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  • 기사등록 2019-03-05 13:53:07
  • 수정 2019-03-05 16:57:18
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신소재경제와 3D프린팅연구조합은 국내 산학연 관계자 43명과 함께 지난 2월21일부터 23일까지 중국 상하이 SNIEC에서 열린 세계적인 적층제조 전문 전시회인 ‘TCT 아시아 2019’를 참관하고 현지기업인 테크진(Techgine)을 방문했다. 중국 정부는 제조업 스마트화와 부품 수입대체 등을 목표로 자국의 우주항공, 방산, 중공업 등에 3D프린팅 기술을 적극 적용하고 있으며 그 결과 TCT 아시아는 3D프린팅에 필요한 요소 부품과 기술이 모이는 세계적인 비즈니스의 장으로 거듭나고 있다.
이번 전시회에서 본 중국의 3D프린팅 기술과 산업은 선진국을 위협할 정도로 하루가 다르게 성장하고 있었다. 참관단을 구성하게 된 배경 중 하나도 우리와 같은 후발주자였던 중국이 어떠한 어플리케이션으로 어떻게 성장했는가를 배우기 위한 것이었다. 이번 참관단의 연재기고를 통해 세계 3D프린팅 트렌드를 살펴보고 적층제조시대에 우리가 준비해야할 점을 진단하는 자리가 되길 바란다.

◇ 연재순서
①폴리머&플라스틱 3D프린팅 어플리케이션 확대(조좌형 ㈜자이브솔루션즈 주임)
②3D프린팅용 금속분말 이슈와 활성화 방안(구용모 주식회사 창성 부장)
③세계 3D프린팅 트렌드와 인력양성 방향(신진국 전품연 3D프린팅사업단장)



플라스틱 3D프린팅 ‘고속·대형·풀컬러화’ 진전 상용화 확대



이번 TCT 아시아는 표면적으로 금속3D프린팅 및 금속분말 제조업체의 부스와 유관 어플리케이션 전시가 눈에 띄게 확장된 것이 사실이다. 한편 Photopolymer(광경화성고분자) 어플리케이션의 3D프린팅솔루션 컨설팅을 업으로 하는 필자로서는 기존 전시회에서 찾아보기 쉽지 않았던 다양한 플라스틱 어플리케이션 및 소재들이 더욱 인상적이었다.


폴리머 및 플라스틱 3D프린팅 업계 전반의 어플리케이션 다각화 연구가 어느때보다 활발히 진행되고 있다. 특히나 금번 전시회에서는 해석 소프트웨어의 발전과 DfAM(적층제조 특화설계)이라는 업계 전반의 설계 트렌드를 타고 3D프린팅과는 거리가 있어 보였던 다른 산업분야의 어플리케이션이 확대됐다. 시장 영역을 확대를 통해 새로운 시장을 창출하려는 제조사들의 생존전략을 바탕으로 플라스틱 3D프린팅에서는 DfAM을 활용한 고기능성(High Functionality) 및 의료용(Medical) 어플리케이션 확장이 주목할 부분이었다.


3D프린팅 기술을 활용한 각종 산업용 부품들이 전시장에 등장한지는 꽤 오래되었지만, 상용화에 성공한 산업은 덴탈, 보청기, 주얼리, 피규어 등 일부 분야에 국한돼 왔던 것이 사실이다. 그러나 금번 전시회에서는 고속화, 대형화, 풀컬러화, DfAM을 활용한 새로운 차원의 설계 트렌드를 타고 등장한 다양한 산업용어플리케이션이 관람객들의 이목을 집중시키며 3D프린팅 기술 상용화를 향해 한 걸음 더 다가간 모습이다.


무엇보다 고기능성(High Functionality), 인체공학적 설계, 경량화가 요구되었던 스포츠분야에서의 어플리케이션 전시가 일부 메이저업체 뿐 아니라 로컬 중소업체들까지 확대되었다는 점이가장 흥미로웠다. 이러한 형태의 어플리케이션은 ‘폼넥스트(Formnext) 2018’ 등 이전 전시회에서도 출품된 바 있으나, 잘 알려지지 않았던 로컬 업체부터 메이저 업체까지 고기능성과 경량화를 실현한 어플리케이션을 앞다투어 내놓고 있는 것으로 보아 조만간 상용화에 큰 진전이 있을 것으로 보인다. 이는 앞서 언급한 덴탈, 보청기, 주얼리, 피규어 산업에서의 상용화 직전 단계와도 매우 닮아 있다.


뉴발란스, 아디다스, 나이키 등 메이저 스포츠 의류업계를 중심으로 3D프린팅 기술을 접목시켜 경량화와 커스터마이징을 모두 만족시키려는 움직임은 약 10년 전부터 시작됐으나, 3D프린팅 기술에 대한 오해와 소재, 기술력의 한계에 부딪혀 눈에 띄는 상용화가 이루어지지는 않았다. 하지만 이제는 중소업체들을 포함한 업계 전반에 걸쳐 3D프린팅 기술의 활용성, 명암과 득실을 이전보다 정확하게 인지하고 접근하고 있다는 느낌을 강하게 받았다. 내구성, 소재의 다양성 등 아직 풀어가야 할 숙제는 명확하나, 이 속도라면 소비자 대다수가 본인의 신체특성에 맞도록 커스터마이징된 스포츠웨어를 최소 1개 이상 보유할 날이 그리 멀지 않을 것으로 보인다.


DfAM 활용 고기능성·의료 어플리케이션 다양화 및 플레이어 증대

주조용 레진·PA6 등 산업용 소재 발전, 中 ‘가성비’ 장비 위협적


다음으로는 각종 의료용 어플리케이션의 약진이 눈에 띈다. DfAM을 활용해 환자의 신체에 커스터마이징된 cast를 비롯, 풀컬러 인체모형, 의족덮개 등이 인상적이다. 사실 덴탈, 보청기 산업 등에서 이미 3D프린팅은 어느정도 깊숙하게 자리잡았으나 아직까지 다른 의료분야에서 눈에 띄는 상용화는 찾아보기 힘들었던 것이 사실이다.


두개골을 비롯한 뼈 보형물 제작 시 우선 환자의 뼈 결손부분을 플라스틱 3D프린터로 출력하고 수술 시뮬레이션을 한 뒤 티타늄으로 출력, 보형물을 완성하는 방식으로 많은 연구와 시도가 진행되고 있다고 한다. 의족덮개와 cast의 경우, 3D프린팅 기술의 풀컬러화로 심미적 안정감과 개개인의 개성을 살릴 수 있는 형태로의 발전 가능성이 주목된다.


■ 주조용 레진(Castable resin)부터 PA6까지 3D프린팅 소재 다양화


또 주목해야 할 점은 로스트왁스 주조기법 등에 활용될 수 있는 주조용 레진(Castable resin)의 비약적인 발전이다. 주조 패턴을 3D프린팅으로 출력하여 금형 없이도 원하는 형상을 주조할 수 있는 소재의 개발이 빠른 속도로 진행되고 있다.


기존 3D프린팅으로 출력한 Injection 몰드는 수백회 미만으로 한계가 있었지만, 1천회 이상 준양산이 가능한 Injection 몰드 전용 레진이 엔비전텍(EnvisionTEC), 3D시스템즈 등 메이저 업체를 중심으로 개발돼 올해 안에 발매될 예정이라 한다.


이전에는 보기 힘들었던 PA6 재질로 출력한 어플리케이션(INTAMSYS社), ABS와 우레탄 등의 이종재질 동시출력(ARBURG社) 프린팅 시연도 매우 인상적이었다. 2018년 Advanc3D Material社와 Setup Performance社를 인수한 바스프의 경우에도 플라스틱과 우레탄 소재를함께 전시하며 한 층 넓어진 가용소재의 범위를 집중적으로 홍보하며 다른 중소업체들과 차별화를 진행했다.


3D프린팅 플라스틱 소재의 경우 아직까지 낮은 강도가 만성적인 문제이긴 하지만 PA6와 같은 고강도 엔지니어링 플라스틱의 가용성을 확인할 수 있었으며, 나날이 늘어나는 소재 개발업체와 그와 비례한 개발속도를 생각해보면 플라스틱 3D 프린팅 분야 활용 전망은 밝다고 할 수 있다.


■ 저가형 중국 DLP/SLA 장비 무서운 성장세


기존 메이저 업체들의 기술력을 무서운 기세로 쫓고 있는 중국산 저가 DLP/SLA 장비의 약진이 눈에 띈다. 아직 뚜렷한 기술차별화를 이루지는 못한 모양새이지만, 기존 하이앤드(high-end) 장비의 절반 가격에 불과하면서 나쁘지 않은 출력물 품질은 업계의 지형도를 크게 변화시키고 있다. 물론 작업 안정성이나 정밀도 부분에 있어 기존 메이저 업체들과 아직 차이는 있지만 ‘가격 대비 성능’을 고려하는 고객들에게 매우 강력한 어필을 하고 있다. 소재와 기술력의 차이마저도 좁혀 지고 있는데 애플의 ‘카피캣’으로 알려진 샤오미의 사례와 너무나도 닮아 있는 모습에, 첨단산업 전반에 걸친 중국의 위협을 다시 한번 실감할 수 있었다.


중국의 주요 업체로는 유니온텍(UNIONTECH)社, KINGS社, 프로토팹(PROTOFAB)社 등이 눈에 띄었으며, 기존 Formlabs社가 높은 점유율을 가져가왔던 저가형 DLP 시장에 도전장을 던지며 세계에서 가장 빠른 3D프린터를 표방하는 LCD광원을 이용한 유니즈(UNIZ)社의 기술력도 매우 인상깊었다. 지난 독일 Formnext 2018에서는 출력물 및 재료의 전시가 이루어지지 않아 아쉬웠으나 이번에 전시된 출력물의 퀄리티는 High-end 출력물과 크게 다르지 않은 수준이었다. HEYGEARS社도 특허 받은 Separation 기술을 활용하여 해상도를 극대화한 DLP 장비를 내놓았다. 엔비전텍의 cDLM, ERM기술과 비교하기엔 무리가 있는지 모르겠으나 그에 준할 정도의 높은 해상도를 보인다고 자평했다.


3D프린팅 시장이 성장하면서 관련 모든 분야의 경쟁이 심화되고 있다. 기술력과 가격경쟁력을 함께 갖춘 신규업체들이 매년 빠른 속도로 성장하고 있으며, 업계의 기존 리딩 컴퍼니들도 시장에서 특화된 자신만의 무기를 만들고, 또 고민하고 있는 형국이다. 파이가 커지고 기술이 급속도로 변화하는 3D프린팅 시장에서, 당사와 본인을 비롯한 대한민국 3D 프린팅 업계가 나아갈 방향에 대해 숙고해 보는 계기가 된 의미 있는 참관이었다.


어느 참관 프로그램보다 알찬 일정으로 유익한 행사를 기획해주신 3D프린팅연구조합의 강민철 박사님과 신소재경제 신근순 편집국장님, 깊이 있는 인사이트로 의미 있는 참관이 될 수 있도록 도움 주신 전자부품연구원 신진국 단장님, 자이브솔루션즈 전호성 차장님, 진에이엠 박노진 대표님을 비롯한 모든 참관단 여러분께 이 기회를 빌어 감사의 말씀을 전한다.


▲ DfAM을 활용한 고기능성(High Functionality) 및 의료용 어플리케이션이 확대됐다.


▲ 주조 패턴을 3D프린팅으로 출력할 수 있는 주조용 레진 등 소재의 개발이 가속화되고 있다.


▲ 3D프린팅은 신발 밑창에서부터 덴탈, 뼈 보형물까지 맞춤형 솔루션이 필요한 산업에 적용이 확대되고 있다.


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