강민철 상임이사(3D프린팅연구조합)
(자세한 내용은 메탈월드 1월호를 참조 바랍니다.)
아직까지는 관련 장비 및 재료 가격이 비싸고 대량생산이 힘들다는 한계로 회의적인 시각도 존재하고 있다. 그러나 기존 제조공법으로 제조가 불가능한 제품을 만든다는 제조업의 패러다임의 변화와 전통적인 제조공정을 혁신을 이끌 잠재력은 대단하다.
■메탈 프린팅 제품 응용사례
메탈 프린팅 제품의 응용 분야는 크게 금형, 치과 및 의료 분야, 자동차, 우주항공, 전자기기 등으로 나눌 수 있다.
우주항공 분야는 Airbus, GE 등에서 활발하게 진행되고 있다. 터빈 브레이드, 연소기 부품, 각종 브라켓, 연료 노즐 등등 가시적인 성과 등이 속속 보고되고 있으며 주로 사용하는 소재는 Inconel 초내열합금 및 타이타늄, CoCr합금 등이 주로 사용된다. 그러나 적층 소재의 열응력, 피로 강도, creep 특성 등에서 더욱 신뢰성을 확보해야만 적용 분야가 증가할 것으로 보인다.
의료 분야는 특히 개인 맞춤형으로 제작되기 때문에 기존 방식보다 신속하고 가격이 저렴한 장점이 있다. 활용되는 사례는 치과용 각종 크라운, 고관절 비구컵 등 인공뼈, 두개골 손상 후 머리 임플란트, 척추 임플란트, 각종 수술용 도구 등에도 많이 사용되고 있다. 주된 재료는 Co-Cr 합금 및 타이타늄 합금이 널리 사용되고 있으며 국내에도 확산되고 있어 앞으로 시장 규모가 커질 것으로 보인다.
자동차 분야는 양산용이라기보다는 주로 프로토 타입용으로 많이 제작되며, 일부 모터스포츠용의 튜닝 제품, 단종 모델의 부품 제작에 활용된다. 최근 디젤 직분사 엔진용 연료분사장치를 개발해 연료효율을 향상시켰다는 보고가 있어 직접 제조한 부품이 양산차에 적용될 수 있는 부품도 다수 있을 것으로 전망된다.
■적층 제조용 금속 분말 시장 전망
적층 제조 시장은 크게 장비, 소재, 적층 제조한 완제품, 교육 및 소프트웨어 등으로 크게 나눌 수 있다. Roland Berger사의 조사에 따르면 2013년 대비 2018년에는 연평균 45.7%의 성장으로 5년 사이 6.5배의 시장이 형성될 것으로 예상하고 있다. 금속 적층 장비는 2012년 202대가 판매가 됐으나 2015년에는 808대가 판매돼 4배 이상의 급성장을 했고 이에 대한 매출은 2억6,400만달러로 추정된다. 따라서 2025년에는 3만5,000대로 운용될 것으로 예상됨에 따라 금속 분말 시장도 함께 급증할 것으로 예상하는 것은 당연하다. Markets and Markets Analysis에서 조사한 적층 제조용 금속 분말 시장 전망 보고서에서는 2015년 1억9,700만달러였던 시장이 2020년에는 7억7,700만달러로 성장할 것으로 전망하고 있으며 가장 큰 시장은 타이타늄, 스테인리스, 니켈 합금 순으로 예상했다.
■맺음말
적층 제조 기술에서 금속 분야의 응용 범위가 제한적이었으나 국내에도 장비 보급이 확산되고 있어 각종 금형 제작, 의료 분야, 로봇 부품, 방산 및 자동차 부품 제조도 점차 확산될 것으로 예상된다.
따라서 이러한 시장에 대처하기 위해서는 적층 제조의 장점을 살릴 수 있는 경량화 및 기능성을 가지는 설계 기술, 각 부품에 기존 분말이 아닌 적층 제조에 적합한 맞춤형 분말 개발 등으로 우리나라 산업 환경에 맞는 적층 제조 산업의 발전을 위해 정부와 산업체, 대학 및 연구소가 함께 고민하고 힘을 모아야 할 것으로 생각된다.