순환 경제를 위한 와이어 하네스 디자인: 분해 및 재사용을 위한 설계
산업이 지속 가능성을 받아들이면서, 하드웨어 팀은 제품이 설계되고, 제작되며, 폐기되는 방식을 재고하라는 압박을 받고 있습니다. 배터리, PCB, 포장에 많은 관심이 집중되지만, 종종 간과되는 중요한 구성 요소가 하나 있습니다: 와이어 하네스.
와이어 하네스는 전기 자동차와 가전제품부터 산업 기계와 스마트 기기에 이르기까지 거의 모든 전자 시스템의 기능에 중심적인 역할을 합니다. 하지만 제품 수명이 다한 후 분해, 개조, 또는 재활용과 관련하여 가장 도전적인 요소 중 하나이기도 합니다.
이 글에서는 하네스 설계가 제품 지속 가능성에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 모든 것을 대대적으로 개편하는 것이 아니라, 더 혁신적이고 선도적인 설계 관행을 채택함으로써 개발 과정을 순환 경제의 원칙과 어떻게 일치시킬 수 있는지 탐구할 것입니다.
선형에서 순환으로의 전환
전통적인 제품 개발은 선형적인 생명주기를 따릅니다:
설계 → 제작 → 사용 → 폐기
반면, 순환 경제는 재생 가능한 모델을 촉진합니다:
설계 → 제작 → 사용 → 재사용/수리/재활용 → 순환
이 모델에서는 제품이 성능과 제조 가능성, 장수명, 모듈성, 분해 용이성, 재료 회수를 위해 설계됩니다.
와이어 하네스는 이러한 변화에서 핵심적인 역할을 합니다. 그것들이 어떻게 만들어지느냐에 따라 순환 설계를 용이하게 하거나 방해가 될 수 있습니다.
와이어 하네스가 지속 가능성에 도전하는 이유
PCB나 배터리와 달리 와이어 하네스는 종종:
- 케이스에 깊숙이 내장되어 있음
- 비표준 기하학적 형태로 맞춤 제작됨
- 영구적인 클립이나 접착제로 고정됨
- 부품 수준 교체를 위한 모듈성이 부족함
이로 인해 다음과 같은 작업이 어려워집니다:
- 손상 없이 분해하기
- 재료 유형별로 분류 및 재활용하기
- 재제조된 제품에 재사용하기
- 한 섹션이 고장 났을 때 수리하기
결과적으로? 하네스는 제품의 나머지 부분이 재활용 가능하더라도 종종 폐기물로 남게 됩니다.
순환성을 위한 하네스 설계
순환 경제를 위한 설계는 성능이나 혁신을 희생하는 것을 의미하지 않습니다. 초기 단계 설계 결정에 생애주기 종료 시점을 고려하는 것을 의미합니다.
여기 하네스 설계 과정을 안내할 핵심 원칙들이 있습니다.
1. 분해 용이성을 위한 설계
- 하네스를 쉽게 제거할 수 있도록 하는 고정 장치 사용(예: 스냅핏, 탈착식 클립, 비영구적 접착제).
- 밀폐된 구획을 통해 전선을 배선하는 것은 반드시 필요한 경우가 아니면 피하십시오.
- 고전압, 신호, 전력 하네스를 분리하여 식별 및 처리가 용이하도록 합니다.
전문가 팁: 설계 패키지의 일부로 분해 경로를 문서화하십시오. 이는 서비스 팀을 돕고 규제 준수를 지원합니다.
2. 모듈식 하네스 세그먼트 사용
- 하나의 크고 맞춤형 하네스 대신 표준 인터페이스를 통해 연결되는 모듈식 하네스 섹션을 사용하여 설계하십시오.
- 모듈식 하네스는 전체 조립품을 폐기하지 않고도 특정 시스템 부품을 교체, 업그레이드 또는 재사용하기 쉽게 만듭니다.
예: 자동차 애플리케이션에서는 모델 간 플랫폼 재사용을 지원하기 위해 전면 및 인포테인먼트 하네스가 점점 더 모듈식으로 제작됩니다.
3. 재료 분리 가능하게 하기
- 재활용을 위해 식별 및 분리가 가능한 와이어 절연체 및 재킷을 선택하십시오.
- 분리가 명확하게 표시되거나 설계된 경우가 아니면 혼합 재료 커넥터 사용을 피하십시오.
- 대상 시장의 재활용 표준과 일치하는 와이어 색상 코드 및 라벨링을 제공하십시오.
4. 수리 용이성 설계
- 전체 제품의 분해 없이 커넥터와 접속점에 접근할 수 있도록 합니다.
- 유지보수 워크플로에 맞는 하네스 배선 경로를 사용하십시오.
- 배선 논리, 핀 매핑 및 하네스 구조를 명확하게 문서화하고 이 데이터를 디지털로 저장하십시오. PDF로만 저장하지 마십시오.
통찰: Altium과 같은 디지털 하네스 설계 도구를 사용하면 팀이 전선 길이, 연결 및 회로도의 정확한 기록을 유지할 수 있어 생산 후 지원성과 추적성이 향상됩니다.
5. 데이터 기반 지속 가능성 보고 지원
EU의 지속 가능한 제품을 위한 에코디자인이나 확장 생산자 책임(EPR) 정책과 같은 증가하는 규제로 인해 OEM은 재료 내용과 재활용 가능성을 추적하고 보고할 것으로 예상됩니다.
연결되고 지능적인 시스템에서 설계된 하네스는 이러한 보고서에 통합될 수 있어 다음의 선언을 용이하게 합니다:
- 재활용 가능한 구리 함량
- 커넥터와 재킷의 플라스틱 구성
- 중요 원자재 사용(예: 차폐나 코팅에 사용되는 희귀 금속)
이 데이터를 PLM이나 설계 플랫폼의 일부로 사용 가능하게 함으로써 감사나 인증 과정에서의 마찰을 줄일 수 있습니다.
지속 가능한 하네스 엔지니어링에서의 디지털 디자인
순환 설계의 많은 부분은 정보로 시작됩니다: 제품에 어떤 재료가 있는지, 구성 요소가 어떻게 상호 작용하는지, 시간이 지남에 따라 어떤 변화가 발생했는지를 아는 것입니다. 그 가시성 없이는 분해와 재사용이 추측이 됩니다.
디지털 하네스 설계 도구, 특히 PCB 및 시스템 워크플로우에 통합된 도구는 측정 가능한 차이를 만듭니다. Altium Designer 및 Altium 365와 같은 도구는 하네스 개발을 보드 및 회로도 설계와 동일한 환경으로 가져옵니다. 이들은 커넥터, 와이어 유형 및 재료의 중앙 집중식 라이브러리를 지원하며, 자동화된 문서화, 추적 가능한 설계 이력 및 일관된 출력 생성을 가능하게 합니다.
순환 설계 마인드셋과 결합될 때, 이러한 도구는 팀에게 다음을 가능하게 합니다:
- 제조가 시작되기 전에 분해 영향을 시각화하기
- 초기 설계 단계에서 모듈식 하네스 레이아웃을 검증하기
- 추가적인 수동 작업 없이 지속 가능성 관련 메타데이터(재료 유형이나 재사용 플래그 같은)를 캡처하기
이러한 개선 사항은 일상적인 운영을 넘어 지속 가능성 및 제품 수명 주기 관리에서 장기적인 목표에 직접적으로 기여합니다.
경쟁 우위로서의 순환성
지속 가능성은 이제 단순히 준수에 관한 것이 아닙니다. 시장에서 돋보일 수 있는 강력한 방법입니다. 폭스바겐 그룹이나 볼보 자동차와 같은 선도적인 OEM들은 이미 다음과 같이 이 원칙을 실천에 옮기고 있습니다:
- 재생산품이나 재제조 제품에서의 재사용을 위한 하네스 설계
- 자동 또는 수동 분해 작업 흐름을 지원하기 위한 배선 경로 단순화
- 현장 수리 또는 하위 조립품 교체를 용이하게 하기 위한 인터페이스 및 세그먼트 표준화
- 제품 마케팅 및 규정 문서에 재활용률, 모듈성 점수 등의 측정 가능한 지속 가능성 지표 사용
하네스에 순환 설계 원칙을 적용하면:
- 환경 영향 감소
- 제품 수명 및 서비스 가능성 향상
- 수명 종료 처리 및 재활용 비용 절감
- ESG(환경, 사회, 거버넌스) 및 순배출 제로 목표에 대한 브랜드 약속 지원
마지막 생각
주목을 많이 받지는 않지만, 지속 가능성 목표를 달성하는 데 있어 하네스가 큰 차이를 만들 수 있습니다.
재사용, 분해, 추적 가능성, 재료 분리를 위한 하네스 설계를 통해, 엔지니어링 팀은 순환 경제 원칙과 일치하며 기능적이고 미래 지향적인 제품을 만들 수 있습니다.
올바른 디지털 디자인 도구를 사용하면, 이를 프로세스에 통합하는 것이 더 많은 노력을 의미하지 않고, 시작부터 더 현명하고 의도적인 결정을 내릴 수 있습니다.
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