[포커스] 시안 국제 3D 프린팅 전시회 참관기

적층제조 스마트 공장 시스템에 대한 투자 활발

필자는 중국 정부의 초청으로 시안 국제 3D 프린팅 전시회와 중국 국립 3D 프린팅 연구원을 방문하였다. 이번 방문을 통해 중국은 산업용 3D 프린팅 기술을 활용해 부품 생산을 시작하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

중국은 산업용 적층제조 시대가 열리고 있다. 시안의 BLT는 110대 이상의 메탈 장비를 설치한 공장을 통해 연간 800억원 이상의 부품을 생산하여 중국 항공 및 중국 공군에 납품하기 시작했으며, 중국 3D 프린팅 연구원(NIIAM)은 2만평 이상의 부지에 초대형 장비를 설치하고, 생산을 지원하는 공장 시설을 건설하여 제품 개발 후에 기술 이전을 진행하고 있는 것을 확인할 수 있었다.

중국 3D 프린팅 연구원에서 주최한 ‘시안 국제 3D 프린팅 전시회(International Additive Manufacturing Expo, China, Xian : IAME)’는 9월 19일부터 21일까지 시안 국제 전시장에서 열렸다. 이번 행사에는 30여국에서 100여개의 업체가 참석했지만, 국내에서는 참석한 업체가 없어 아쉬웠다.

부대행사로는 국제 DfAM 경진대회가 열렸고, 필자는 DFAM 경진대회 심사위원으로 참석하게 되었다. 콘퍼런스는 엔지니어링과 기술에 대한 국제 정상 포럼, 항공, 의료, 디자인 혁신, 프로세스와 장비 개발, 교육, 금융 투자, 중국기계학회의 적층제조(AM) 정례 미팅, 교육관련 CEO 미팅, 국가 3D 프린팅 전략 등 다양한 주제로 진행되었다.

▲ 시안 국제 3D 프린팅 전시회장

적층제조를 통한 부품 생산 활발

이번 전시회는 기술 부분과 최종 결정권자의 미팅과 대대적인 투자에 대한 협의 내용으로 구성된 것이 특징이다. 많은 결정이 이루어지고, 투자가 이루어지는 모습이었다. 이제 중국은 투자의 시기라는 것을 느낄 수 있었다. 중국 정부에서는 해외의 다양한 업체를 초청하여, 많은 사람을 만나보고 의견을 나누어 볼 수 있도록 했다.

3D 프린팅 장비 부분에서는 프린터의 대형화, 하이브리드 생산 장비 개발 및 실용화, 대형 EBM 장비의 구축 등 대형화가 진행되고 있었다. 중국은 많은 인력과 예산으로 다양한 대형화를 시도하고 있었으며, 장비 개발에서 벗어나 실제 적용 연구가 진행되어 실용화가 되고 있는 것을 확인할 수 있었다.

중국산 주물사(샌드) 3D 프린터는 이미 대량 생산에 사용되고 있고 있었으며, 국내에 도입될 만큼 많은 경험과 생산 능력을 가진 것이 특징이었다. 특이한 것은 메탈 임플란트에서 PEEK 소재를 활용한 의료 임플란트의 제작을 위한 3D 프린터가 상용화되고, 이를 활용한 의료 수술이 진행이 급격하게 증가하고 있다는 점이었다. 이를 통해 장비의 가격도 메탈 3D 프린터에 비해 1/20 정도 낮출 수 있는 것이 특징이다.

여러 제품 중 스마트폰을 활용한 DLP 프린터가 개발되어 활용이 되는 것이 흥미로웠다. 이는 일반 전화기 화면을 아래에 놓고, 그대로 출력할 수 있으며, 가격이 저렴하다는 것이 장점이다.

▲ 스마트폰과 DLP 프린터를 통해 3D 프린팅을 진행한 예

▲ 스마트폰을 이용한 DLP 프린터 : 오른쪽의 스마트폰을 장비 아래에 놓고 3D 프린팅하면 된다.

북경대 교수가 만든 회사로 유명한 3D Printing Technologies, Inc는 이번 전시회에 샌드 3D 프린터, 금속 3D 프린터 등을 출품했다. 이 회사는 중국에서 금속 3D 프린터로 잘 알려져 있었지만, 국내에는 잘 알려지지 않았다. 필자는 이번 전시회를 통해 이 회사가 중국의 파순, BLT, HBD와 함께 4대 중국 금속 3D 프린터 업체로 유명하다는 것을 알 수 있었다.

샌드 프린터의 경우는 KOCEL는 바인더 젯(Binder Jet) 방식의 샌드 3D 프린터를 생산하기 시작했고, 중국 3D 프린팅 연구원에도 이 장비를 설치했다. 샌드 3D 프린터는 독일산에 비해 가격은 2/3 정도이고, 성능은 2배 이상 향상된 것이 특징이다.

▲ 실제 사용 중인 코셀의 샌드 3D 프린팅 장비로, 중국 3D 프린팅 연구원에 설치되어 있다.

이 밖에 금속 3D 프린터의 공정 기술은 메탈쓰리디, MPWorks, 한국적층제조사용자협회가 진행 중인 제트 엔진 개발과 마찬가지로 많은 개발이 이루어지고 있었고, 중국 3D 프린팅 연구원은 협력을 통해 상용화를 추진하고 있었다. 이번 방문에서 한국적층제조사용자협회는 중국 3D 프린팅 연구원과 제트엔진과 대형 장비 개발에 대한 기술협력에 나서기로 협의했다.

▲ 대형 사이즈의 휠의 개발이 이루어지고 있다.(EOS의 M400 대형 장비로 출력)

▲ 제트 엔진을 원거리에서 실제 구동을 할 수 있는 장비

중국 3D 프린팅 연구원, 적층제조 공장 구축으로 다양한 부품 양산

전시회 마지막 날에는 중국 3D 프린팅 연구원의 오프닝 데이가 있었다. 연구원 건물은 20개의 대형 공장동과 실험동으로 구성되어 있었고, 여기에는 200여명의 연구원이 근무를 하고 있었다. 이곳은 모든 대형 장비가 설치되어 있었고, 중국에서는 최초로 의료 임플란트 제조 허가를 10년만에 취득한 것이 특징이었다. 미국의 American Makes와 EWI 연구소를 2배 이상 크게 만든 느낌의 저력을 보여주었다.

중국 3D 프린팅 연구원은 최근 대대적인 투자와 확장으로 200m 이상 되는 건물동을 설립했다. 이는 아시아 최고의 생산 시설 및 지원 시설로 아시아에서 독보적인 위치를 차지할 정도 규모가 커졌고, 프로젝트도 20여개 이상, 인원도 200명을 시작으로 계속해서 늘릴 예정이라고 전했다.

▲ 200m 이상 연결된 중국 3D 프린팅 연구원 공장 전경

중국 3D 프린팅 연구원은 대형화 생산 시에 필요한 기술을 개발하고 있었다. 테스트를 위해 수십대의 중국산 장비를 구매하여, 준비하고 있는 것을 볼 수 있었다. 또한 장시간 돌려도 이상이 없는지를 체크할 정도로 생산 시의 대비가 잘 이루지고 있었다.

이외에도 많은 장비가 설치가 되어있고, 흥미로웠던 것은 대형 금속 3D 프린터 등이 실제 산업 현장에서 사용 시에 문제가 없는지 장기간 사용 테스트를 하는 시설(Aging) 등이 있어 산업화가 빠르게 진행되고 있는 것을 느낄 수 있었다.

▲ 중국 3D 프린팅 연구원에서 제트 엔진의 연소기 부분을 3D 프린팅으로 제작했다.

결론적으로 장비는 대형화로 변하고 있고, 전세계가 상용화를 위한 방향으로 가고 있는 것을 확인할 수 있었다. 중국 장비의 안정성이 실제 상용화를 통해 입증되고 있다는 점 역시 확인할 수 있었다.

중국의 산업용 3D 프린터를 저가 장비로 여겨지던 인식이 이번 전시를 통해 바뀌었고, 중국 업체의 적극적인 투자, 납품처 발굴 등에 투자를 아끼지 않는 모습을 볼 수 있었다.
이제 중국을 경쟁자로 보는 것이 아니라 협력을 통해, 생산 등에서 상생하는 구조로 가는 것 이 중요한 변화의 방향으로 볼 수 있다. 이제 적극적인 협력을 통해서 기술 발전을 시키는 것이 현재의 우리의 방향으로 여겨진다.

▲ WAAM 방식과 하이브리드 방식으로 1m 이상 대형 사이즈 3D 프린팅 사례