3D 프린팅 컨퍼런스 : 3D프린팅 2.0과 3D프린팅 리딩기업으로서의 역할과 미래

'제조혁명, 상상을 빚는 3D 프린팅' 컨퍼런스, 그 두번째 주제는 [3D프린팅 2.0과 3D프린팅 리딩기업으로서의 역할과 미래]입니다.



연자로서 3D Systems의 백소령 부장님께서 수고해주셨습니다.


3D Systems는 3D 프린팅 기술을 세계 최초로 발명하고 상용화에 성공한 기업으로서, 3D 프린터 환경에서의 3차원 콘텐츠의 제작, 유통, 생산, 서비스를 위한 일체의 하드웨어 및 소프트웨어를 개발, 공급하는 글로벌 기업입니다. Stratasys와 함께 3D 프린팅 시장을 양분하고 있다고 해도 과언이 아닌만큼 규모도 크고 기술력도 탄탄한 기업입니다.



이번 발표의 목차입니다.


이중 3D printing 2.0이라는 생소한 단어가 있는데요, 제조혁신을 위해서 3D 프린팅으로 어떤 일을 할 수 있을지에 대한 전략적인 미션을 3D 프린팅 2.0이라고 정의했다고 합니다.





21세기 들어와서 우리나라도 제조업 분야에서 두각을 나타내고 있는데요, 2012년 결과를 토대로 발표된 자료에서 우리나라가 산업생산량(manufacturing output) 순위에서 5위를 차지한 것을 볼 수 있습니다. 특히 우리나라의 경우 국가총생산량(national output)에서 제조업이 차지하는 생산량은 약 31%로 다른 나라에 비해 높은 것을 알 수 있습니다.


현재는 약간 떨어져서 순위상으로 8위 정도라고 합니다ㅠ_ㅠ



하지만 오른쪽 표에서 우리나라의 1970년 산업생산량 순위가 40위였던 것을 생각했을 때 1980년 25위, 1990년 12위, 2000년 8위, 2011, 2012년 5위로 제조 강국으로서의 저력을 보여주고 있음을 알 수 있습니다.



하지만 생산 부가 가치(manufacturing value added)의 경우, 위의 그래프에서 볼 수 있듯이 미국이나 일본, 독일같은 전통적인 제조 강국의 경우도 시간이 지남에 따라 정체되거나 하락하는 현상을 볼 수 있습니다. 물론 최근 급격히 발전하고 있는 중국은 예외지요.



특히, 2008년 경제위기때 서비스업과 같은 산업들이 매우 쉽고도 크게 타격을 받을 수 있다는 사실을 많은 국가 및 기업들이 자각하면서 뿌리산업인 제조산업을 키워야 한다는 목소리가 커지고 있다고 하는군요. 이에 따라 리쇼어링이라고 하는, 해외에 나가 있는 제조업 자국기업들을 각종 세제 혜택과 규제 완화 등을 통해 자국으로 불러들이는 정책을 미국에서 강력하게 추진하면서, 그리고 Made in America라는 브랜드로 창업하는 기업들을 전폭적으로 지원하면서 미국경제의 회복 성장을 이끌고 있습니다. 


또한 여러 구조적 개선을 통해 중국이 급성장하고 있고, 제조강국인 독일의 유럽 내 경제적 독주 및 일본 경제가 회복하면서 세계 경제는 요동치고 있습니다. 이 급변하는 세계 경제 안에서 우리나라는 어떻게 포지셔닝을 할 것인지, 이 포지셔닝하는 데 있어서 3D 프린팅은 어떤 역할을 할 수 있는지 알아보는 것이 이 프리젠테이션의 결론이라고 할 수 있겠습니다.




제조혁신을 위해 독일에서 추진하고 있는 Industry 4.0이라는 정책은, 사물 인터넷(internet of things)을 통해 생산기기와 생산품 간의 정보교환이 가능한 제조업의 완전한 자동 생산 체계를 구축하고 전체생산과정을 최적화하는 산업정책으로서, 3D 프린팅, 사물인터넷, 빅데이터, 지능적 관리(intelligent management)를 통해 더욱 더 발전시켜나갈 수 있습니다.

[네이버 지식백과] 인더스트리 4.0 [Industry 4.0] (시사상식사전, 박문각)



특히 우리나라의 경우 컴퓨터, 인터넷, 통신, 소셜 커뮤니티들이 크게 발달되어 있어 이러한 기본 바탕들을 제조 혁신에 끌어옴으로써 기획, 생산, 유통, 경쟁, 소비 양식의 혁신을 가져올 수 있을 것으로 기대됩니다.



3D Systems에서는 3D printing 2.0이라는 개념을 발표하였는데요, FAB, Easy, Cloud Sourcing이라는 3가지 키워드로 구성되어 있습니다.


즉, FAB이라는 개념을 통해 3D 프린팅은 시제품만 만드는 기술이라는 종래의 개념을 탈피하고 개개인의 공장에서 생산을 할 수 있는, 1인 기업을 통한 생산을 가능케하는 기술이라는 개념을 세우는 것입니다. 


또한 3D 프린팅을 좀더 쉽고 간편하게 사용할 수 있게 함으로써 Easy consumerism의 소비자 환경을 구축하고 생태계를 만드는 것이 2번째 키워드입니다.


마지막으로, 어디에서나 접근 가능하고 편하게 사용할 수 있는 환경, Cloud sourcing을 구축하는 것이 3D printing 2.0의 마지막 키워드입니다.



세부적으로 키워드에 대해 알아보겠습니다. Fab-grade, 즉 3D 프린팅을 통해 개개인의 공장을 갖는 것으로 소량생산, 유연한 주문자 맞춤생산, 지역분산 및 개인생산이 가능하고 이를 통한 단순 및 즉시 유통, 그리고 다양한 개인 소비 유형 창출과 같은 변화를 가져올 수 있겠습니다.



위의 그래프에서 보시는 것처럼, 전통적인 생산의 경우에는 초기 자본이 굉장히 많이 필요합니다. 즉, 금형 제조를 통한 대량생산을 진행하는 경우 금형을 만드는 초기 진입 자본이 매우 높은 것이지요. 이에 따라 생산되는 물품 하나하나의 가격이 높습니다. 하지만 3D 프린팅을 이용하는 경우, 제작 전의 모든 작업은 3D 소프트웨어를 이용하고 실제 제품은 3D 프린터를 통하여 출력을 하기 때문에 이 각각의 물품들의 가격을 낮출 수 있다는 것이지요.



위의 사진은 3D Systems의 SLA 3D 프린터로 출력한 결과물입니다. 640개의 물품을 12시간에 걸쳐 제작할 수 있었으며 이는 한개의 물품을 만드는데 68초밖에 걸리지 않은 셈입니다.



위의 사진처럼 더 작은 물품을 출력하는 경우에는 하나의 물품을 만드는데 18초밖에 걸리지 않습니다. 즉, 3D 프린팅이라는 기법을 이용하여 제조 혁신을 이룰 수 있다는 것이지요.



또한 3D 프린팅을 이용한다면 낮은 비용으로 많은 아이디어를 현실화함으로써 좀더 많은 테스트를 진행할 수 있어 더 양질의 제품이 효율적으로 개발될 수 있다는 것이지요.




결과적으로 보았을 때 이런 3D 프린팅을 사용함으로써, 개인 취향을 존중하고 다양한 디자인을 사용하며 부가가치의 증대를 이룰 수 있는 주문자 맞춤생산이 가능케할 수 있습니다. 



또한 3D 프린팅 기술이 개발되고 발전함에 따라 설비가 소형화되고 제조 정보의 디지털화가 이루어지면서 분산 및 개인생산이 가능하게 됩니다. 현재는 아라 프로젝트 등 구글과 함께 협업하여 3D 프린팅과 기존의 컨베이어 벨트를 이용하여 제조 혁신을 목표로 하는 프로젝트를 진행중이라고 하네요.



또한 3D 프린팅을 이용하여 기존의 CNC나 캐스팅 공법으로 만들기 어려운 부품들을 제작 가능함으로써 제품을 설계하고 생산하는데 있어 효용성이 증대되게 됩니다. 위 사진에서 좌측과 같은 구조는 기존 공법으로는 제작하기가 어려우나 3D 프린팅에서는 가능하므로, 강도는 유지를 하면서 중량을 줄이는 효과를 가져올 수 있다는 것이죠.



또한 3D 프린팅 및 3D 소프트웨어로 시뮬레이션함으로써 제품생산의 효율성을 높일 수도 있습니다.




그렇다면 우리나라에서 혁신을 위해서는 어떠한 도전이 필요할까요?



앞에서도 나온 내용입니다. 즉, 3D 프린팅이 효과적으로 이루어지기 위해서는 3D 프린터, 3D 소프트웨어, 3D 파트, 3D 콘텐트가 한데 어우러져야 합니다.



사실 우리나라의 경우, 원천기술이 많지 않기 때문에 3D 프린팅을 이용하여 어디까지 응용할 수 있는지, 즉 3D 컨텐츠가 더 중요할 것으로 생각됩니다. 즉, 3D 프린팅을 이용하여 어떤 제품을 만들 것인가, 어떻게 해야 부가가치 1000%를 발휘하는 제품을 만들어낼 것인가를 생각해야한다는 것이지요.




3D 프린팅을 이용하여 제품을 제작하려고 계획할 때에는 자신의 상황에 맞는 3D 프린팅 방식을 선택해야 하고 이에 적합한 출력 재료를 선택해야합니다. 어떻게 하면 3D 프린팅을 통해 혁신을 이룰 것인지, 어떻게 하면 3D 프린팅을 통해 제품의 감동을 소비자에게 전달할 것인지를 결정하는 첫걸음이 되겠습니다.



이전 발표에서 설명했었던 NAMII 프로젝트도 1차때는 어떤 3D 프린터와 출력 재료를 선택할 것인가를 논의했었다고 합니다. 2차와 3차를 거치면서 3D 프린팅을 통해 어떠한 어플리케이션을 이룰 수 있을지, 즉 제조현장에서 무엇을 어떻게 만들 것인가에 대해 초점이 맞춰지고 있는 것이지요.



위와 같이 많은 글로벌 기업들이 벌써 3D 프린팅을 제조현장에 투여하고 있습니다.



위 사진은 3D 프린팅으로 출력된 최초의 제트엔진 노즐이라고 하는군요.



위의 사진은 타이어 금형을 메탈 3D 프린터로 제작한 모습입니다. 기존 공법으로는 만들기 어려운 금형도 3D 프린팅을 이용하여 제작가능한 시대가 온 것이고 실제로 산업 현장에서 사용되고 있는 것이지요.



위 사진은 한 기업의 제품을 보여주고 있는데요. 이 기업은 알루미늄을 이용하여 곡면을 이루는 파이프를 만들어 세간(fixture)을 주문제작하는 서비스를 제공한다고 합니다. 기존의 전통적인 방법을 사용하면 주문을 받은 후 완성까지 3-4주가 걸리고 세간 하나당 1500달러가 필요하지만, 3D 프린팅을 이용하면 제작시간도 2-3일 정도로 단축되고 금액도 세간 하나당 300달러 정도로 절감할 수 있다고 합니다.



위 사진은 전통적 제조공법 중 하나인 유압성형(hydroforming)을 보여주고 있는데요, 기존의 제조공법에 3D 프린팅이 융합되여 효율을 높일 수 있다고 합니다. 즉, 유압성형을 만들기 위한 기본 마스터를 3D 프린터로 제작한 뒤 그 파트를 이용하여 여러 유압성형을 한 예라고 하는군요.



기존의 전통적 제조공법인 사출금형(injection mold) 또한 3D 프린팅의 장점을 가져와 융합할 수 있습니다. 사출금형에 들어가는 부분을 3D 프린팅으로 제작하여 사출금형에 사용하는 사진이라고 하는군요.



캐스팅하는 코어 패턴을 왁스나 캐스팅 가능한 플라스틱으로 3D 프린팅을 통해 제작 후 캐스팅에 사용하는 방법으로 3D 프린팅과 캐스팅을 융합하여 제조 효율성을 극대화할 수 있다고 하는군요.



3D 프린팅은 커스터마이즈가 되는 큰 장점이 있기 때문에 특히나 의료산업쪽에도 큰 영향을 줄 것으로 기대되고 있습니다. 환자의 신체에 맞는 기브스(hand brace) 제작, Robotic exoskeleton 제작 등 여러 방면으로 3D 프린팅이 적용될 수 있을 것으로 생각됩니다.




정리하면, 제조 혁신을 위해 3D 프린팅 글로벌 기업인 3D Systems는 3D printing 2.0이라는 개념을 발표하였고 FAB, Easy, Cloud Sourcing이라는 3가지 키워드를 통해 개개인의 1인 제조업을 현실화하고 좀더 쉽고 간편하며 어디에서나 접근 가능하고 편하게 사용할 수 있는 환경 및 생태계를 3D 프린팅 산업에 구축함으로써 3D 프린팅 세계의 발전을 이끄는 노력을 하고 있다고 할 수 있겠습니다. 


사실 3D 프린팅 기술은 완전 새로운 기술은 아니며, 최근에 각광받기 시작한 기술입니다. 현재 제조업에 사용하는 기존의 여러 전통적인 제조공법들을 완전히 대체할 수는 없을 것이나, 3D Systems에서 제창한 3D printing 2.0이라는 개념을 통해 기존 공법들에 장점을 더하고 대체하는 방식으로 발전해나간다면 3D 프린팅을 품은 제조산업은 그야말로 호랑이에 날개를 달아준 격으로 급격히 발전할 수 있을 것으로 기대합니다.


오늘은 '제조혁명, 상상을 빚는 3D 프린팅' 컨퍼런스에서 두번째 발표인 [3D프린팅 2.0과 3D프린팅 리딩기업으로서의 역할과 미래]에 대해 알아보았습니다. 다음 포스팅은 세번째 발표였던 [특허로 본 3D프린팅 산업]에 대해 경험을 공유할 예정입니다.




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1. '제조혁명, 상상을 빚는 3D 프린팅' 컨퍼런스 : 3D프린팅, 미래전략산업으로 육성


이제까지 메이드인네버랜드였습니다~!



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