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[칼럼] 국내 메탈 프린터 산업의 진행 방향 제언
2017-08-02 2,801 22


조선, 중공업, 자동차 분야의 신기술 개발로 세계 시장 선도


■ 주승환 | KAMUG(Korean Additive manufacturing User Group, 한국 AM 3D 프린팅 유저그룹) 회장으로 산업부 및 미래부의 3D 프린팅 기술로드맵 수립위원이다. 네이버 카페 한국 3D 프린터 유저 그룹을 운영하고 있으며 오픈소스 3D 프린터 윌리봇을 개발한 바 있다.
E-Mail | jshkoret@naver.com
카페 | cafe.naver.com/3dprinters

정부의 지원은 미래창조과학부의 경우 3D 프린팅 교육을 위해 가정용 FDM 프린터를 보급하여 교육 분야에는 성과를 올렸지만, FDM 업체의 경우 정부의 교육 예산이 없으면 판매할 수 없을 만큼 중국 제품에 잠식되었다. 실제로 3D 프린터의 부품은 중국산이 대부분이다.

산업용 프린터의 경우 미국과 독일은 1억원대의 보급형 프린터를 통해 본격적으로 경쟁에 들어갔지만 국내에는 해외에 팔만한 제품을 만드는 업체가 없는 상황이고, 중국 업체인 BLT와 비슷한 방식으로 만드는 업체가 대부분이다. 이는 기술적으로 중국에 밀리고 있다는 것을 의미한다.

장비 시장에서 고부가가치 시장을 놓치면서 결국 남은 것은 보급형 장비 시장이라고 할 수 있다. 그러나 이 역시 선진 업체와 중국 업체가 들어오면서 기회를 놓쳐가고 있다. 전 세계 AM 시장에서 입지를 다지고 있는 화낙과 같은 국내 회사를 만들 수 있을 지 의문인 상황이다.

소재가 중요하다고 외치는 3D 프린터 시장에서는 소재만이 살 길이라고 하고 장비는 대기업의 시장이라고 하지만, 소형장비나 가정용의 경우는 다르다. 독일과 일본 업체가 독점하는 시장에 한국의 공작기계 업체들은 여전히 중소기업 형태로 살아있다. 이는 중소기업과 일자리를 만들어 주는 한 부분이고, 우리가 나아가야 할 길이기도 하다.

소재는 이미 미국, 유럽의 대형 회사들이 2014~2015년 사이에 증설을 한 상황이다. 우리나라의 투자 규모와 중국, 미국, 유럽의 투자 규모를 비교해보면, 이미 10~20배 이상 차이가 나고 있다.

우리나라는 현재 연구소 중심으로 티타늄을 생산할 수 있는 장비 2대가 들어와 있지만, 해외는 생산 장비가 10배 이상 차이 나게 들어와 생산을 하고 있다. 국내 기술은 창성을 중심으로 스테인리스와 인코넬 분말을 실험·생산했으나, 산업 육성이 안되어 양산까지 가지는 못하였다.

산업 메탈 프린팅 공정에서 의료 분야는 해외 장비를 가지고 한국인에 맞는 체형을 프린팅하여 식품의약처의 허가를 받은 후, 한국생산기술연구원 강원본부와 중앙대학교 병원에서 시술에 성공을 했다. 이 경우는 TI64 합금이 아닌 순수 티타늄을 사용한 것이 특징이다. 국내 업체 메디쎄이도 외국산 Arcam 장비로 성공을 거두고, 시술을 하고 있다. 이 경우도 기계 장비, 소재, 공정 모두 수입을 해서 한 경우이다. 장비 또한 15억에서 20억으로 고가의 시술이 될 수 밖에 없다.

우리나라는 장비, 소재, 공정의 개발이 중요한 시점이다. 공정 분야는 우리나라에서 유일하게 성공했으나, 작은 의료 시장의 한계로 매출에도 한계가 있다. 연간 70만 건 이상이 되는 외국 시장과 달리 연간 100여 차례 시술로 전체 매출이 10억 정도인 것은 국내의 큰 문제이며, 이 분야에서 해결해야 할 점이다.

다음은 우리가 추구해온 항공 시장이다. 이 분야는 보급형 장비로 항공 부품을 제대로 제작한다면 승산이 있었겠지만, 여러가지 문제로 국내 장비 개발이 제때 이루어지지 않아 현재는 국내 업체의 진출은 물 건너간 것으로 여겨진다. 해외는 이미 공급망(Supply Chain)이 완성되어 국내에서는 도전해보는 정도만 남은 것으로 여겨진다.

결국 우리는 우리가 1등인 분야에 주력해야 하며, 이는 조선 해양, 중공업, 자동차 분야로 여겨진다. 이것은 필자가 지난 호에서 제시한 메탈 프린팅 로드맵의 두 번째 로드맵에 중점을 두어야 할 것으로 여겨진다. 이것이 국내 3D 프린팅 산업이 갈 길인 것이다.

유럽의 대먼(Damen)이라는 회사는 선박용 프로펠러를 실제 배에 장착을 했다. 또한 WAAMpeller라는 새로운 말도 만들었다. 로테르담의 연구소와 오토데스크, 프로마린 등 회사의 협력으로 개발된 것이다. 프로펠러는 배마다 다르게 제작해야 해서 3D 프린팅에 적합한 분야이다. 우리나라는 이런 분야에 들어가서 세계를 이끌어가야 할 것이다. 장비 자체는 간단한 것이라 국내에서 충분히 가능할 것으로 여겨진다. 예전에 통영에서 필자가 선박업체들과 이야기를 해본 결과, 우리나라는 이 분야의 시장이 있어, 충분히 가능할 것으로 보여진다. 선박용 프로펠러, 복합소재 프로펠러, 특수한 배의 선체, 특수선 제작 등이 가능하다.

예를 들어 특수선은 구명정의 선체와 프로펠러 구명정을 배에 설치하고 자동으로 바다에 띄우는 고리 등이 있는데 이를 만드는 비용이 만만치 않다. 이런 장비들을 금속 3D 프린터로 제작하면 좋을 듯하다. 외국의 경우 선체를 3D 프린팅으로 만들기 시작했고, 레이싱 요트의 중요 부품을 3D 프린팅으로 제작하고 있다.

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조선, 중공업 이후에 이 기술이 자동차에 들어가는 것도 중요할 것으로 여겨진다. 우리나라에서 과제로 진행을 해볼만한 것 중 하나는 카본파이버 등 특수 소재를 이용한 특수 선체 제작이다. 이 분야는 우리나라가 최고가 될 수 있는 분야이다.

1~2년 내에 3D 프린팅 장비의 수준은 보편화되고 저가격을 무기로 중국, 대만산 3D 프린터가 시장을 장악해 갈 것이다. 개인용은 이미 거의 장악된 것에 비해 생산 분야에서는 소재와 공정이 중요하기 때문에 상황이 다르다. 생산 공정에서 기존 제품보다 내구성 있고 기능을 향상시키기 위해선 좋은 소재와 공정이 필수적이기 때문이다.

공작기계의 시장 변화에서 3D 프린팅의 미래를 짐작할 수 있다. 초창기 공작기계는 3D 프린팅과 마찬가지로 시제품 제작에 쓰이다가 산업화되고 공장화가 되었다. 3D 프린팅도 이제 시제품 제작에서 산업 공정용으로 넘어가고 있다. 이제 기존의 공작기계처럼, 공장자동화 제품으로 판매가 되기 시작하였다.

현재 세계 공작기계의 왕국으로 불리는 일본과 독일이 중국과 한국의 공작기계 시장을 장악하고, 한국 업체는 보급형의 일부분야에서 두각을 나타내고 있다. 그러나 현재 공작기계 시장경쟁이 포화상태인 상황에서 이들은 공작기계의 판매로 먹고 살기보다는 좋은 소재를 가지고 좋은 공정으로 좋은 부품을 만들어 고가로 팔고 있는 것이다. 이와 같이 결국 공정과 소재를 어떻게 개발하느냐가 관건이며 이는 선진국으로 가는 지름길이다.

3D 프린터 장비시장도 마찬가지로 독일 업체 중심의 고가 시장에 현재 국내 많은 업체들이 기술을 개발해 장비 시장에 뛰어들고 있다. 이러한 보급형의 한국업체, 중국업체 등의 등장으로 조만간 시장은 포화상태가 될 것이다. 때문에 선진국형 3D 프린팅 산업을 키우기 위해서는 장비 개발 이후엔 좋은 소재로 좋은 공정을 개발하는 것이 필수이다.

대포를 예를 들면, 대포를 먼저 개발하고, 소재인 포탄을 개발해야지, 외국의 대포를 사와서 포탄을 개발한다면, 향후 소재 종속에서 벗어나지 못한다. 대포와 포탄의 최종 목표는 파괴력을 증가시키는 것인데 종속되면 이를 달성하지 못하고 항상 2등인 제품을 개발할 수 밖에 없다. 즉 빠른 추격자(Fast Follower)가 되는 것인데 이는 선도자(First Mover)가 되어야 하는 현재의 제조업 상황에 맞지 않는 전략이다.

금속 3D 프린터의 경우 현재 전세계 10개 업체 정도가 제조를 하고 있는데 여기에 우리나라 업체들도 이름을 올렸다. 업체들 대부분은 기존에 공작기계 관련 사업을 하고 있는 기업으로 정밀한 제품을 만들어 내고 있다. 한편 필자는 주물사 3D 프린터를 세계에서 3번째로 개발했다.

현재 공작기계는 대다수의 소재를 일본 등 선진국 제품에 의존을 하고 있는 실정이다. 3D 프린팅 소재는 새롭게 나타난 소재가 아니라 기존 소재 중에서 3D 프린팅에 맞는 소재를 찾아 쓰는 실정이다. 또한 소재 개발은 기존 기술 중에서 고가의 기술을 사용하고 있기 때문에, 소재의 개발보다는 현재의 소재를 경제적으로 하는 기술 위주로 개발이 되어야 한다. 따라서 현재의 개발 예산의 범위를 30% 정도 소재 개발에 쓰는 것이 적절하다고 여겨진다.

2D 프린터의 역사에서 3D 프린터의 발전 방향을 찾아본다면, HP의 잉크젯 프린터와 레이저 프린터를 보면 알 수가 있다. HP의 잉크젯 소재나 레이저의 토너와 같은 제품은 장비가 많이 보급이 된 현재의 시점에서 호환 기종도 나오고 판매가 되는 것이지, 신장비가 나온 시점에서는 기술적인 한계로 소재가 따로 개발이 되어 판매가 된 예가 없다.

소재와 공정 개발에 중점을 두지 않아서 필요한 부품을 만드는 시장을 만들지 못하면 우리나라는 장비 시장을 다 놓치게 된다. 또한 외국 업체들이 만든 카르텔로 소재를 개발하고도 진출하지 못한다면 선진 공작기계 업체와 연계된 외국 업체와 경쟁력에서 크게 떨어질 수 있다.

결론적으로 우리는 보급형 장비 위주의 개발을 마무리하면서, 소재에 맞는 공정 개발에 나서야 한다. 3D 프린터 장비를 판다기 보다는 어떤 특정 부품을 기존의 가공 방식에 비해 우수한 부품을 만드는 기술을 보유해야 한다. 이제 국산화된 장비를 효율적으로 사용해서 공정을 만드는 기술이나 좋은 소재를 개발해서 좋은 부품을 만드는 일에 중점을 두어야 할 때이다.

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선진기업, 3D 프린팅 생산공장 가동 박차
그렇다면 미국이나 유럽 등은 3D 프린팅을 어떻게 활용하는지 살펴보자.

우리나라가 플라스틱 소재 위주로 가정용, 교육용으로 3D 프린팅 기술을 접하고 있을 때 미국이나 유럽은 대량 생산방식으로 접근했다. 우선 이들은 3D 프린팅이라는 용어 대신 적층생산/적층제조(Additive Manufacturing)라는 말을 쓴다. 생산의 개념으로 생각을 하기 때문에 자동 생산 공장이 나타나기 시작한다.

유럽 항공기 제조업체인 에어버스는 프리미엄 에어로텍이라는 자회사를 설립해서 에어버스 항공기에 3D 프린팅 부품을 공급하고 있다. 세계의 대표적인 항공기 엔진 회사인 GE의 경우는 앨라배마 주에 연간 4만 5000개 이상의 노즐을 대량 생산하는 공장을 세워서 공급하고 있고 2차 공장을 설립 중이다. 또한 피츠버그에는 GE의 제3 공장이 설립되고 있고, 피츠버그에 위치한 대표적인 비철금속 회사인 알코아에 3D 프린팅 공장을 설립하고 관련 업체 RTI를 15억 달러에 인수해 항공기 부품을 공급하고 있다. GE 파워도 공장을 건설해서 발전용 터빈용 부품을 3D 프린터로 찍어내기 시작했다. 이처럼 항공용 금속부품을 중심으로 공장이 설립돼 생산이 시작되면서 3D 프린팅 대량 생산시대도 곧 도래할 것이다.

이렇게 세상이 변화를 거듭하고 있는데 우리나라는 아직도 조용한 아침의 나라인 듯하다. 소위 전문가들도 3D 프린팅을 시제품 생산 도구로 생각을 하고 있는 경우가 많다. 3D 프린팅은 이제 항공 산업을 시작으로 각 산업 분야에 생산 도구로 확대·적용될 것이다. 이에 제대로 대응하기 위해서는 과거에 갇힌 사고에서 벗어나 유연한 사고를 가져야 한다.

기술을 끊임없이 개발 축적해온 독일 등 금속 3D 프린팅 선진기업들이 미국이라는 거대한 시장에 진출하고 몇몇 개의 1군(Top Tier) 회사들이 시장을 장악하고 있는 상황에서, 우리가 때맞춰 시장 공략에 나서지 않으면 경쟁력을 잃어가고 있는 조선, 자동차, 반도체 등 주력 제조업의 재도약은 힘든 일이 될 것이며 결국 후손들에게 남겨 줄 일자리도 없어질 것이다.

이를 타개하기 위한 방법 중 하나로 GE 3D 프린팅 공장이 설립되는 피츠버그와 같은 도시에 정부와 민간이 협력해 3D 프린팅 공장 인큐베이터를 설치하는 것을 제안하고 싶다. 주력 시장에서 1군 업체 위주로 판이 만들어진다면, 한국 업체의 진출은 거의 불가능해진다. 항공 부품의 인증에 보통 14년 정도의 시간이 걸리는 이유는 이미 1군 업체 위주로 판이 만들어져서 다른 업체의 진입을 별로 필요로 하지 않기 때문이다. 이러한 가운데 관련 각 도시에 직접가서 인큐베이터를 설치하게 된다면 이는 국내 항공 시장 진출의 교두보가 되고, 앞으로 열리는 3D 프린팅 제조업 시장에서 선두가 될 수 있는 것이다.

2015년 GE 피츠버그 공장을 방문했을 때 필자는 골드러시로 대표되는 미국의 서부개척시대를 떠올렸다. 황금과 같은 금속 3D 프린팅 시장이 눈앞에 나타나고 있다. 미국이 서부개척시대 프론티어(Frontier) 정신을 통해 20세기 초강대국의 반열에 오른 것처럼 우리도 21세기 적층제조 강국으로 도약하기 위해 기존의 조선, 중공업, 자동차 산업 위주로 위험을 무릅쓰고 도전에 나서야 할 것이다.


기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.


주승환 jshkoret@naver.com


출처 : CAD&Graphics 2017년 8월호

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