미국 자동차업계, 연구개발부터 완제품 생산까지 3D프린팅 기술 적용 완료
한국, 관 주도형으로는 성장 한계, 민간 대기업의 적극적 역할 필요

2010년대 들어 미국과 독일 등 선진국을 중심으로 3D프린팅 기술에 대한 관심이 크게 증가하면서 기존의 시제품 제작에서 벗어나 제조공정에 적용하기 위한 연구가 활발해졌다. 그래서 금속 3D프린팅 기술에 대한 관심이 증가했으며, 우주항공과 의료 등의 분야에서는 제조공정에 직접 적용되기 시작했으며, 최근에는 자동차와 발전설비 등으로 영역을 확장하고 있다.

한국 또한 문재인 정부 출범 이후 금속 3D프린팅 기술에 대한 연구개발이 본격화되고 있지만 아직 선진국과 비교해 부족하다는 의견이 지배적이다. 본지에서는 글로벌 3D프린팅 시장 선두업체인 3D시스템즈의 이기봉 아시아총괄부사장과 백소령 본부장을 만나 한국 3D프린팅산업의 발전방향에 대한 고견을 들었다.

6월 26일부터 28일까지 일산 킨텍스 제1전시장에서 개최되는 ‘2019 인사이드 3D프린팅 컨퍼런스&엑스포’에 기조연설자로 참가한 이기봉 부사장은 한국의 3D프린팅산업이 발전하기 위해서는 민간 대기업들의 적극적인 역할이 필요함을 지적하고, 단순한 시제품 제작에서 벗어나 3D프린팅 기술을 활용한 제조공정 개발을 적극 추진해야 한다고 강조했다.

3D시스템즈의 ‘Figure 4’, ‘MJP 시리즈’, SLS 및 SLA 방식 플라스틱 프린터 및 DMP 금속 프린터에 대해 간단하게 소개한 이기봉 부사장은 “현재 플라스틱 3D프린터는 종래의 시제품 제작 단계를 지나 대량생산이 가능한 상황에 이르렀다”고 말했다.

최근 3D시스템즈가 출시한 신제품 NCM(Non Contact Membrane) 방식 3D프린터 ‘Figure 4’는 레이어링 없는 고속출력 방식으로 생산성을 보증하는 팩토리확장형 플라스틱 프린팅 플랫폼으로 로봇 자동화 옵션도 지원 가능하다. ‘Figure 4’는 시판되고 있는 프린터 제품 중 최고 속도(최대 15배)를 자랑하며 소재의 활용도도 우수해 평균 20%의 소재 비용을 절감할 수 있다. ‘Figure 4’ 솔루션은 즉각적인 제품 제작을 위해 다양한 종류의 견고하고 생산 품질이 우수한 소재를 사용한다.

이기봉 부사장은 “다양한 기능성 소재 지원과 고속 성형 속도로 인해실제 부품 양산에도 유용하고, 기존에 금형을 제작해야 했던 분야를 상당부분 대체할 수 있다”고 말했다.

백소령 3D시스템즈 본부장은 “모듈화 된 ‘Figure 4’ 시스템은 싱글 워크벤치로 시작해서 추가로 24개의 추가 워크벤치확장 구축이 가능하다, ‘Figure 4’ 프로덕션 시스템은 24개의 생산 셀을 구축해서 각 셀 별로 용도에 따라 상이한 소재 운영이 가능하다. 양산 자동화를 원하는 경우, 워싱 ,드라잉, 경화 등의 후처리 셀까지 옵션으로 구축하여 완전한 인라인 시스템 구성이 가능한 적층 제조 솔루션이다”며 “24개의 생산 로트에 상이한 소재를 배치하여 개별 제품을 제작하는 것이 가능하기 때문에 월등한 생산 유연성으로 다품종 대량 생산이 가능하다”고 설명했다.

적층제조가 사출공정을 완전 대체하지는 못하지만 ‘Figure 4’를 활용한 공정은 중간 규모의 제조업체에서는 충분한 생산성을 발휘할 수 있으며, 특히 다양한 부품을 외주 제작하는 업체에 유용한 솔루션이다. 실제로 미국에서는 항공MRO 및 자동차부품업체들이 ‘Figure 4’를 활용한 생산공정을 운용 중이다.

기조연설에서 금속프린팅 활용사례도 소개한 이기봉 부사장은 “미국의 경우 우주항공과 발전설비, 자동차부품 등의 분야에서 금속프린터를 활용하는 업체들이 대폭 증가했다”고 말했다.

현재 금속프린팅부품업체들이 주로 사용하는 소재는 머레이징스틸, 인코넬, 코발트크롬, STS, 타이타늄, 알루미늄 등 매우 다양하다.

PBF방식의 금속프린터 제품에 강점을 갖고 있는 3D시스템즈는 타이타늄을 활용한 덴탈 및 의료 분야 및 우주항공 분야에서 두각을 나타내고 있다.

이기봉 부사장은 “3D시스템즈의 타이타늄 소재는 세계 최고 수준의 퀄리티를 갖추고 있다. 게다가 가공이 까다로운 타이타늄의 특성에 맞춰 높은 수준의 진공 기술도 확보하고 있어 의료 및 덴탈 분야에서 독보적인 경쟁력을 확보할 수 있었다”고 말했다.

이러한 기술력에 힘입어 덴탈 및 의료 분야의 활용이 가장 활발한 한국시장에서 3D시스템즈는 2위인 GE의 2배 가까운 점유율을 보이며, 금속프린터 분야 1위를 기록하고 있다.

한국시장에서의 주된 활동과 관련한 질문에 백소령 본부장은 “현재 육군 무기수리 분야 및 군수 방위 협력 업체들에서 금속프린터를 사용 중이다 .특히 근자에는 항공 및 방위 부품 임가공 서비스 업체에서 적층 제조 가공 부품 납품 인증을 획득하기도 했다. 현재 3D시스템즈 장비를 사용하고 있는 다양한 고객사에서 의료 조선, 자동차 등의 분야에서 진행되는 정부 주도 금속프린팅부품 실증프로젝트에 참여하고 있다”고 말했다.

현재 금속프린팅 시장을 주도하고 있는 것은 미국과 유럽이다. 아시아의 경우 세계의 공장으로 불리지만 아직까지 금속프린터의 활용도는 낮은 편이다.

“아시아의 경우 현재 가장 금속프린팅의 활용에 적극적인 나라는 일본이다. 일본의 경우 재작년부터 시장이 급성장하고 있다”고 설명한 이기봉 부사장은 “일본에 이어 한국과 호주, 중국이 금속프린팅 활용에 적극적”이라고 말했다.

이기봉 부사장에 따르면 일본은 주요 대기업들의 1차 협력사들이 금속프린팅기술 접목에 적극적이며, 이를 활용한 부품 양산 및 납품에 주력하고 있다.

이 부사장은 “미국과 영국, 독일, 프랑스, 이탈리아 등에서는 모두 대기업들의 주도 하에 금속프린팅 시장이 성장하고 있다. 주얼리와 덴탈 분야에서는 이미 대세로 자리잡았고, 자동차와 의료, 우주항공산업 및 발전설비 분야에서도 적용이 활발하다. 현재는 보청기와 안경테, 인솔 등 인체 맞춤형 소비재 분야에서도 적용을 시도하고 있다”고 말했다.

최근 부진에 빠진 국내 자동차산업에 대한 의견을 묻는 질문에 이기봉 부사장은 “GM, 포드 등 미국의 완성차업체들은 3D프린팅센터를 설립하여 연구개발부터 제품 생산까지 모두 가능한 원스톱 공정을 개발하여 실제 제품을 양산 중이다. 물론 제품 사이즈 등에서 아직 기술적 한계가 있지만 금속프린터를 활용한 대량생산은 이미 현실로 다가오고 있다. 한국은 아직 정부 주도로 시장을 운용하고 있지만 금속프린팅산업이 본격적으로 성장하기 위해서는 민간 대기업들이 적극적으로 나서야 한다. 이는 금속프린팅산업의 발전을 위해서도 필요하지만 선진국과 후발국 사이에서 샌드위치 위기에 처한 한국 제조업의 혁신을 위해서도 반드시 필요하다”고 강조했다.