에서 쓰이는 것입니다.

나사와 같은 작은 도랑 있는 부분은,"전조"로 불리는 제조 법으로 만들어진다. 요철이 있는 금형으로 부재를 끼고 금형을 움직이는 것이고, 부재에 요철을 새겨 가는 것이다.

2개의 금형으로 둘러싸 나사를 만드는데 이것이 전조라고 하는 제조 방법입니다.

실제 생산해선 철사로 나사의 대략적인 모양을 만들고.

거기서 전조로 나사산을 새기는 방식입니다.

금속 분말과 바인더라 부르는 수지 분말의 혼합물을 금형에 너워 굽습니다. 기름을 넣어 제조하는 소결 부분도 있습니다. 수지는 소결 과정에서 증발하며 금속 분자 사이에 틈이 생기면 주입한 오일이 그 안으로 들어가 마찰 저항이 적은 금속 부품이 나오게 됩니다. 소결법은 부품은 주로 베어링 등의 가동/접촉 부품의 제조에 이용되고 있습니다.

복잡한 소결법.

오일이 스며들게 해서 저항이 낮은 부품을 만들 수 있습니다.

라벨류의 제조 법에 대해서도 봉 씨는 해설했다. 최근 입체 형상의 라벨류는 상당히 복잡한 적층 구조를 하는 것 같다.

라벨의 제조 방법. 스티커는 이면지를 뚫어서 만드는데 바닥이 찢어지지 않도록 상당히 정밀한 절단 기술을 사용합니다.

실제 종이 제조 기계. 왼쪽으로 재료가 들어가 오른쪽에서 스티커가 나오는 식.

한번 떼면 자국이 남는 봉인 씰의 구조입니다.

한번 떼면 다시 붙일 수 없는 특수 라벨은 접착제와 스티커 사이에 실리콘 층이 끼어들어 있으며, 스티커를 땠을 때 이 부분이 분리돼 붙이는 자국이 남게 됩니다. 따라서 실리콘 층에는 접착제로 붙일 수 없다는 걸 응용한 구조로 되는 것입니다. 

실리콘은 접찹제를 쓰지 않고 벗겨지기 쉬운 재료입니다.

이 구조의 스티커는 분해하면 a/s를 받을 수 없다고 경고하는 용도로 많이 씁니다.

이 세션에선 히트파이프를 넣은 히트싱크 제조법이나 PS4의 쿨링 설계에 대해서도 해설이 있었으나 이것은 예전 글에서 소개했으니 생략합니다.

그래픽카드의 쿨러에서도 널리 쓰이는 히트파이프의 구조. 히트파이프 내부는 진공이라서 사람의 체온 정도로도 내부가 끓어 오르게 됩니다. 그리고 증기화할 때 기화열로 발열원의 열을 뺏어 히트파이프 내부를 수증기가 이동하게 되는 구조. 이로서 히트파이프 내부는 균일한 온도와 무한대의 열 전도율을 실현하게 됩니다.

PS4의 쿨링에 대해선 http://gigglehd.com/zbxe/11020482 여기에서 설명한 바 있으니 생략합니다.

알려지지 않은 플레이스테이션 패밀리의 비밀

뒤이어 플레이스테이션 패밀리에서 알려지지 않은 점을 설명했습니다. 이 분은 게임기가 출시된 직후 분해 기사가 나오면 매번 기대하면서 봤다고 합니다. 게임기의 매커니즘이나 각종 구조의 연구가 알려지는 것을 기대하는 한편, 사람들이 알아채지 못한 부분도 있으니 그것에 대해 설명하겠다고 하네요.

우선 나사가 있습니다. PS 본체에 쓰인 나사는 이중 나선 구조로 되어 있어 한번 조여 두곳이 맞물리는 구조입니다. 이는 생산 과정에서 나사를 조이는 공정을 줄이는 데 크게 공헌하고 있다고 하는데요. 어떤 곳도 이를 알아채지 못했다 합니다.

플레이스테이션의 나사는 이중 나선 구조

두번째는 PS2의 쿨링팬에 대한 것입니다. 사실 PS2의 쿨링팬은 일반 쿨링팬과 반대 방향으로 회전한다고 합니다. 이는 1층에 해당하는 메인 기판의 발열원, 2층에 있는 AC/DC 전원 기판의 발열원에 기류를 보내기 위한 가장 단순하고 효율 좋은 아이디어였기에 채용했다고 하는데요. 일반적인 쿨링팬을 좌우로 뒤집은 제품이라 어느 곳에서도 발견하지 못했다 합니다.

PS2의 쿨링팬은 반대로 회전합니다. 하지만 이걸 알아챈 사람이 아무도 없었다네요.

3번째는 기존 PS3의 슬라이드 커버에 대한 것입니다. 사실 이 커버는 가로 방향으로 뒀을 때 빨리, 세로 방향으로 두면 천천히 열립니다. 중력이 누르지 않으니 세로 방향일 때 더 빨리 열릴 것 같지만 실제론 반대입니다.

신형 PS3의 커버는 열리는 속도가 물리 법칙과 거꾸로입니다.

여기엔 2단 변속기가 들어가 있어 열리는 속도를 바꾸게 됩니다. 2단 변속기는 웨이트와 진자식 오일 댐퍼 기어의 조합으로, 회전 저항이 강한 오일 댐퍼 기어가 개패 속도를 늦추기 위한 역할을 하고 있습니다. 가로로 열릴 땐 무게추가 댐퍼 기어에 접속하지 않는 방향으로 움직여 커버가 빨리 열리며, 세로 방향일 땐 무게추가 떨어지면서 댐퍼 기어를 눌러 천천히 열리게 됩니다. .

2단 변속기가 정교한 구조를 쓰게 된 이유는 '세로로 빨리 열리는 건 보기 안 좋아서'였다고 합니다. 2단 변속기는 웨이트와 진자식 오일 댐퍼 기어로 구성됩니다.

이곳의 분홍색 진자 댐퍼는 자주색 기어와 일체화돼 보라색 기어의 회전이 댐퍼에서 억제되는 구조입니다.

가로로 움직일 때 댐퍼 기어를 우회합니다.

세로로 움직일 때는 웨이트가 달린 추가 내려과 댐퍼 기어에 물려 제동력이 작동해 천천히 열리게 됩니다.

그 외에 사람들이 알아채지 못한 PS의 비밀도 소개했습니다.

역대 PS 중 히트싱크가 가장 저렴했던 게 PSX였습니다.

하나는 PS2 기능을 통합하는 HDD 탑재형 DVD 레코더 PSX의 히트 싱크에 대한 것입니다. 역대 플레이스테이션 중 PSX는 가장 저렴한 히트싱크를 썼다네요. 순수하게 프레스로 찍어 만들어 히트싱크를 완성하며, 프로세서와 붙어있는 열전도 시트도 원래는 전파 흡수에 쓰던 접착제라고 하네요. 수지에 철분이 섞인 구조로서 열전도 시트의 구조와 흡사해 채용했다고 합니다. 열전도 시트의 가격이 비싸단느 것도 있고, PSX의 발열량이라면 이정도 대용품으로도 문제가 없다고 판단해 이를 도입했다네요.

또 다른 건 2001년에 출시된 PS2 출시 2천만대 기념 모델에 대한 것입니다. 이때 소니는 유럽의 자동차를 본따 화이트/레드/옐로우/블루/실버의 자동차용 도장 색상 5가지를 본딴 유로피언 오토 모빌 컬러 컬렉션이라 불리는 PS2를 출시했는데, 이 분이 PS를 만든 이후 지금까지 이게 가장 힘들었다고 합니다.

처음에는 자동차의 도장에 쓰이는 도료를 사용해 PS2에 색을 입혔는데 그게 잘 안됐다고 하네요. 당시엔 자동차의 도장에 대해 그리 잘 알지 못했기에 그냥 바르면 된다고 생각했는데 그게 큰 잘못이었다고 합니다. 

유렵 자동차 색상의 특별 도장을 한 PS2. 여기에는 알려지지 않은 비밀이 숨겨져 있습니다.

PS2에 자동차용 도료를 발라 제품 박스에 포장하면 도료가 완충재를 누르면서 표면이 움푹 패이는, 어떻게 보면 상처가 생겼다고 합니다. 자동차용 도료는 칠한 후 닦아 광택을 내는 용도로 개발하기 때문에 칠한 부분의 막이 부드럽지만 가전 제품의 도료는 막이 딱딱합니다. 바로 여기에서 큰 문제가 생겼다는 것입니다.

결과적으로 이 자동차 도장을 쓴 PS2는 도장한 후 딱딱한 막의 코팅을 하는 것으로 마루했습니다. 즉 시간이 걸리다보니 제조 단가가 많이 늘었다고 하네요. 여러가지 의미로 가치가 높은 한정판이었던 셈입니다.

오토리 야스히로의 설계 이념

세션의 마지막에서 오토리 야스히로는 자신의 일에 대한 애착, 설계 이념을 설명하고 강연을 마무리지었습니다.

1. 타협하지 않고 기본에 충실하는 것. 사람들이 알아주지 않아도 고집을 부려 기본에 충실하면 나머지는 자연스럽게 따라오게 됩니다.

2. 기술에 치우치지 않고 사용자 입장에서 기능을 설계해 만드는 것. 기술을 위한 기능이 아니라 기술을 왜 쓰는지가 중요합니다. 기능은 기술을 추구한 결과로서 나타나게 됩니다. 

소스: http://www.4gamer.net/games/990/G999024/20140905096/