안녕하세요. 신도리코 3D 프린팅 솔루션의 세 번째 시간, 오늘은 3D 프린팅 기술이 적용된 다양한 분야 중에서도 자동차 분야에 대해 탐구해 보고자 합니다. 자동차 산업 쪽에서는 이미 오래 전부터 3D 기술 접목을 위한 연구 개발이 활발하게 이뤄지고 있었는데요. 과거에는 자동차 부품 중에 일부만 3D 프린팅 기술을 적용했다면 이제는 완제품 모두 3D 프린팅이 적용되어 말 그대로 3D 프린터로 만든 자동차가 등장했다고 합니다. 그럼 지금부터 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

 

3D 프린팅 산업이 주목하고 있는 자동차 분야

 

3D 프린터로 만든 자동차 부품을 적용한 사례

 

 

수십년 전 단종되어 쉽게 찾아볼 수 없기에 그 가치가 더욱 특별한 클래식 카. 이런 자동차들의 경우 관리와 수리를 위해 부품들을 교체해야 함에도 쉽게 구할 수가 없어 어려움이 있는데요. 포르쉐(Porsche)의 경우 클래식 카를 담당하는 ‘포르쉐 클래식’ 부서에서 부품 공급을 위해 3D 프린터를 활용했다고 합니다. 현존하는 부품이 있을 경우 3D 스캔을 통해 데이터를 확보해 제작할 수 있고, 부품이 없을 경우에는 설계도만 있다면 3D 프린터를 활용해 쉽게 만들 수 있는 것인데요. 합금 부품에는 레이저 융용법을 적용하고, 플라스틱 수지 부품에는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식을 이용한다고 하는데요. 부품들의 대부분은 원형보다 더 높은 품질 요구사항을 통과했고 플라스틱 수지 부품의 경우 기름, 연료, 산, 빛 등에도 버틸 수 있는 내구성을 확보하고 있다고 합니다.

 

폭스바겐(Volkswagen) 최초의 순수 전기 레이싱 카인 I.D.R 파이크스 피크의 부품 중 다수는 3D 프린터를 활용해 제작되었다고 하는데요. I.D.R 파이크스 피크의 공기역학을 담당하는 폭스바겐 모터스포츠의 CFD 엔지니어 에르베 드치프르 박사는 "약 2000 개의 부품을 3D 프린터로 만든 덕분에, 아주 많은 시간을 절약할 수 있었다"라고 밝혔다고 하죠.

 

자동차의 거의 모든 부분을 3D 프린터로 생산한 첫 사례

 

▲스트라티, 출처: 로컬 모터스

 

지난 2014년 미국 시카고에서 열린 국제 공각기계 전시회(International Manufacturing Technology Show)에서 3D 프린팅 기술로 만든 세계 최초의 자동차가 공개된 바 있습니다. 바로 로컬 모터스(Local Motors, 미국 아리조나 소재)사가 3D 프린팅 기술로 만든 스트라티(Strati)라는 이름의 자동차인데요.

 

일반 자동차가 약 2만개의 부품으로 구성되어 있다면, 그 와 달리 이 자동차는 총 40여 개의 부품만으로 만들어졌다고 합니다. 제작에 걸린 시간은 44시간으로, 모터나 좌석, 바퀴, 서스펜션 등 주요 부품은 기존 완제품을 사용하고 차체만 3D 프린터를 이용해 제작했다고 하죠. 탄소섬유와 열가소성 플라스틱 재질을 사용했으며, 안정성을 고려해 최대 속도는 시속 65km(40마일)로 제한했습니다. 충전 가능한 배터리로 움직이며, 한번 충전으로 190~240km(120~150마일)가량 운행이 가능한 점 등이 특징입니다.

 

로컬모터스의 사명은 ‘지역에 적합한 자동차를 생산해 공급하자’로 알려져 있는데요. 고객이 원하는 디자인에 맞게 자동차를 디자인한다는 의미로, 그에 따라 로컬모터스는 대량생산에 맞는 컨베이어 방식이 아닌 셀 생산방식으로 자동차를 제작한다고 합니다. 셀 생산방식은 BAAM(Big Area Additive Manufacturing)을 기반으로 제작하는 방식으로 컨베이어 방식보다 매우 단순하다는 점에서 차이가 있습니다. 즉 BAAM은 차량의 바디와 섀시, 대시보드, 콘솔, 후드 등을 합쳐서 출력하는 방식입니다. 이를 통해 자동차의 조립과 생산을 매우 단순하게 해 줄 수 있는데요. 이 덕분에 ‘스트라티’ 생산에 적용된 부품 수를 기존 부품 수보다 1/50 수준으로 줄일 수 있던 것이죠.

 

▲올리, 출처: 로컬 모터스

 

이후에도 로컬모터스는 2015년에 스트라티의 단점인 낮은 속도를 보완해 고속도로 주행이 가능하도록 만든 전기자동차 ‘스윔(Swim)’을, 2016년에는 IBM의 인공지능 플랫폼 ‘왓슨(Watson)’을 장착한 자율주행 전기버스 ‘올리(Olli)’를 선보이기도 했는데요. 12인승 전기자동차인 ‘올리’는 3D 프린터로 단 하루만에 제작했다고 알려져 있습니다. 시각 장애인, 청각 장애인, 활동 장애인과 인지 장애인 등 장애를 가진 사람들을 위한 운송수단으로 만들어졌다고 하죠. 이처럼 로컬모터스는 꾸준히 상상을 현실로 구현하는 작업을 계속적으로 해 나가고 있습니다.

 

3D 프린팅 자동차 전망과 장점

 

3D 프린팅 자동차의 전망

 

시장조사기관 마켓앤드마켓(Marketsandmarkets)에 따르면 2020년 기준 미국의 3D 프린터 시장규모는 7억3천만 달러로 2025년까지 연평균 21% 고속 성장이 전망된다고 합니다. 이 중에서도 3D 프린터 시장의 성장을 이끄는 주요 산업이 항공우주 및 방위, 전자제품, 의료산업 외에도 자동차가 꼽히고 있습니다. 자동차 제조사 포드(Ford)도 2019년 4500만 달러를 투자해 첨단제조센터를 오픈했으며 자동차 부품 생산에 3D 프린터 활용을 확대했다고 합니다. 또 다른 자동차 제조사 GM도 전기차 생산에 3D 프린터를 활용할 것이라 밝혔습니다.

 

또한 자동차 산업에 있어 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, AI, IoT와 같은 기술 활용이 활발한데요. 그 중 구글은 미국 IT기업 중 가장 먼저 자율주행 사업을 시작했다고 알려져 있습니다. 2009년 무인자동차 기업 웨이모(Waymo)를 통해 10년 넘게 자율주행을 연구해왔고 현재는 완전 자율주행 택시의 시험 운영단계까지 진입했다고 합니다.

 

▲웨이모의 자율주행 기술이 적용된 자율주행 택시, 출처: 웨이모

 

아마존 역시 자율자동차를 개발 중인데요. 아마존이 인수한 자율주행차 기업 죽스(Zoox)는 2020년 1월 완전 자율주행 택시를 공개했습니다.

 

▲죽스의 자율주행 기술이 적용된 자율주행 택시, 출처: 죽스

 

이 외에도 많은 기업들이 신기술을 적용한 자동차 개발에 뛰어 들고 있는데요. 이렇게 자동차 산업의 디지털 전환이 활발해지고 있어 기업간의 협력이 더욱 중요해지고 있습니다. 향후 3D 프린터 기술과 함께 IT 신기술의 활용으로 높은 생산 효율성과 함께 IT 및 자동차 산업에 큰 변화를 가져올 것으로 전망되고 있습니다.

 

3D 프린팅 자동차의 장점

 

그렇다면 3D 프린팅 자동차의 장점을 꼽는다면 무엇일까요? 가장 큰 장점으로는 기존처럼 복잡한 공장설비가 필요 없기에 자동차 부품개수를 대폭 줄일 수 있다는 것이겠지요.

 

또한 3D 프린팅을 통해 복잡한 형상도 제조할 수 있고, 기존의 제조방식보다 디자인 변경이 용이해 제작비용을 줄이고 또 맞춤형 제품도 제작할 수 있다는 장점이 있습니다. 그 외에도 3D 프린터로 만든 자동차의 핵심은 바로 ‘경량화’일텐데요. 기존 금속판으로 거의 이루어진 자동차와 달리 차체 무게를 줄여 속도와 연료 효율성을 높여야 하기 때문이라고 합니다.

 

지금까지 신도리코와 함께 3D 프린팅 기술이 적용된 분야로 3D 프린팅 자동차에 대해 알아봤는데요. 빠른 기술 발전으로 현재 3D 프린팅 자동차의 개발 수준과 현황에 대해 알게 되어 유익한 시간이었던 것 같습니다. 그럼 다음 시간에도 흥미 있는 3D 프린팅 솔루션으로 찾아 뵙겠습니다!

 

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