Chapter 11

수명과 지속가능성

서랍 속에 안 쓰는 충전식 기기가 하나쯤 있다. 대부분 고장 난 것이 아니라 충전지가 닳아서 한 시간도 못 버티게 된 것들이다. 몸통도, 불빛도, 단추도 멀쩡한데, 손톱만 한 부품 하나가 닳는 바람에 물건 전체가 쓰레기가 된다. 지속가능성은 거창한 재료 이야기이기 전에 이런 설계의 문제다. 이 장은 독서등 하나를 들고 무엇이 먼저 닳는지, 그것을 갈 수 있게 하려면 어떻게 열려야 하는지, 버릴 때 무엇이 남는지, 그리고 이 물건이 평생 내놓는 배출이 어디서 가장 큰지를 차례로 따져 본다.

수명은 가장 먼저 닳는 부품이 정한다

물건은 한꺼번에 늙지 않는다. 독서등 하나에도 LED, 버튼, 클립의 스프링, 목의 관절, 충전 단자, 충전지가 들어 있고, 이들은 저마다 다른 속도로 닳는다. LED는 수만 시간을 버티지만 충전지는 몇백 번 충전하면 눈에 띄게 약해진다. 버튼은 수만 번 눌려도 괜찮지만 목의 마찰 관절은 자주 꺾을수록 헐거워진다. 이 가운데 갈아 끼울 수 없는 부품이 하나라도 닳으면 물건 전체의 수명이 끝난다. 사슬이 가장 약한 고리에서 끊어지는 것과 같다.

그래서 제품의 수명(Product lifetime)은 "얼마나 튼튼한 재료를 썼는가"보다 "가장 먼저 닳는 부품을 갈 수 있는가"에 더 크게 좌우된다. 여기서 수명은 물건이 쓸 만한 상태로 사용자 곁에 머무는 기간을 말한다. 아래 그림은 물건이 태어나서 버려지기까지의 길과, 그 길을 되돌리는 고리들이다.

원료캐기·정제 생산성형·조립 운송포장·배송 사용전기·소모품 폐기매립·소각 수리 부품 갈기 재사용 남이 쓰기 재활용: 재료로 되돌리기 분쇄·선별·다시 녹이기. 고리가 길수록 잃는 것이 많다 물건의 일생(전과정)
그림 1. 제품의 일생과 되돌리는 고리. 위의 한 줄이 "만들고 쓰고 버리는" 길이다. 아래 고리는 짧을수록 좋다. 부품 하나를 갈아 계속 쓰는 수리가 가장 짧고, 물건을 녹여 재료로 되돌리는 재활용이 가장 길다. 재활용은 마지막 수단이다.

아래 시뮬레이터는 E 라이트의 부품마다 "몇 년이면 닳는가"를 사용량으로 계산한다. 하루 사용 시간을 바꾸고, 충전지를 갈 수 있게 했는지 고른다. 굵은 세로선이 제품의 수명, 곧 갈 수 없는 부품 가운데 가장 먼저 닳는 것이 닳는 때다.

SIMULATOR

가장 약한 고리

제품의 수명—
먼저 닳는 부품—
그동안 충전지 교체—
해볼 것: ① 하루 1.5시간, 아무것도 켜지 않은 상태. 충전지가 3년이 안 되어 닳고, 그것이 곧 제품의 수명이다. 다른 부품들은 수십 년이 남았다. ② "충전지를 갈아 끼울 수 있다"를 켠다. 수명이 목 관절이 헐거워지는 8년쯤으로 훌쩍 늘어난다. ③ 관절 조임까지 켠다. 이제 클립 스프링이 한계다. 하루 사용 시간을 6시간으로 늘려 순서가 어떻게 바뀌는지 본다. (교육용 가정: LED는 밝기가 처음의 70%가 되는 2만 5천 시간, 버튼 10만 번, 클립 스프링 2만 번, 마찰 관절 1만 5천 번, USB-C 단자 1만 번 꽂기, 충전지는 다음 절의 모형. 하루에 버튼은 2회+시간당 2회, 클립은 2회, 관절은 2회+시간당 2회 쓴다고 두었다. 실제 부품의 수명은 등급과 사용 환경에 따라 크게 다르고, 같은 부품도 개체마다 흩어진다.)

충전지를 갈 수 없는 독서등은 충전지와 함께 늙는다. 충전지 하나만 갈 수 있게 해도 수명이 서너 배 늘어난다. 그다음 약한 고리는 목 관절인데, 마찰 관절은 조임 나사 하나로 다시 뻑뻑하게 만들 수 있게 설계하는 일이 흔하다. 그렇게 고리를 하나씩 풀어 가면, 결국 남는 것은 사용자가 이 물건을 계속 쓰고 싶은가라는 질문이다(마지막 절).

부품의 수명을 일부러 짧게 잡는 일을 계획적 진부화(Planned obsolescence)라고 부른다. 1920~30년대 유럽과 미국의 전구 회사들이 카르텔(흔히 포이보스 카르텔이라 부른다)을 맺어 백열전구의 수명을 1,000시간으로 맞춘 일이 대표적인 사례로 자주 거론된다. 다만 오늘날 물건이 빨리 버려지는 이유가 모두 고의는 아니다. 값을 맞추려고 접착을 고르거나, 얇고 매끈한 모양을 위해 나사를 숨기는 평범한 선택이 쌓여 같은 결과를 낸다. 설계자가 할 일은 그 선택을 알고 하는 것이다.

충전지는 소모품이다

충전식 소형 기기 대부분은 리튬이온 충전지(Lithium-ion battery)를 쓴다. 가볍고 에너지를 많이 담지만, 쓸수록 담을 수 있는 양, 곧 용량이 줄어든다. 줄어드는 길은 두 갈래다. 하나는 충전과 방전을 되풀이하며 닳는 사이클 노화, 다른 하나는 쓰지 않고 두기만 해도 시간이 지나며 닳는 달력 노화(Calendar aging)다. 두 노화 모두 높은 온도에서, 그리고 가득 충전된 상태로 오래 둘수록 빨라진다는 것이 잘 알려져 있다.

제조사는 충전지의 수명을 흔히 "처음 용량의 80%가 될 때까지의 충전 횟수"로 적는다. 소형 기기용 셀은 300~1,000회 정도가 흔한 범위다. 충전 1회는 0%에서 100%까지 한 번 채우는 양을 말하므로, 절반씩 두 번 채우면 1회로 센다. 이 장에서는 두 노화를 단순히 더하는 모형을 쓴다.

$$T_{80} = \frac{0.2}{\;0.2\,\dfrac{c}{N} + a\;}$$
\(T_{80}\): 용량이 처음의 80%가 되기까지의 해, \(c\): 1년의 충전 횟수(하루 사용 시간 × 365 ÷ 한 번 충전으로 켜는 시간), \(N\): 정격 충전 횟수(80%까지), \(a\): 1년의 달력 노화(용량의 비율). 실제 충전지의 노화는 직선이 아니다. 처음에 조금 빨리 줄고, 수명 말기에는 갑자기 꺾이는 일이 많다. 이 식은 어림을 위한 교육용 근사다.

E 라이트는 중간 밝기에서 한 번 충전으로 약 5시간 켜진다고 가정한다(가상의 사양). 도경처럼 잠들기 전 하루 한 시간 반쯤 읽는다면 1년에 충전을 110번쯤 한다.

SIMULATOR

충전지는 언제 80%가 되나

1년 충전 횟수—
80%가 되는 때—
그때까지 충전—
해볼 것: ① 기본값(하루 1.5시간, 정격 500회)에서 80%가 되는 때는 2.7년쯤이다. 점선(달력 노화만)과 실선의 간격이 충전으로 닳은 몫이다. ② 하루 15분으로 줄인다. 충전은 1년에 20번도 안 되는데 충전지는 그래도 늙는다. 쓰지 않아도 시간이 닳게 한다. ③ "더운 곳"을 켠다. 달력 노화가 두 배가 되어 덜 쓰는 사람일수록 손해가 크다. (교육용 가정: 한 번 충전으로 5시간, 달력 노화 1년 3%, 더운 곳 6%. 실제 수치는 셀의 화학 조성, 충전 전압, 온도에 따라 크게 다르다.)

이 모형이 보여 주는 결론은 두 가지다. 첫째, 하루 한두 시간 쓰는 독서등의 충전지는 2~3년이면 눈에 띄게 약해진다. 물건의 다른 부분이 수십 년을 버틸 수 있어도 충전지는 그보다 훨씬 먼저 닳는다. 둘째, 충전지를 덜 쓴다고 오래가는 것도 아니다. 시간이 충전지를 늙게 한다. 그러니 충전지는 처음부터 소모품, 곧 언젠가 갈아야 할 부품으로 설계해야 한다. 프린터의 잉크나 자전거의 타이어처럼.

충전지는 다루기 조심스러운 부품이다 리튬이온 충전지는 찔리거나 심하게 휘거나 단락되면 뜨거워지고 불이 날 수 있다. 그래서 "사용자가 갈 수 있게"는 "아무렇게나 열리게"와 다르다. 충전지는 맨 셀이 아니라 보호 회로가 붙은 묶음(팩)으로 넣고, 커넥터는 거꾸로 꽂히지 않는 모양으로 고르며, 덮개는 일부러 열어야만 열리게 한다. 교체용 충전지를 어디서 구하는지, 다 쓴 충전지는 어디에 버리는지도 설명서에 적는다. 다 쓴 충전지를 일반 쓰레기에 섞으면 수거 차량이나 선별장에서 불이 나는 원인이 된다.

수리와 분해: 배터리까지 몇 걸음인가

충전지를 소모품으로 설계하기로 했다면, 다음 질문은 "어떻게 꺼내는가"다. 수리성을 따지는 방법은 여러 가지인데, 유럽 표준 EN 45554(2020, 에너지 사용 제품의 수리·재사용·업그레이드 가능성 평가의 일반 방법)는 그 기준으로 이음 방식, 필요한 도구, 분해 깊이(Disassembly depth), 부품 공급, 수리 정보 같은 항목을 든다. 분해 깊이는 목표 부품에 닿기까지 떼어 내야 하는 단계의 수다. 단계가 적을수록, 흔한 도구로 할 수 있을수록, 다시 조립할 때 망가지는 것이 없을수록 수리가 쉽다.

오른쪽으로 갈수록 열기 어렵고, 열고 나면 되돌리기 어렵다
그림 2. 이음 방식의 사다리. 손으로 여는 끼움과 흔한 십자 나사가 가장 왼쪽, 접착과 납땜이 가장 오른쪽이다. 스냅핏은 공구 없이 열 수 있게 설계할 수도 있고(풀리는 스냅), 한번 닫으면 부숴야 열리게 설계할 수도 있다(잠기는 스냅). 같은 이름의 이음도 설계에 따라 사다리의 칸이 달라진다(9장).

아래는 같은 독서등을 세 가지로 닫은 시안이다. 부품을 눌러 하나씩 떼어 내며 충전지까지 가 본다. 다른 부품에 막힌 부품은 뗄 수 없다. 충전지와 상관없는 부품을 떼면 걸음만 늘어난다.

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충전지까지 분해하기

부품을 눌러 떼어 낸다
걸음(필요한 것 / 한 것)—
도구—
걸린 시간—
되돌릴 수 없는 손상—
해볼 것: ① 시안 A에서 충전지까지 간다. 열풍기로 접착을 녹이고, 인두로 선을 떼야 한다. 몸통 가장자리에 흠이 나고 다시 붙여야 한다. ② 시안 B로 바꾼다. 나사는 넷이지만 고무 발 밑에 숨어 있고 별 모양 머리라 특수 드라이버가 필요하다. 스냅이 부러질 위험도 있다. ③ 시안 C는 십자 드라이버 하나로 세 걸음이면 끝난다. 이번에는 클립부터 떼어 보고, 불필요한 걸음이 어떻게 세어지는지 본다. (걸린 시간은 익숙한 사람을 가정한 가상의 값이다.)

세 시안의 차이는 재료나 모양보다 이음의 선택에서 나온다. 시안 A는 가장 얇고 매끈하며 조립도 빠르다. 대신 열려면 부숴야 한다. 시안 B는 열 수 있지만 사용자가 열기를 바라지 않는 설계다. 숨은 나사와 특수 나사 머리는 "열지 마시오"라는 신호다. 시안 C는 충전지 칸만 따로 열리게 하고 나머지는 닫아 두었다. 모든 것을 열기 쉽게 만들 필요는 없다. 자주 갈아야 할 부품만 가장 바깥, 가장 얕은 곳에 두면 된다.

태오의 분해 점검표 문태오는 시제품이 나오면 도면을 덮고 드라이버 한 자루만 쥐고 분해해 본다. 묻는 것은 다섯 가지다. ① 가장 먼저 닳는 부품은 무엇이고, 거기까지 몇 걸음인가. ② 나사는 몇 종류인가. 크기와 머리를 하나로 통일하면 드라이버도 하나다. ③ 숨은 나사가 있는가. 고무 발과 라벨 밑의 나사는 수리하는 사람을 지치게 한다. ④ 다시 닫았을 때 처음처럼 닫히는가. 플라스틱에 바로 박는 나사는 몇 번 풀었다 조이면 구멍이 뭉개지므로, 자주 여는 곳에는 금속 인서트를 넣거나 나사 길이와 구멍 지름을 넉넉히 잡는다. ⑤ 부품에 이름이 있는가. 충전지 칸 안쪽에 충전지 규격을 새겨 두면 10년 뒤의 수리공이 고마워한다.
법이 "갈 수 있는 충전지"를 요구하기 시작했다 유럽연합의 배터리 규정(Regulation (EU) 2023/1542)은 휴대용 기기에 든 충전지를 최종 사용자가 흔한 공구로 꺼내고 갈 수 있게 하라는 조항(제11조)을 두었고, 2027년 2월부터 적용하도록 정했다. 방수 등을 이유로 한 예외 조건도 함께 있다. 같은 흐름에서 유럽연합은 수리권을 넓히는 지침(Directive (EU) 2024/1799)도 마련했고, 프랑스는 2021년부터 일부 제품에 수리 용이성 점수(indice de réparabilité)를 표시하게 했다. 나라와 제품군마다 적용 범위와 일정이 다르므로, 실제 제품에는 시장에 낼 때의 원문을 확인한다. 법이 없는 곳에서도 방향은 같다. 갈 수 없는 충전지는 점점 설명하기 어려운 선택이 되고 있다.

재활용의 실제: 표시가 아니라 공정이다

물건 바닥에 화살표 세 개짜리 고리가 찍혀 있으면 재활용될 것 같다. 하지만 표시는 약속이 아니다. 실제 재활용은 수거, 분해 또는 분쇄, 선별, 세척, 다시 녹이기로 이어지는 공장의 공정이고, 이 공정을 통과하지 못하는 물건은 표시와 상관없이 소각되거나 묻힌다. 작은 전자제품은 대개 사람이 하나하나 분해하지 않는다. 통째로 부순 뒤, 조각을 성질에 따라 가른다.

수거폐가전 수거함 충전지 빼기손으로, 먼저 분쇄손톱만 한 조각 남아 있으면 분쇄기에서 불이 날 수 있다
그림 3. 소형 전자제품 재활용의 흐름(단순화). 분쇄된 조각은 자석(철·스테인리스 일부), 와전류(알루미늄·구리 같은 비철 금속), 물에 띄우기(비중), 근적외선 분광(플라스틱 종류)으로 갈린다. 마지막까지 어느 흐름에도 들지 못한 섞인 조각은 낮은 등급의 재료가 되거나 태워진다. 실제 시설마다 순서와 장비가 다르다.

이 공정에서 설계자가 바꿀 수 있는 것은 세 가지다. 첫째, 떼어 낼 수 없게 붙은 서로 다른 재료를 줄인다. 플라스틱에 녹여 붙인 고무, 접착한 다른 플라스틱, 박아 넣은 금속은 분쇄해도 한 조각 안에 섞여 남는다. 둘째, 표면을 덮는 다른 재료를 줄인다. 도장이나 도금, 큰 스티커는 다시 녹인 플라스틱에 섞여 색과 물성을 떨어뜨린다. 원료에 색을 섞어 성형하는 원료 착색(Molded-in color)은 이 점에서 유리하다. 셋째, 재료를 표시한다. 플라스틱 부품 안쪽에 ISO 11469가 정한 방식으로 >PC+ABS<처럼 재료 약어를 새기면 손으로 분해하는 곳에서 고르기 쉽다.

모든 부품을 한 가지 재료로 만드는 단일 재료 설계(Mono-material design)가 이상적이지만, 독서등처럼 빛을 내고 충전하는 물건은 그럴 수 없다. 현실적인 목표는 "섞이지 않게 나뉘는 것"이다. 아래에서 E 라이트의 세 가지 선택을 바꿔 보며, 분쇄와 선별을 거친 뒤 같은 재료로 다시 쓰일 수 있는 무게가 얼마나 되는지 본다.

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섞이지 않게 나뉘는가

같은 재료로 다시 쓰일 무게—
낮은 등급으로 떨어지는 무게—
태우거나 묻는 무게—
해볼 것: ① 모두 끈 상태. 도장된 몸통과 클립은 재생 원료의 품질이 떨어지는 쪽(주황)으로, 접착된 등머리와 확산판, 고무를 녹여 붙인 윗몸통은 어느 흐름에도 들지 못하는 쪽(빨강)으로 간다. ② 셋을 하나씩 켠다. 가장 효과가 큰 것은 무엇인가. 무게가 큰 부품의 선택이 크게 움직인다. ③ 충전지와 기판은 언제나 따로 처리된다(회색). 이 둘을 손으로 먼저 뺄 수 있다는 것은 앞 절의 시안 C가 전제다. (부품 무게와 운명은 교육용 가정이다. 실제 결과는 수거 경로와 시설의 장비, 그 지역의 재생 원료 시장에 달려 있다.)

원료 착색 하나로 가장 무거운 몸통과 클립이 한 등급 올라간다. 버튼과 확산판은 가볍지만, 그것이 붙어 있는 부품까지 함께 끌어내린다는 점이 중요하다. 1 g짜리 버튼이 9 g짜리 윗몸통을, 2 g짜리 확산판이 5 g짜리 등머리를 함께 끌어내린다.

"재활용 가능"은 조건부 문장이다 "재활용 가능한 소재"라는 말은 재료가 이론적으로 다시 녹일 수 있다는 뜻일 뿐, 그 물건이 실제로 재활용된다는 뜻이 아니다. 검은 플라스틱은 대표적인 함정이다. 많은 선별장이 근적외선으로 플라스틱 종류를 알아보는데, 카본 블랙으로 착색한 검은 플라스틱은 근적외선을 흡수해 알아보기 어렵다. 재료는 재활용 가능해도 선별에서 빠지는 것이다. 다른 색소를 쓴 "근적외선으로 읽히는 검정"도 있으니, 검은색이 꼭 필요하면 재료 공급처에 물어본다. 제품이나 광고에 친환경을 말할 때는 무엇이, 어떤 조건에서, 얼마나인지를 함께 적는다.

전과정평가: 배출은 어디서 큰가

"이 물건은 환경에 얼마나 부담을 주는가"에 답하려면 물건의 일생 전체를 세어야 한다. 원료를 캐고, 부품을 만들고, 조립하고, 나르고, 쓰고, 버리는 모든 단계의 에너지와 물질을 모아 환경 영향으로 바꾸는 방법을 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA)라고 한다. 국제 표준 ISO 14040과 ISO 14044(2006)는 이를 네 단계로 나눈다. 목적과 범위 정하기, 목록 분석(무엇이 얼마나 들고 나는가), 영향 평가(그것이 기후, 물, 자원 등에 어떤 영향을 주는가), 해석이다.

전과정평가의 출발점은 기능 단위(Functional unit)다. 무엇을 비교할지 기능으로 정하는 것이다. "독서등 한 개"를 비교하면 3년 쓰는 등과 10년 쓰는 등이 같은 무게로 계산된다. "책 읽는 빛 1년"을 기능 단위로 잡아야 수명의 차이가 숫자에 드러난다. 영향 가운데 가장 많이 쓰이는 것은 온실가스를 이산화탄소로 환산한 kg CO₂e이지만, 그것은 여러 영향 범주 가운데 하나라는 것도 기억해 둔다.

$$I_{\text{년}} = \frac{M + T + E + R}{Y} + U$$
\(I_{\text{년}}\): 1년당 영향, \(M\): 만들기(원료와 생산), \(T\): 운송, \(E\): 폐기, \(R\): 쓰는 동안 갈아 끼운 부품의 몫, \(Y\): 쓰는 해, \(U\): 1년 사용(전기, 소모품). 만들기와 운송, 폐기는 물건 하나에 한 번 드는 몫이고, 쓰는 해로 나누어진다. 사용 단계(전기, 소모품)는 해마다 든다. 그래서 만들기의 몫이 큰 물건일수록 오래 쓰는 효과가 크다.

아래 막대는 E 라이트와 전기 주전자를 같은 방식으로 나눈 예시다. 쓰는 해를 바꾸고, 수명을 두 배로 늘려 본다.

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단계별 배출과 수명

한 개 전체—
1년당—
가장 큰 단계—
해볼 것: ① E 라이트, 2.5년. 재료 단계(기판과 LED, 충전지)가 막대의 절반을 넘고 사용 단계는 얇다. "수명을 두 배로"를 켜면 1년당 배출이 3분의 1쯤 준다. 5년을 쓰는 동안 충전지를 한 번 갈아야 해서 정확히 절반은 아니다. ② 쓰는 해를 10년으로 늘린다. 충전지 교체가 몇 번 더해져도 1년당 배출은 계속 줄어든다. ③ 전기 주전자로 바꾼다. 물을 끓이는 전기가 막대를 차지해, 수명을 두 배로 해도 1년당 배출이 거의 그대로다. 이런 제품에서는 효율(필요한 만큼만 끓이기)이 먼저다. (모든 수치는 단계별 비중을 보여 주기 위한 가상의 예시값이다. 전력 배출계수 0.45 kg CO₂e/kWh, E 라이트는 1년 0.55 kWh, 주전자는 하루 0.3 kWh로 두었다. 충전지는 2.7년마다 갈고, 그때마다 충전지 몫과 운송이 더해진다. 실제 LCA는 데이터베이스와 범위 설정에 따라 결과가 크게 달라진다.)

막대의 모양이 제품마다 다르다는 것이 전과정평가의 가장 큰 가르침이다. 충전식 소형 전자제품은 대개 만들기가 크다. 작은 기판과 LED, 충전지에는 정제와 가공에 많은 에너지가 든 재료가 들어 있기 때문이다. 이런 물건은 오래 쓰게 하는 것이 가장 효과가 크다. 반대로 전기를 많이 쓰는 가전은 사용이 크다. 이런 물건은 효율이 먼저이고, 아주 비효율적인 옛 제품이라면 새 제품으로 바꾸는 편이 나을 때도 있다. "오래 쓸수록 좋다"는 전과정평가의 결론이 아니라, 막대가 어떤 모양일 때의 결론이다.

소수점 셋째 자리의 함정 전과정평가 결과는 흔히 "2.437 kg CO₂e"처럼 정밀해 보이는 숫자로 나온다. 하지만 그 숫자는 어떤 데이터베이스를 썼는지, 범위를 어디까지 잡았는지(포장을 넣었나? 충전기는?), 전기를 어느 나라 기준으로 셌는지에 따라 몇십 퍼센트씩 달라진다. 디자이너에게 쓸모 있는 것은 절댓값보다 어느 단계가 큰가, 그리고 내 선택이 그 막대를 움직이는가다. 서로 다른 보고서의 숫자를 나란히 놓고 비교하는 것은 조심한다.

덜 쓰기: 재료와 포장

오래 쓰게 하는 것 다음으로 확실한 방법은 처음부터 덜 쓰는 것이다. 같은 강성을 더 적은 재료로 얻는 리브 구조(7장, 9장), 부품 수를 줄이는 통합 설계, 필요 없는 장식 부품 없애기가 모두 여기에 든다. 그리고 가장 쉽게 줄일 수 있는데 자주 잊히는 것이 포장이다. 포장은 대개 하루 만에 버려지고, 부피는 운송의 효율을 바로 바꾼다. 상자가 커지면 같은 트럭, 같은 컨테이너에 덜 실린다.

아래에서 접은 E 라이트(목을 접은 길이 160 mm, 감싸는 상자 160 × 45 × 35 mm로 어림)를 세 가지 방식으로 포장해 본다. 제품 둘레의 여유를 바꾸면 포장 상자의 크기, 포장재 무게, 운송 상자 하나에 들어가는 개수가 함께 바뀐다.

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포장의 크기와 무게

포장 부피—
포장재 무게 · 재료 종류—
운송 상자 하나에—
해볼 것: ① 블리스터 포장, 여유 15 mm. 매장에 걸기 위한 머리 부분 때문에 상자가 길어지고, 투명 플라스틱과 종이가 섞인다. 운송 상자 하나에 몇 개 들어가는지 본다. ② "종이 상자 + 종이 받침"으로 바꾸고 여유를 5 mm로 줄인다. 같은 운송 상자에 두 배 넘게 들어간다. ③ 여유를 2 mm까지 줄여 본다. 너무 꼭 맞는 상자는 제품을 넣기 어렵고 충격을 받아 줄 공간이 없다. 낙하 시험으로 정할 일이다. (교육용 가정: 인쇄 상자 350 g/m², 크라프트 상자 300 g/m², 종이 띠 250 g/m², 블리스터는 두께 0.3 mm의 PET, 상자 펼친 넓이는 겉넓이의 1.25배, 운송 상자 안치수 400 × 300 × 250 mm.)

블리스터 포장은 매장 벽에 걸어 물건을 보여 주려고 생긴 형식이다. 책방 E처럼 계산대 옆에 쌓아 두거나 선물로 건네는 물건에는 그 기능이 필요 없다. 기능이 필요 없는 포장을 걷어 내면 재료가 한 가지(종이)로 줄고, 부피가 줄어 운송이 줄고, 받는 사람이 분리해 버리기도 쉽다. 포장의 크기를 정하는 것은 결국 "이 포장은 무엇을 해야 하는가"라는 질문이다. 보호, 정보, 진열, 선물의 느낌 가운데 무엇이 필요한지를 먼저 적는다.

집 안의 충전식 기기 하나 조사하기 집에 있는 충전식 작은 기기(무선 이어폰 케이스, 전동 칫솔, 손전등, 휴대용 선풍기) 하나를 고른다. 열거나 부수지는 않는다. 겉에서 보이는 것만으로 ① 나사가 보이는가, 몇 개이고 어떤 머리인가, ② 고무 발이나 라벨 밑에 숨은 나사가 있을 것 같은가, ③ 이음선이 어디로 지나가고 그 이음은 스냅·접착·나사 가운데 무엇일 것 같은가, ④ 재료 표시(>ABS< 같은 새김)가 있는가를 노트에 적는다. 그다음 충전지까지 가는 길을 추측해 분해 순서도를 그린다(단계마다 상자 하나, 도구 이름). 제조사가 수리 설명서나 교체 부품을 제공하는지도 찾아본다. 마지막으로 그 기기를 처음 샀을 때의 포장을 떠올려, 포장재의 종류를 세어 본다.

오래 쓰고 싶게 만드는 디자인

충전지를 갈 수 있고 재료가 잘 나뉘어도, 사용자가 먼저 싫증을 내면 물건은 서랍으로 간다. 기능이 멀쩡한데 버려지는 이유는 고장보다 유행, 낡아 보임, 새 기능에 대한 기대인 경우가 많다. 디자인 연구자 조너선 채프먼(Jonathan Chapman)은 『감정적으로 오래가는 디자인(Emotionally Durable Design)』(2005)에서 사람과 물건 사이의 관계가 오래가도록 설계하자고 제안했다. 이 분야의 연구는 아직 사례 중심이고 결론이 하나로 모이지 않았지만, 디자이너가 쓸 만한 실마리는 몇 가지 있다.

그림 4. 자원 순환의 우선순위. 위로 갈수록 물건과 재료가 가진 가치를 많이 지킨다. 유럽연합의 폐기물 기본 지침(2008/98/EC)이 정한 폐기물 위계(예방 → 재사용 준비 → 재활용 → 기타 회수 → 처분)를 제품 디자인의 말로 풀어 단순하게 그렸다. 디자이너가 가장 크게 움직일 수 있는 칸은 위쪽 세 칸이다.
"오래 써야지"를 설계 언어로 바꾸기 책방 E 주인의 말은 좋은 요구 조건이지만 그대로는 도면에 넣을 수 없다. 태오는 이런 말을 숫자와 동사로 바꾸라고 한다. "오래 써야지"는 ① 가장 먼저 닳는 부품(충전지)을 사용자가 드라이버 하나로 3분 안에 간다, ② 교체 충전지를 판매 후 몇 년 동안 구할 수 있게 한다, ③ 마찰 관절은 조임 나사로 다시 조인다, ④ 겉면에는 벗겨질 코팅을 쓰지 않는다로 바뀐다. 이렇게 쓰면 시제품이 그 조건을 지켰는지 시험할 수 있다.

서윤의 여름 제품 노트

CASE 서윤제품 노트 · 11장

충전지는 먼저 늙는다

10월 초, 색과 마감까지 정하고 나서야 서윤은 충전지 칸을 다시 들여다봤다. 계기는 도경이었다. 도경의 침대 머리맡에는 3년 전에 산 충전식 독서등이 있었는데, 요즘은 한 번 충전으로 사흘을 못 간다고 했다. 몸통은 멀쩡했고 불빛도 그대로였다. "충전지만 갈면 되는데, 이게 열리질 않아."

서윤은 이 장의 모형으로 E 라이트를 계산해 봤다. 정격 500회짜리 충전지에 하루 1.5시간이면 약 110번 충전하고, 80%가 되기까지 2.7년쯤이다. 그다음으로 약한 목 관절도 8년을 넘겼다. 그날 저녁 서윤이 이 결과를 보여 주자 책방 E 주인은 개업 때부터 하던 말을 다시 했다. "선물이 서랍에 들어가면 안 돼요. 오래 써야지." 2.7년이면 10주년 선물이 13주년 전에 서랍에 들어간다는 뜻이었다.

태오와 함께 시안 셋을 분해해 봤다. 9장에서 정한 대로 몸통은 스냅핏으로 닫고 나사는 충전지 칸 하나만 남겼으니 구조는 시안 C에 가까웠다. 다만 충전지가 아직 기판에 납땜되어 있었다. 서윤의 선택은 충전지를 커넥터로 연결하고, 그 칸을 몸통 아랫면에 두는 것이었다. 태오가 덧붙였다. "나사 머리는 제일 흔한 십자로. 10년 뒤에 그 집 서랍에 있는 드라이버로 열려야 해요." 재활용 표에서는 확산판 접착이 등머리를 함께 끌어내리는 것이 보였다. 버튼을 윗몸통과 한 번에 이색 사출하면 조립이 준다는 공장의 제안도 같은 이유로 거절하고, 9장대로 6장의 오목한 버튼을 따로 끼우는 부품으로 지켰다. 확산판은 등머리 테두리에 걸어 끼우기로 했다.

예시값으로 계산한 전과정평가에서는 막대의 절반 넘게가 기판·LED·충전지의 재료 단계였다. 사용 단계의 전기는 얇았다. "그럼 우리가 할 수 있는 가장 큰 일은 오래 쓰게 하는 거네요." 포장은 블리스터 시안을 버렸다. 계산대 옆에 쌓고 선물로 건넬 물건이라 매장에 걸 필요가 없었다.

이 장에서 정한 것① 충전지 교체: 몸통 아랫면의 충전지 칸, 십자 나사(PH0) 하나로 여는 덮개, 충전지는 보호 회로가 붙은 팩을 거꾸로 꽂히지 않는 2핀 커넥터로 연결(납땜·양면테이프 없음). 목표는 드라이버 하나로 3단계, 3분 안. 칸 안쪽에 충전지 규격을 새긴다. ② 재료 단일화와 표시: 확산판은 접착 대신 끼움, 버튼은 이색 사출 대신 따로 끼우는 부품(9장 구조 유지), 모든 플라스틱 부품 안쪽에 ISO 11469 방식의 재료 표시(>PC+ABS< 등)를 새긴다. ③ 포장: 블리스터 없이 종이 상자 + 종이 받침, 제품 둘레 여유 5 mm, 재료는 종이 한 가지. 설명서는 따로 넣지 않고 상자 안쪽 면에 인쇄한다. ④ 수명 어림(모형): 정격 500회 충전지, 하루 1.5시간 사용 시 약 2.7년에 80%. 예시값 LCA(가상)로 본 E 라이트 한 개는 만들기·운송·폐기 약 2.0 kg CO₂e에 사용 1년 0.25 kg CO₂e이고, 만들기의 4분의 3이 재료 단계다.
아직 남은 문제교체 충전지를 몇 년 동안, 어디서, 얼마에 팔 것인가. 10장에서 정한 원료 착색 몸통은 도장이 없어 재활용에 유리하지만 색 맞추기가 더 어렵다. 다음 배치에서도 한도 견본 안에 드는지 지켜봐야 한다. 상자 안쪽 면에 무엇을 쓸 것인가.
다음 단계12장: 태오의 스튜디오 서가에서 산업디자인의 역사를 펼친다. 상자 안쪽에 넣을 짧은 글의 주제를 정한다.

핵심 정리

  1. 제품의 수명은 갈 수 없는 부품 가운데 가장 먼저 닳는 것이 정한다. 그 부품을 갈 수 있게 하면 수명이 몇 배로 늘어난다.
  2. 리튬이온 충전지는 충전 횟수(사이클 노화)와 시간(달력 노화) 두 가지로 늙고, 열과 만충전 상태에서 빨라진다. 흔히 처음 용량의 80%를 수명의 끝으로 센다. 충전지는 소모품으로 설계한다.
  3. 수리성은 분해 깊이, 도구, 이음 방식, 부품과 정보의 공급으로 따진다(EN 45554). 자주 갈아야 할 부품만 가장 얕은 곳에, 흔한 도구로 열리게 둔다.
  4. 재활용은 표시가 아니라 수거·분쇄·선별의 공정이다. 떼어 낼 수 없게 붙은 다른 재료, 도장과 도금, 선별되지 않는 색이 재생 원료를 버리게 한다. 재료 표시(ISO 11469)와 원료 착색이 돕는다.
  5. 전과정평가(ISO 14040/14044)는 원료·생산·운송·사용·폐기를 모두 센다. 기능 단위를 "1년 사용"처럼 기능으로 잡아야 수명의 차이가 보인다.
  6. 만들기 단계가 큰 제품(충전식 소형 전자제품)은 오래 쓰게 하는 것이, 사용 단계가 큰 제품(전기 가전)은 효율이 가장 큰 효과를 낸다.
  7. 포장은 그 포장이 해야 할 일(보호, 정보, 진열, 선물)에서 출발해 크기와 재료 종류를 줄인다. 부피는 운송 효율을 바로 바꾼다.

확인 퀴즈

1. 어떤 충전식 손전등은 LED가 20년, 스위치가 15년, 충전지가 3년을 버틸 것으로 예상된다. 충전지는 접착되어 있어 갈 수 없다. 이 손전등의 수명을 가장 크게 늘리는 설계 변경은?

제품의 수명은 갈 수 없는 부품 가운데 가장 먼저 닳는 것이 정한다. 지금은 충전지(3년)가 그 부품이다. LED나 스위치, 몸통을 아무리 튼튼하게 해도 3년에 끝난다. 충전지를 갈 수 있게 하면 다음 약한 고리인 스위치의 15년까지 늘어난다.

2. 정격 충전 횟수가 500회인 충전지를 넣은 기기를 거의 쓰지 않고(1년에 10회 충전) 볕 드는 창가에 두었다. 이 충전지에 대한 설명으로 가장 알맞은 것은?

리튬이온 충전지는 충전과 방전으로 닳는 사이클 노화 말고도, 쓰지 않고 두기만 해도 닳는 달력 노화가 있다. 달력 노화는 온도가 높고 가득 충전된 상태일수록 빨라진다. 1년 10회 충전이면 사이클 노화는 아주 작지만 달력 노화가 수명을 정한다.

3. 몸통 전체를 검은색 플라스틱으로 만들고 "재활용 가능한 소재"라고 표시했다. 이 표시에 대해 가장 알맞은 지적은?

"재활용 가능"은 재료의 가능성을 말할 뿐, 실제 재활용을 약속하지 않는다. 많은 선별장이 근적외선 분광으로 플라스틱 종류를 알아보는데, 카본 블랙은 근적외선을 흡수해 검은 조각을 읽기 어렵게 만든다. 검은색이 녹는점을 바꾸는 것은 아니다.

4. 예시 전과정평가에서 제품 X는 배출의 80%가 사용 단계(전기)이고, 제품 Y는 80%가 재료와 생산 단계다. 두 제품의 수명을 똑같이 두 배로 늘렸을 때 1년당 배출에 대한 설명으로 옳은 것은?

만들기·운송·폐기처럼 물건 하나에 한 번 드는 몫은 쓰는 해로 나누어지므로, 수명이 두 배면 1년당 몫이 절반이 된다. 해마다 드는 사용 단계는 수명과 상관없이 그대로다. 그래서 만들기 단계가 큰 Y는 크게 줄고(약 40% 감소), 사용 단계가 큰 X는 조금(약 10%)만 준다. 기능 단위를 "1년 사용"으로 잡으면 수명이 계산에 들어간다.