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[분석]알아두면 좋은 국내외 3D 프린팅 기술 현황②

[글로벌메이커스 이지숙 기자] 적층 제조기술(AM:Additive Manufacturing), 3D 프린팅 기술은 3차원의 입체물을 제조하는 방법이다. 기존의 제조 공정과는 다르게 요즘은 조립비용을 크게 낮출 수 있으며, 현재의 절삭 위주인 기존의 제조 공정기반 대량 생산을 대체하기 위한 3D 프린팅기술에 대한 연구가 진행 중에 있다.
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사진= 클립아트코리아


때문에 3D 프린팅기술의 경우 대부분 맞춤형 다품종 소량 생산에 적합하며, 이와 동시에 소비자가 직접 상품을 만드는 것이 가능해진다. 이러한 관점에서 최근 중요한 활용 분야 중 하나로 환자 개인의 몸에 맞는 부품(Customized Part)이 필요한 의료 분야가 높은 성장률을 보이고 있다.

3D Printing에 사용되는 소재로는 엔지니어링 플라스틱, 유리, 탄소 복합제와 같은 복합재료 등 거의 모든 재료가 사용되고 있다. 또 와이어, 분말, 필름을 레이저 열원이나 가열된 롤을 가압하여 적층하며 기술적으로 완성단계에 가까이 와 있는 편이다.

그러나 금속 소재의 경우 아직 기술개발의 초기 단계에 있다. 이종재료 적층, 고정밀 적층, 적층률 향상에 초점, 와이어나 분말을 레이저나 전자빔, 플라즈마 열원으로 용융 또는 소결하여 적층, 금속 포일 상부에 초음파 롤을 가압하여 적층, 스프레이로 분사하여 적층하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.

3D 프린팅 과정은 일반적으로 모델링-프린팅-피니싱의 과정을 거쳐 이뤄진다. 이 외에도 다양한 방법의 적층 방법이 개발되어 적용되고 있다. 구체적으로 적층방식 및 사용되는 재료에 따라서 다양한 기술들이 존재하며, 현재에는 정밀성 및 효율성이 높은 선택적 레이저 소결 조형(Selective laser sintering), 압출 적층 조형(Fuseddeposition model) 방식의 3D 프린터가 전 세계 시장에서 제품들의 주류를 형성하고 있다.

-해외 사례로 살펴보는 3D 프린팅 사업의 현 주소
2013년 미국 오바마 대통령은 오하이오의 3D 프린팅 기술 관련 제조업 혁신 네트워크(연구소) 성공 사례를 벤치마킹할 의사를 피력했다. 이를 토대로 향후 미국
내 다른 지역 15곳에 제조업 허브를 구축해 첨단 기술의 메카로 성장시키고 있다. 또한, 미국의 경우 2000년도 초반부터 수요기업을 중심으로 연구개발을 진행하였으며, 이후 국가 주도적 산학연 중심의 로드맵을 작성하여 전반적인 3D 프린팅 분야에 집중 투자를 가속화하고 있다. 이렇게 개발된 기술을 우주항공, 방위산업 및 의료관련 분야를 중심으로 다양한 적용 분야를 개척하고 있다.

호주의 경우 3D 프린팅기술 개발 관련 로드맵은 미국과 거의 유사하나 호주의 강점인 신소재 개발 3D 프린팅기술 유형 선택적 레이저 소재 및 응용 분야를 확대하고, 개발된 신소재의 산업표준 분야에 대해서 집중하고 있다.

영국은 2012년 10월 기술전략위원회에서 3D 프린팅 연구개발에 700만 유로의 투자를 발표했다. 또 Inspiring New Design Freedoms in Additive Manufacturing 전략위원회 보고서에서 영국은 9,600만 유로를 측정 생산기술에 투자한 것으로 보고되고 있다.

일본의 경우 중소기업 중심으로 의료분야 기술개발 및 제품 확산을 진행하고 있으며, 한 예로 의료기기 전문업체 파소텍은 의료기구, 틀니 등을 3D 프린팅을 통해 생산하고 있다.

개발도상국이면서 세계의 공장이라고 불리는 중국의 경우에도 중국 과학기술부 국가 기술발전 연구계획 및 2014년 국가과학기술 제조영역 프로젝트 지침에 3D 프린터 사업을 포함 하고, 3D 프린터 재료 핵심기술, 장비를 확보할 계획이다. 특히 중국의 경우에는 정부출연연구소 중심의 기술개발 및 관련 기업육성 등에 주완점을 두면서 3D 프린팅에 대한 연구를 진행시키고 있다.

이와 같이 주요 선진국뿐만 아니라 중국에서도 3D 프린팅기술에 대한 산업 경쟁력을 확보하기 위해서 활발하고 연구 개발 및 응용 분야 확대에 주력하고 있다. 3D 프린팅기술은 디지털 디자인 데이터를 기반으로, 소재를 적층하는 방식으로 3차원 물체를 인쇄하듯 만들어내는 기술로서 타 산업과의 융합을 통한 파급효과가 큰 차세대 제조 핵심 기술이라고 볼 수 있다.

때문에 주요 선진국에서는 산업 클러스터 형성, 산학 연계, 원천기술, 제품 디자인 기법 개발 등의 분야에 연구지원을 통해 산업육성에 나서고 있으며, 그 외에 3D 프린팅기술의 응용 분야 확대 및 관련 산업의 경쟁력에 대한 증대에 힘쓰고 있다.

이들과 비교하면, 국내 3D 프린팅기술은 아직 걸음마 단계 정도라고 볼 수 있다. 다행히 3D 프린팅 관련 연구 개발 및 Test Bed 기반 구축이 차츰 진행되고 있어 앞으로의 전망은 밝다. 다만 국가차원의 대응전략을 통해 원천기술 국산화 및 관련 산업 생태계 조성이 필요한 시점이라는 것은 분명하다.

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