4차 산업혁명 속 핵심기술, 3D 프린팅

최근 4차 산업혁명을 견인할 주요 성장 동력 중 하나인 ‘3D 프린팅’이 각광받고 있습니다. 3D 프린팅 기술의 도래는 기존의 프린터가 평면으로 된 그림이나 문자를 인쇄했던 것과 달리, 이제는 입체 모형을 만들 수 있는 시대가 됐음을 의미합니다. 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 주목 받고 있는 3D 프린팅 기술에 대해 알아보겠습니다.

미래 산업의 새로운 열쇠, 3D 프린팅 

내 발 모양에 딱 맞는 신발부터 자동차 부품, 피규어, 음식, 심지어 사람의 인체 조직까지 손쉽게 만들 수 있다면 어떨까요? 이것은 아주 먼 미래의 이야기가 아닙니다. 이렇게 꿈 같은 일을 현실로 이뤄지게 할 수 있는 3D 프린팅 기술이 이미 우리 생활 속으로 다가왔기 때문입니다. 

▲ 3D프린터 적층 가공방식 동영상으로 보기 (출처: 신도리코 유튜브)

쉽게 이해하는 3D 프린팅의 원리  

3D 프린팅을 하는 방식은 무척 다양합니다. 그 중 가장 대표적인 출력 방식으로는 원하는 결과물의 모양으로 특정 소재를 층층이 쌓아 올리는 ‘적층 가공방식’이 있습니다. 

이는 과거에 틀로 모양을 찍거나 자르고 용접해 원하는 형태를 만들었던 제조방식을 완전히 탈피할 수 있기 때문에 가히 혁신이라 할 만합니다. 이 원리를 이용한다면 어떤 복잡한 모양이라도 설계도에 의존하여 쉽게 제작할 수 있고, 전문가가 아니어도 누구나 원하는 제품을 만들 수 있기 때문에 생산자와 소비자의 경계가 사라집니다. 따라서 유통과정 또한 생략되어 언제든지 저렴하고 품질 좋은 제품을 사용할 수 있게 됩니다. 

3D 프린팅 시장의 현황 및 발전 가능성  

2017년 기준 국내 3D 프린팅 시장 규모는 3,469억 원으로 전년 대비 16.8% 확대되었고, 관련 기업의 수도 253개에서 302개로 19.4% 증가했습니다. 자연스럽게 3D 프린터를 활용한 액세서리와 미니어처, 일상용품, 기계부품 등을 제작하는 소규모 창업이 늘고, 정부 역시 올해 3D 프린팅 산업에 457억 원을 투자할 계획을 발표했습니다. 

해외 시장 역시 3D 프린팅 업계의 꾸준한 성장을 기대하고 있습니다. 3D 프린팅의 세계 시장 규모는 2016년 기준 전년보다 17.4% 증가한 61억 달러로 2022년까지 262억 달러의 규모로 고성장을 이룰 전망입니다. 

3D 프린팅 시장에서 가장 활발한 움직임을 보이고 있는 나라는 미국입니다. 원천기술을 확보하고 있을 뿐만 아니라 산업용 장비와 부품생산에 박차를 가하며 글로벌 3D 프린팅 시장에서 39.3%의 시장점유율을 차지하고 있습니다. 참고로 우리나라는 1.8%의 시장점유율을 차지하며 11위를 기록하고 있습니다. 

아울러 해외에서는 소수의 3D 프린터 전문기업이 세계 시장을 선도하는 가운데 글로벌 기업의 3D 프린팅 기술 적용이 확산되고 있습니다. 대표적으로 미국의 스트라타시스(Stratasys)와 3D시스템즈(3D Systems)가 세계 3D 프린팅 시장 점유율의 21.7%를 차지하며 지속적인 투자로 시장을 선도하고 있고, HP가 새롭게 3D 프린터 시장에 진출하는 등 산업용 3D 프린터 제조사가 크게 증가하는 추세입니다. 

앞으로도 3D프린팅에 대한 이러한 적극적인 투자와 시장 진출 움직임은 국내외에서 꾸준히 이어질 것으로 전망됩니다. 

▲ 신도리코의 3D프린터를 활용해 실습을 진행한 청소년들

3D 프린팅의 발전은 현재진행형 

▲ 3D프린터를 이용해 보청기를 만드는 모습(출처: 딜라이트 배포자료)

맞춤형 보청기 제작 기업 '딜라이트'  

우리 생활 곳곳에서 3D 프린팅의 활용 사례를 찾아볼 수 있습니다. 대표적으로 우리나라의 보청기 기업 ‘딜라이트’가 상품 제작에 3D 프린팅을 활용하고 있습니다.  

딜라이트는 사람의 손으로 구현하기 어려운 세밀한 공정 과정에 3D프린터를 도입, 개개인의 귀 모양에 맞는 ‘세상의 하나뿐인 보청기’를 만들고 있습니다. 귀 모양을 스캔한 데이터를 보관해두기 때문에 보청기를 분실해도 재검사할 필요 없이 빠르게 다시 제작할 수 있고, 3D프린팅을 통해 대량생산도 가능하기 때문에 제품을 합리적인 가격으로 판매할 수 있습니다. 

▲ 3D프린터를 이용해 제작한 아디다스 ‘퓨처크래프트 4D’ (출처: 아디다스 코리아 유튜브)

맞춤형 운동화 제작 가능! '아디다스'  

글로벌 스포츠 브랜드 ‘아디다스’는 2014년부터 제품 생산 방식을 바꾸기 위해 노력한 결과, 2015년에 3D 프린팅 운동화 ‘퓨처크래프트 3D 러너’를 출시한 바 있습니다. 

가장 최근작은 지난 2017년에 출시한 ‘퓨처크래프트 4D’로 미국 실리콘 밸리의 3D 프린터 벤처기업 카본(Carbon)과 협업하여 미드솔 부분을 3D 프린팅으로 제작했습니다. 카본의 수지 플랫폼에 두 기업이 함께 개발한 디지털 광합성 기술을 접목하여, 소비자의 운동 데이터와 신체 데이터를 기반으로 맞춤 운동화를 생산하고 있습니다. 

▲ 3D프린터를 이용해 제작한 초경량 모터사이클 ‘라이트 라이더’ (출처: APWORKS GmbH 유튜브)

초경량 모터사이클을 탄생 시킨 '에이피웍스'  

유럽 최대 항공기 제작사 에어버스의 자회사 에이피웍스(APworks)는 3D 프린팅 기술로 모터사이클을 만들고 있습니다. 제품명은 라이트 라이더(Light Rider)로 프레임 무게가 6kg, 전체 무게는 35kg 밖에 안 되는 초경량 모터사이클입니다. 

이 제품은 마치 그물 모양을 연상시키는 프레임 구조가 특징입니다. 자연에서 영감을 얻은 유기적인 디자인을 기초로 우주공학 설계를 첨가했고, 이를 3D 프린팅으로 잘 구현했습니다. 

개발자는 “이 제품은 APWorks가 만든 미래 최적의 도심형 이동수단이며, 우리의 기술적 노하우를 녹여냈다.”고 말하며, 3D 프린팅을 이용한 다양한 이동수단이 나올 수 있음을 피력했습니다.

향후 3D 프린팅 산업은 의료혁신 및 건축, 융복합 기술 등 저변을 넓히며 성장할 전망입니다. 관련 산업의 발전을 위해서는 인프라 구축, 소재 개발, 기술 경쟁력 강화 등 해결해야 할 과제가 있음을 잊지 말아야 합니다. 4차 산업혁명의 중심에서 국가 발전의 초석이 될 3D 프린팅의 미래를 기대해 보겠습니다.