완벽한 날에 숨겨진 과학: Sparx Hockey의 모든 것

토요일 아침, 경기 전에 아이의 스케이트 날을 갈아주려고 아이스링크나 하키용품점에 줄을 서 있을 때 드는 생각은 오직 하나뿐입니다. 오늘 날을 갈아주는 직원이 실력이 좋고 침착하게 작업하는 사람이기를 바라는 것입니다. 하키 선수와 그 부모들은 여러 세대에 걸쳐 이 의식을 받아들였습니다. 마치 전통처럼요. 스케이트 날을 날카롭게 연마하는 작업은 비효율적이고 근본적으로 정밀함이 떨어지는 경우가 많습니다. Sparx Hockey의 설립자 겸 CEO인 Russ Layton에게 이는 향수에 젖어 그리워할 만한 순간이 아니라 엔지니어링 혁신을 요구하는 문제였습니다. 

뉴저지에서 스케이트를 타며 자란 Layton은 스케이트 날이 하키 경기력에 얼마나 중요한 역할을 하는지, 그리고 연마 과정이 얼마나 불안정한지를 직접 경험했습니다. 전문 상점을 일주일에 한 번꼴로 찾아 수많은 시간을 쏟았던 그는 어릴 적 하키 캠프 기숙사에 벤치 그라인더를 몰래 들여와 날을 갈기도 했습니다. 몇 년이 지난 후, Layton은 부모님이 그랬던 것처럼 연마소에 가서 좋은 결과를 바라며 줄을 서서 기다리게 되었습니다.

성가심만으로 회사를 차릴 수는 없습니다. 하지만 불편함에 엔지니어링 경험이 더해진다면 어떨까요? 경험을 바탕으로 새로운 발견을 도출할 수 있습니다. Layton은 공차가 매우 중요하고, 고장 모드를 분석하며, 설계 루프마다 엄격한 검증을 요구하는 의료기기 업계에서 수년간 제품 개발 경험을 쌓았습니다. 의료기기 회사에서 해고당한 후, 그는 그동안 다듬어 온 사고방식을 하키계에서 누구도 주목하지 않았던 영역에 적용했습니다.

Layton은 "누구나 집에서 스케이트 날을 날카롭게 갈 수 있도록, 전문가 수준의 정확도를 가진 제품을 만들고자 시장에 진출했다"고 설명합니다. "시중의 제품은 매우 번거롭고 지저분하고 위험했습니다. 시장에 충격을 주고 누구나 스케이트 날을 날카롭게 갈 수 있도록 돕는 제품을 만들려면 아주 중요한 문제들을 해결해야 했습니다."

Layton은 100년간 변하지 않은 기존의 스케이트 날 연마 방식을 혁신하려는 열정으로 엔지니어링, 설계, 제조 분야의 최신 기술을 접목하여 2013년 Sparx Hockey를 창업했고, 자동화된 가정용 스케이트 날 연마 장치를 개발했습니다.

타협 없는 정밀도 달성

스케이트 샤프너를 설계하기란 결코 쉽지 않았습니다. 약 300개의 개별 부품이 포함되어 있기 때문입니다. 차세대 기계를 개발하기 시작한 Sparx 엔지니어링 팀은 전체 크기, 부품 배치, 내부 레이아웃은 물론 모든 구성 요소의 상호 작용 방식까지 전부 다시 생각해야 했습니다. 엔지니어링 부문 부사장 Dan Beaudet가 말을 이었습니다. "개발 초기 단계부터 물체를 이리저리 옮겨볼 수 있는 도구를 활용하며 모든 작업을 3차원 공간에서 진행할 수 있다는 점은 엄청난 가치를 지닙니다. 그러니 SOLIDWORKS®가 없는 엔지니어로서의 삶은 상상할 수도 없습니다."

스케이트 날 연마는 극도의 정밀함을 요구하기 때문에, 마주한 난관은 훨씬 더 까다로웠습니다. 스케이트 날 양쪽의 높낮이 차이는 사람 머리카락 굵기보다도 작은, 수천 분의 1인치 이내로 정밀하게 관리되어야 합니다. 아주 미세하게 달라도 경기력에 영향을 미치므로, 시스템은 극도로 엄격한 공차 범위 내에서 강철을 갈아야 합니다.

정확도는 선택이 아닌 필수였기에 Layton은 엔지니어링에 초점을 맞추어야 했습니다. Sparx의 샤프너는 초직선형 샤프트에서 고품질 베어링에 이르기까지 매우 정확한 부품 표준을 갖추고 있어야 했고, 모든 요소는 항상 그 표준을 충족해야 했습니다. "SOLIDWORKS Simulation은 설계에 대한 지능적인 접근을 가능하게 하고 실제 사용 빈도가 낮은 반복 작업을 줄여줍니다." 그는 강조했습니다. 이 접근 방식은 시간과 비용을 아끼게 해주었습니다.

또한, 샤프너의 여러 부분, 즉 7~8개의 개별 압출 부품들을 하나의 주조물로 통합해야 하는 과제도 안고 있었습니다. 이런 접근 방식으로 진행하려면 주조 버전이 원본 압출물과 동일한 구조적 성능을 제공해야 했습니다. "그래서 [SOLIDWORKS] Simulation을 활용하여 최종 주조물을 설계했고, 압출물과 완전히 동일한 강도를 보장할 수 있었다"고 Layton은 말합니다.

차고에서 수없이 오랜 날들을 보냈고, 수많은 초기 시제품을 만들었으며, 그럴싸해 보였던 아이디어도 번번이 폐기하곤 했습니다. 결국 커피 한 잔을 만드는 것만큼 간단하게 작동할 수 있는 장치를 구축했습니다. Layton은 말합니다. "장인이나 대장장이의 손길이 필요할 것 같았던 과정을 Keurig®로 커피를 내리는 것만큼 간단한 기계식 과정으로 바꿨습니다."

스케이트가 제대로 연마되면 양쪽 날이 완벽하게 수평을 이룹니다. 하지만 날이 약간이라도 수평에서 어긋나면, 한쪽이 다른 쪽보다 더 예리하게 느껴집니다. 이러한 불균형으로 인해 스케이터가 강한 마찰력을 받으며 회전할 때 제어력을 잃게 되고, 회전 도중에 넘어지는 사고가 벌어질 수도 있습니다. NHL을 포함한 엘리트 수준의 선수들은 이러한 불균형을 즉시 감지합니다.

Layton이 말을 이었습니다. "우리는 장치와 관련된 구조 무결성, 키 전송, 운동학 등과 같은 매우 깊은 기술적 문제들을 해결하기 위해 SOLIDWORKS 시뮬레이션을 많이 사용합니다." 목표는 추측해서 제작하는 것이 아니었습니다. 시행착오를 완전히 줄이는 것이었습니다. SOLIDWORKS Simulation을 통해 개발 초기 단계에서부터 설계 성능을 최적화하여 물리적 시제품 수를 줄일 수 있었습니다.

초기에 비해 많은 것이 바뀌었습니다. Layton의 차고에서 시제품으로 시작했던 이 시스템은 정밀 스케이트 날 연마 시스템으로 발전했습니다. 기존의 연마는 회전하는 그라인딩 휠에 날을 직접 통과시켜 깎아내는 방식으로 이루어지며, 이때 작업자의 기술, 압력, 정렬 상태 등에 따라 날의 품질이 달라집니다. Sparx는 이러한 변수를 제거합니다. 스케이트는 고정된 상태로 유지되며, 제어된 그라인딩 링이 일정한 하중과 프로그래밍된 이동 거리를 유지하며 날을 지나칩니다. 이 시스템은 각도, 반경, 표면 마감 상태를 엄격한 허용 범위 내에서 유지하여 매 사이클마다 일관된 기하학적 구조를 제공합니다. 3~4분 안에 날이 균일하게 깎입니다. 숙련된 작업자가 필요 없습니다.

현재 시중에 있는 Sparx 샤프너는 10만 개 이상입니다. 어른이나 아이할 것 없이 모두 이 제품을 좋아하며, 여러 NHL 팀과 전직 NHL 선수들도 제품을 애용하고 있습니다. Sparx Hockey의 마케팅 부문 부사장인 Steve Jones는 말합니다. "하키 가방에서 스케이트를 바로 꺼내 Sparx 샤프너에 넣고, 짐을 싼 뒤 가방을 차에 싣고 경기나 연습장으로 향하면 됩니다." "이보다 더 편리할 수는 없습니다." 그러나 Sparx는 그저 편리함만으로 선택받은 것이 아닙니다. 일관된 정확도와 제어 또한 확보했습니다.

Sparx 샤프너의 성공이 Sparx Hockey의 기업가적 마인드를 바꾸지는 않았습니다. Beaudot이 말하듯, 혁신은 멈추지 않을 것입니다. "우리는 계속해서 샤프너를 발전시킬 것입니다. 더 빠르고 가볍고 저렴하게 만들 것입니다."

어린 시절 겪었던 불편함에서 시작된 일이 하키 선수의 경기력을 결정짓는 중요한 변수를 안정화하고, 수작업을 자동화하는 정밀 기기로 발전했다는 사실은 무척 놀랍습니다. "우리 회사는 스케이트 연마를 대중화하고 있습니다. 모든 하키 선수와 가족을 위해 설계된 이 제품만 있으면 누구나 전문가 수준의 정확도로 안전하고 손쉽게 스케이트를 날카롭게 갈 수 있죠." Layton은 이렇게 말을 맺었습니다. "스케이트가 빙판과 맞닿는 지점인 날이 하키의 모든 것을 결정합니다. 스케이트를 제대로 연마하면 최상의 퍼포먼스를 낼 수 있습니다."