[커버스토리] 제조업의 새로운 모멘텀으로서의 ‘3D 프린터산업 전망’

3D 프린터산업을 선도할 핵심 키워드 ‘콘텐츠의 다양화’

‘상상하는 무엇이든, 현실로 구현해낸다!’

3D 프린터산업에 대한 전 세계적인 관심이 뜨겁다. ‘제3의 산업혁명’으로까지 일컬어지며 세계 각국에서도 이 산업에 대해 투자 계획을 밝히고 있다. 3D로 설계된 도면을 3차원의 물리적 모델로 제작할 수 있는 기술인 3D 프린팅은 과거 시제품 제작 용도에서 최근에는 제조업을 비롯해 의료, 항공, 엔터테인먼트, 패션 등으로까지 활용범위가 확장되면서 제조업의 혁명을 주도할 산업으로 전 세계가 주목하고 있다. 국내에서도 글로벌 경쟁력을 확보한 국외기업부터 순수 토종 기술력을 바탕으로 활약하는 국내 기업까지 다양한 업체들이 활동하며 치열한 경쟁구도를 그려나가고 있다. 이에 다양한 3D 프린터 관련 업체들과의 인터뷰를 통해 3D 프린팅이 우리 산업에 미칠 영향이 무엇인지 파악해봤다.

이 민 선 기자

■ 들어가는 순서

로킷 유 석 환 대표이사

브룰레코리아 김 재 헌 부사장

선도솔루션 박 승 철 대표이사

소나글로벌 윤 석 준 이사

스트라타시스 다니엘 톰슨 지사장

3D Matrix 주 승 환 기술고문

3D Systems 백 소 령 부장

캐리마 이 병 극 대표이사

KTC 김 진 호 대표이사

현우데이타시스템 최 보 배 이사

지난해 초 버락 오바마 미국 대통령은 국정연설을 통해 3D 프린팅 기술을 차세대 제조업 혁명의 대표 주자로 거론하며 미국 전역에 3D 프린터 연구개발(R&D)센터 열다섯 곳을 만들겠다고 공표했다. 이를 시발점으로 전 세계 3D 프린터시장이 다시 재조명받게 되면서 국내에서도 ‘3D 프린팅산업 발전전략’을 수립해 오는 2020년까지 3D 프린팅산업을 세계시장 점유율의 15%로 끌어올리겠다는 청사진을 제시하며 3D 프린팅산업의 가능성을 확인케 했다.

이처럼 마치 붐이 일듯 전 세계적으로 3D 프린팅에 대한 관심이 집중되며, 국내 3D 프린터산업의 현주소에 대해 관심을 갖게 됐다. 이러한 관심을 바탕으로 이번 특집을 기획하게 됐으며, 이를 통해 로킷, 브룰레코리아, 선도솔루션, 소나글로벌, 스트라타시스, 3D Matrix, 3D Systems, 캐리마, KTC, 현우데이타시스템 등 10개 업체와의 인터뷰를 통한 국내 3D 프린팅산업 동향 및 업계의 차별화된 솔루션에 대해 확인할 수 있었다.

연평균 80% 이상의 성장 가능성 예측

3D 프린터가 최근에 다시 부각되고 있지만, 이는 사실 최신 기술이라고 할 수는 없다. 30여년 전부터 세상에 소개된 이 기술력은 그동안 속도, 재료, 크기 등의 기술적인 문제로 인해 하나의 산업으로 안착하지 못했다.

하지만 최근 핵심 특허권 만료, 신기술 개발, 인프라 확대 등을 통해 다양한 분야의 적용 가능성 및 성장이 예상됨에 따라 그 가능성에 기대를 모으게 된다.

시장조사기관인 가트너에 따르면, 2012년 3D 프린터시장 규모는 3만8,002대 출하, 2억8,797만달러 매출규모를 보이고 있다. 이러한 상황에 더해 핵심 특허가 만료됨으로써 시장 진입장벽이 낮아지고, 성능 개선에 따른 적용범위의 확산을 통해 관련 산업의 급속한 성장으로 이어질 것으로 예측됐다.

이를 증명하듯 가트너에서는 3D 프린터 출하량이 2012년부터 5년간 연평균 95% 성장해 2017년에는 108만대에 이르고, 매출 규모는 연평균 82% 성장해 57억3,294만달러에 달할 것으로 추정했다.

이는 홀러스 보고서 또한 다르지 않다. 홀러스에서는 2040년에 지금의 PC처럼 3D 프린터가 대중화될 것이라고 전망하며, 세계 3D 프린터시장 규모를 2012년 22억달러에서 2015년 37억달러 규모로, 2019년에는 65억달러까지 연평균 9%씩 성장해 오는 2021년에는 108억달러에 달할 것으로 내다봤다.

시장조사기관들의 이러한 예측은 향후 3D 프린터산업이 제조공정의 혁신을 불러올 파괴력을 가지고 있음을 짐작케 한다.

국내에서 활약하는 3D 프린터 전문기업들

현재 전 세계적으로 3D 프린터시장을 주도하고 있는 선두주자는 누가 있을까. 글로벌 3D 프린터시장은 미국의 스트라타시스와 3D Systems가 주도하며 3D 프린터시장에서 70% 이상의 시장 점유율을 보유하고 있다.

스트라타시스는 전문가용, 제품 제작용에 특화된 제품으로 시장을 선도하고 있으며, 3D Systems는 3D 프린팅 서비스를 포함한 전 부문을 바탕으로 토털 솔루션을 공급하고 있다.

이들의 기술력은 시제품을 생산해왔던 기존의 모습에서 한 단계 진화해 제조현장에서 바로 사용 가능한 정도의 강도를 가진 인쇄물을 출력해내고 있을 만큼 발전했다.

그렇다면 국내에서 활약하고 있는 토종 기업들은 누가 있을까. 로킷, 인스텍, 캐리마 등이 국내 순수 기술력을 바탕으로 관련 산업의 발전을 견인하고 있으며 ‘국산’이라는 이점을 바탕으로 고품질의 제품군을 저가에 공급하며 무서운 성장세를 거듭하고 있다.

왜 3D 프린터에 열광하는가?

3D 프린팅이란 무엇인가

이처럼 국내는 물론이고 세계가 3D 프린터산업에 관심을 집중함에 따라 일반인들까지 관련 산업에 대해 인식하기 시작했다. 하지만 아직은 3D 프린터가 무엇이고 이것이 어떠한 방식으로 출력물을 제작하는지에 대해 구체적으로 인식하는 이들이 많지는 않다.

그렇다면 3D 프린터는 어떠한 방식으로 운영되는지 알아보는 게 먼저일 것으로 보인다. 3D 프린터는 설계 데이터에 따라 다양한 재료를 가공, 적층 방식으로 쌓아올려 입체물을 제조하는 장비 일체를 뜻한다. 이 장비는 기존에 우리가 알고 있는 잉크를 분사하는 방법으로 사진이나 문서를 출력하는 2D 방식에서 나아가 디지털화된 3차원 제품 디자인을 2차원 단면으로 연속 재구성함으로써 소재를 한층씩 적층한다.

3D 프린터는 주로 새 제품 개발을 위한 시제품 제작에 사용돼 왔던 것이 일반적이고, 제작 속도 등에 있어 전통적 시제품 제조방식의 불편함을 해결하며 다양한 적용사례를 확보하고 있다.

제조공정 단축 통한 비용 효율성 실현

이러한 3D 프린터는 신속성 이외에도 다양한 면에서 장점을 가지며 대중들을 유혹한다.

시제품 생산의 예를 들면 과거에는 금형 등으로 시제품을 제작해왔는데, 이 과정에서 시간 및 비용이 많이 투자됐다. 하지만 3D 프린터기를 도입함에 따라 단 몇 분, 혹은 몇 시간 안에 시제품을 제작할 수 있어 고객들의 입장에서는 비용절감이 가능해지는 것이다. 과거 제품 생산에 있어 디자인 설계부터 제품생산까지 많은 시간이 소요됐지만 3D 프린터를 통하면 이러한 문제를 바로 해결할 수 있다. 3D 도면 한 장이면, 이를 바로 제품화할 수 있어 신속성 및 편리성이 극대화되는 것이다.

또한 제품 제작 단계에서 모델의 직접 출력 및 테스트에 따라 오류 발생 가능성을 줄이고 이를 통해 더욱 안정적인 제품 생산을 가능케 한다.

더불어 3D 프린팅의 가장 큰 장점은 획기적이고 다양한 제품 생산이 가능하다는 점이다. 특히 맞춤형 소량생산이 가능한 창의적 아이디어 상품, 인테리어, 디자인 등 다양한 분야에서 활용 가능성이 높아 가파른 시장 성장을 예측케 한다.

전문가들은 시제품 제작비 절감과 다품종 소량 생산, 맞춤형 생산, 제조공정 단축 등의 장점에 힘입어 전 세계 3D 프린팅시장이 초고도 성장을 이룩할 것으로 내다보기도 한다.

산업의 저변확대를 위한 극복과제는?

소재 및 소프트웨어 다양성

다양한 장점을 바탕으로 높은 시장성을 인정받고 있지만 3D 프린터산업의 발전을 위해 넘어야 할 산도 적지 않다. 산업 자체가 아직은 시장 규모가 크지 않고, 소재나 소프트웨어에 있어서도 극복해야 할 과제가 많은 것이 사실이다.

3D 프린터산업이 현재로서는 장비에 초점이 맞춰져 있지만 실질적으로는 장비, 소프트웨어, 소재 등 3가지가 3위 일체가 돼야 한다. 하지만 대부분은 이에 대해 인식하지 못한 채 오로지 장비의 성능에만 집중하고 있다.

3D Matrix의 주승환 기술고문은 “이미 장비의 수준은 완성 단계에 도달했지만, 소재, 운영기술 등에 있어서는 기술 발전이 더디게 진행됨에 따라, 관련 산업의 대중화를 위해 극복할 과제가 많다. 오픈소스 기반의 3D 프린터를 제작하고 있는 이들이 하드웨어에만 집중하고 있는 현상은 개선돼야 할 부분”이라고 강조했다.

브룰레코리아의 김재헌 부사장 역시 이에 대해 입장을 같이 했다. 그는 “3D 프린터산업이 장비가 주가 되는 듯 보이지만 실질적으로는 소프트웨어로 경쟁하는 산업이다. 다양한 콘텐츠를 보유한 기업이 이 시장을 선도할 것”이라고 강조했다.

이들의 언급처럼 3D 프린팅으로 생산 가능한 제품의 범위 확대를 위해 전문가들은 소재 및 공정에 대한 연구가 필수적이라고 언급한다.

가격조정 또한 뒤따라야

소재 및 공정에 대한 중요성 못지 않게 관련산업이 성장하기 위해서는 가격도 중요한 문제가 될 수 있다. 실질적으로 대부분의 글로벌 기업들의 제품은 억단위를 호가하며, 일반인들에게는 다소 도입하기 어려운 가격으로 판매되고 있다. 물론 순수 국내 기술력의 몇몇 기업들은 고기능성의 제품군을 저가에 내놓으며 시장에서 활동하고 있지만, 이들 국내 기업들은 글로벌 기업에 비해 역사가 짧고 규모가 작아 성장 속도가 다소 느린 단점이 있다.

이에 대해 캐리마의 이병극 대표는 “당사와 같이 순수 국내 기술력을 바탕으로 한 3D 프린터의 기술력이 이미 선진국 수준에 도달했으며, 가격 또한 국외 기업들의 제품 대비 상당한 경쟁력을 가진다”고 언급했다.

이와 관련해 관련 산업의 전문가들은 외산 제품과 달리 국산 제품의 경우 서비스 기술지원이 뛰어나고 비슷한 퀄리티로 외산 제품의 절반도 안 되는 수준의 가격으로 제품이 공급됨에 따라 충분히 경쟁력을 갖출 수 있을 것이라고 언급하고 있다.

방향성 정립 및 정책적 지원 필요

더불어 정책적인 뒷받침 또한 아직은 미진하다. 3D Matrix의 주승환 기술고문은 “이 산업의 성장 가능성은 확실하지만, 정작 국내에서는 아직 이러한 산업을 이끌어갈 전문가가 없고 정부의 정책 의지 및 방향성이 부족하다”고 지적했다.

이미 선진 외국의 경우 3D 프린터산업을 차세대 생산기술 중 하나로 인식함으로써 적극적인 투자를 진행하고 있다. 특히 미국에서는 저임금 국가에서 자국으로 회귀하고 있는 제조기업들이 R&D 역량과 기술력을 바탕으로 3D 프린팅을 통해 새로운 경쟁우위를 확보할 수 있을 것으로 분석하며 관련 산업육성에 공격적인 행보를 보이고 있다.

EU 또한 다르지 않다. EU는 첨단 기술 육성을 통해 2020년까지 GDP의 제조업 비중을 16%에서 20%로 늘릴 계획을 세웠다. 또 영국 정부는 3D 프린팅이 다양한 산업에 영향을 미칠 수 있는 잠재력을 가진 기술로 평가하면서 기술전략위원회를 통해 700만 파운드를 투자하기로 결정한 바 있다.

국내 기술력 확보 우선시돼야

3D 프린팅은 기존 생산기술이 이뤄내기 어려웠던 영역까지 적용이 가능함에 따라 대중들에게 새로운 가능성을 선보이고 있으며, 이는 제조업의 새로운 모멘텀으로까지 언급되고 있다. 하지만 아직은 이 산업이 태동 단계에 불과해 다양한 과제를 극복 및 개선해야 하는 상황이다.

이번 특집을 진행하면서, 국내에 수많은 3D 프린터업체들이 현존하고 있음을 확인했다. 이와 더불어 계속적으로 3D 프린터 관련 업체 및 단체들이 시장에 진출하며 3D 프린팅에 대한 인식정립의 필요성을 역설하고 있다.

인터뷰를 진행했던 대부분의 업체들 또한 이에 대한 우려의 시각을 보내고 있었다.

선도솔루션의 박승철 대표는 “3D 프린터와 관련한 다양한 기술이 개방됨에 따른 장비의 가격하락 현상은 3D 프린터산업의 대중화를 이끌고 있다. 상상이 현실이 되는 시대가 도래한 것이다. 하지만 이 산업이 무엇이든 가능케 해줄 거라는 생각은 바로잡아야 한다”고 언급한다.

더불어 일부 전문가들은 이 산업이 외산 의존 경향이 강함으로써 국내 기술력의 업체들의 기술개발 여력이 부족한 것 또한 3D 프린터산업의 저변 확대에 걸림돌이 될 것으로 분석하고 있다. 현재 3D 프린터를 도입해 사용하고 있는 대기업, 공공기업, 연구기관 등도 글로벌 기업의 제품 선호도가 분명해 향후 정부에서 정책적으로 국산 제품에 대한 구매가 늘어날 수 있는 방안 마련이 시급하다.

한국 제조업 경쟁력 향상의 첨병

이와 같은 다양한 극복과제에도 불구하고 이 시장의 가능성에 대해서는 한목소리로 ‘긍정’을 외치고 있다.

3D Systems의 백소령 부장은 “3D 프린터산업은 한국 제조업 경쟁력 향상의 첨병 역할을 할 수 있을 것”이라고 강조했다.

전 세계적으로 제조업의 경쟁력 하락에 따른 새로운 제조혁명에 대한 고민이 이어지고 있다. 이의 대안 중 하나로 부각되고 있는 3D 프린터산업은 분명 제조업의 가치창출 방식과 필요한 역량을 변화시킴으로써 제조업의 패러다임을 바꿀 수 있을 것으로 기대된다. 이에 더해 정부의 방향성 정립 및 정책적 지원이 뒷받침된다면 국내 3D 프린터산업이 글로벌시장을 견인할 수 있는 역량을 확보할 수 있을 것으로 확신한다.

It Terms

3D 프린팅 주요 기술 방식

· FDM : 플라스틱을 한층씩 적층해 조금씩 쌓아올리는 방식으로 스트라타시스사가 처음으로 이 기술을 선보였다. 이 방식은 주로 개인이나 기업 중에서 디자인 관련 시제품을 제작하는 용도로 사용되며 국내에서 가장 일반적인 제작 방식으로 알려져 있다.

· DLP : 프로젝터의 광원에서 UV를 이용해 UV 경화성수지를 굳혀가며 프린팅하는 방식으로, 국내에서는 캐리마가 이 원천기술을 확보하고 있다.

· SLA : UV 경화성 포토폴리머에 UV 레이저를 쏴서 한번에 한층씩 굳혀가는 적층형 제조과정의 일종이다. 이 방식은 가장 널리 쓰이는 방식으로 정확하고 세부적인 모형 제작이 가능하다.

· SLS : 파우더 형태의 폴리머나 메탈 원료에 레이저를 쏴 고형화시켜 막을 형성하는 방식이다. 나일론, 유리섬유, 트루폼과 같은 다양한 원료와 함께 금속성 원료를 사용할 수 있고 조형 속도 또한 매우 빠르다.

FA Journal 이 민 선 기자 (fa@infothe.com)