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[분석]글로벌 3D 프린터 기술 동향

[글로벌메이커스 유창연 기자] 3D프린팅은 ’84년 최초로 개발된 이후 최근 기술진보 및 경제성확보 등으로 활용범위가 크게 확대되며 광범위한 영향력을 보여주고 있다.

이 3D프린팅 관련 산업은 점점 범위가 넓어져 소비재・전자부터 자동차 분야는 물론이고, 메디컬・덴탈, 산업기계, 사무기기, 군사, 우주, 항공에 이르기까지 엄청나게 많은 분야의 산업에 적용되면서 기능성 부품을 제조하는 기술로 크게 활용되고 있다.
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사진= 클립아트코리아


실제 2014년에는 혁신을 불러일으킬 것으로 전망되는 12개의 기술 중 하나로 3D 프린팅이 선정되기도 했다. 덕분에 세일가스나 타이트오일 관련 기술보다도 경제적 파급효과가 더 클 것으로 예상되는 추세다.

일부에서는 오는 2025년 시장규모가 약 550억 달러에 이를 것으로 추정한다. 특히 소비패턴의 변화와 창업 활성화, 신제품, 서비스 창출 및 생산성 증가를 중심으로 시장 규모가 커질 것으로 전망되며, 제조업 뿐 아니라 투자, 판매, 재무관리 등의 전 단계에서 혁신을 가져올 것이라는 의견이 많다.

경제적인 입장에서 봐도 3D프린팅은 금형 투자의 고정비용을 낮춰주는 효과가 뛰어나다. 미리 시장 반응을 살펴보기 위해 소량만 생산하는 것에도 부담이 없고, 재고자산도 줄여주기 때문에 경영자로서는 리스크를 감소시킨다는 면에서 가장 효율적인 방안이 될 수도 있다.

또 3D프린팅에는 수지, 금속, 종이, 목재, 식재료 등 매우 다양한 소재가 사용된다. 재료의 형태에 따라 액체, 파우더, 고체 등으로 나뉘며, 조형성이나 견고함에서도 특성이 다르게 나타난다.

즉, 액체 기반의 3D 프린팅 방식은 비교적 정확한 조형이 가능하나 내구성이 다소 떨어질 수 있고, 파우더 기반의 방식은 원료를 다양하게 사용할 수 있으면서도 액체 기반에 비해 견고한 결과물을 만들어낼 수 있다. 또 고체 기반은 제조 단가가 낮고 내습성 등이 뛰어나지만 열에는 비교적 약한 모습을 보인다.

주요 소재는 3D 프린팅에 수지와 금속이 사용된다. 다만 활용 범위는 달라진다. 수지를 활용한 3D프린팅이 가정용에서 사용하기 적당한 저가용이라면, 고가형의 산업용 프린터에는 금속 소재가 기술개발 초기 단계에서 적용하기 적당하다.

수지 소재는 현재 플라스틱, Glass, CFRP와 같은 복합재료 등 거의 모든 재료가 사용되어 시제품, 완구 등에 적용되고 있다. 이들은 이제 기술적으로 거의 완성단계에 있다.

금속 소재에는 알루미늄이나 티타늄 등이 주로 사용된다. 이들 소재는 의료, 기계부품 등에 적용된다. 현재는 이종재료 적층, 고정밀 적층, 적층율 향상 등에 대한 기술개발의 초기단계에 있다.

기술관련 주요 이슈로는 기존 특허가 만료됨에 따라 이를 새로운 방식의 기술로 개발하거나 더 발전시키려는 노력이 진행되고 있다. 또한 금속 소재 기술개발은 초기단계이지만, 여전히 매우 빠르게 진행되고 있다.

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사진= 클립아트코리아


글로벌 기술개발 동향은 대체로 제조시간을 단축하면서 가격경쟁력을 강화하는 방식으로 향하고 있다. 여기에 정밀성을 향상시키려는 시도가 이어지고 있고, 금속소재 개발 등으로 상용화 단계를 가속시키기 위한 3D프린팅 기술을 개발하는 것이 현재의 추이다.

취재한 바에 따르면 미국에서는 반도체 제조 기술에 3D프린팅 기술을 적용해 이미 상용화 단계에 진입했다. 배터리를 시제품으로 제조해 눈길을 끌었다.

독일에서는 의료계 쪽으로 집중하는 모양새다. 인공혈관을 만드는데 성공해 의료분야 기술에 상당한 역량을 축적하고 있어 국내에서도 뒤따라 가려는 노력을 하고 있다.

영국에서도 3D프린팅 기술에 적극적인 모습이다. 특히 티타늄으로 항공기 부품을 제조하는 방법을 개발하고 있는 것으로 알려져 있다.

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