▲ 3D프린팅과 사출생산과의 융합을 통한 시생산 공정을 연구 중인 단국대 WMD 사업단 신정현 교수가 3D프린팅으로 제작한 몰드를 소개하고 있다.(인터뷰 중 코로나 확산 방지를 위해 마스크 착용을 했으며, 사진 촬영시만 미착용했습니다.)

차세대 웨어러블 제품 개발과 상용화를 위한 플랫폼 역할을 하고 있는 단국대 WMD(Wearable Manufacturing Data platform) 사업단의 제조실증 지원센터가 3D프린팅과 진공주형·금형사출 등과의 기술 융합을 통해 시제품뿐 아니라 양산 단계에서 애로사항을 겪고 있는 중소·중견·스타트업·벤처 기업(이하 수요기업)으로의 제조 실증 지원에 박차를 가하고 있다.

단국대 WMD 사업단(단장 임성한 단국대 기계공학과 교수)은 2020년 산업통상자원부가 공고한 산업혁신기반구축사업의 주관기관으로 선정, 참여기관인 한국생산기술연구원과 함께 ‘웨어러블 기반 제조 프로세스 데이터 플랫폼 구축사업’을 추진 중이다.

이 사업은 수요기업의 웨어러블 기반 신제품 개발 제품화를 돕는 것을 목표로 웨어러블 기반 제조 프로세스, 설계 데이터 등을 수집 및 분석할 수 있는 데이터 플랫폼을 구축하고, 이를 활용한 웨어러블 제품들의 제작 실증을 지원하는 것을 내용으로 하고 있다.

이 사업 기간은 총 3년 7개월로 80억원이 투입되며 주관기관인 단국대는 데이터 플랫폼, 웨어러블 제품 실증 장비를 구축하고 최종적으로 헬스케어 제품 개발, 신속 사업화 지원을 수행, 사업 종료 후로도 5년간 사업을 지속한다. 참여기관인 한국생산기술연구원은 사업 기간 중 제품 개발 지원을 통해 고품질 제조 데이터 수집과 실증을 담당하며, 웨어러블·헬스케어 전문기업인 △(주)네오펙트 △(주)인바디 △폴스타헬스케어(주) △SB시스템즈(주) △옴니씨앤에스(주) △(주)모션하우스 △3LLabs 등 30여개 이상의 기업이 본 사업에 참여해 신체측정 데이터 구축 및 제조 데이터를 상호 공유함은 물론 개발중인 웨어러블 다비이스의 시제품 제작 및 실증 지원을 받는다.

사용자가 신체의 일부처럼 착용하고 사용할 수 있는 웨어러블 제품은 안경, 팔찌, 시계, 신발, 의복 등 다양한 형태로 제작돼 사용자와 소통이 가능한 기계·소재·전기전자·컴퓨팅 기반 융복합 제품으로 관련 시장이 급속도로 성장하고 있다. 그러나 일선기업들은 기존에 없던 새로운 제품 기획부터 3D모델링 설계, 시작(제)품 제작 및 생산 등 제품화를 실현하는데 있어 기술·경험의 부족 뿐 아니라 시간·비용의 부담 등 다양한 어려움을 겪고 있다.

WMD 사업단은 웨어러블 헬스케어 분야 제품 개발에 필요한 인체 데이터와 설계·개발 프로세스에서 수집한 데이터를 분석해 데이터 플랫폼을 구축, 공공과 민간이 협업해 활용도 높은 양질의 데이터를 생산·개방해 생산성과 효율성을 향상시키는 것을 목표로 하며 △웨어러블 제조데이터 플랫폼을 활용한 제품기획·기술지도 △제조 데이터 활용 설계구조 최적화 및 3D모델링 디자인 지도·컨설팅 △산업용 3D프린팅을 활용한 시작품 제작 지원 △진공주형·금형사출생산 등을 통한 생산 실증지원 등의 실질적인 신제품의 개발부터 제품화까지의 제조 생애 전 주기를 지원한다.

올해 사업수행 2년차인 사업단은 단국대 죽전캠퍼스 소프트웨어 ICT관에 웨어러블 제조 데이터 플랫폼 센터를 구축, 고정밀 3D스캐너, 1000mm급의 대면적 FDM 3D프린터, 풀컬러(Pantone Color) 폴리젯 3D프린터, 50㎛급 고해상도의 광경화 3D프린터와 600mm급의 진공주형기 등 다양한 제조 실증 장비를 도입함과 동시에 수요기업에게 제조 지원을 수행해 나가고 있다.

▲ 풀컬러 3D프린팅 제작 시제품(左)과 3D프린팅·금형사출 생산 제품(右)

유사한 성격의 여타 3D프린팅 지원 센터와 달리 보유 장비의 제공 가능 범위에 머무르지 않고, 기획단계에서부터 설계(3D Modeling), 3D프린팅을 통한 시제품 제작, 진공주형기·금형사출을 통한 생산까지의 전 공정이 수직 연계하기 위해 내·외부의 전문가들과 수평적인 파트너쉽을 구축하고 있다.

사업단을 중심으로 집단 지성화된 고도의 제조 기술 플랫폼은 수요기업이 개발기간에 소요되는 많은 시간과 불필요한 경험을 최소화하고 정확히 제품화를 하도록 실질적 도움을 주어 기업경쟁력을 빠르게 확보할 수 있도록 한다.

고정밀 3D프린팅 기술과 진공주형을 융합한 제작 방식은 실리콘 몰드 특성상 변형 및 수축이 적어 원형 모델과 동일한 형상의 제품 정밀도를 얻을 수 있으며, 단시간 내 소량의 빠른 복제 제작이 가능하여 비용과 시간을 효율적으로 절감할 수 있다.

3D프린팅 기술과 융합한 간이금형을 이용한 생산 방식은 무엇보다 설계단계에서 계획한 PP, PC, PA, PE, PS, Rubber 등과 같은 다양한 소재를 사용 가능함으로써 높은 정밀도와 원하는 기계적 특성을 지닌 결과물을 빠르고 정확히 생산할 수 있다는 장점이 있으며 나아가 본금형 생산으로 수직 연계가 가능하다는 장점이 있다.

WMD 사업단은 웨어러블·헬스케어 기업은 물론 중소·중견·스타트업·벤처 등의 제조기업이면 누구나 제품화를 성공할 수 있도록 기술 제공을 지원받을 수 있으며, 동시에 제조 기술 플랫폼 생태계 구축을 위해 재료, 장비, 생산 공정 등 다양한 분야의 전문 파트너들과 공동 연구·융합 기술 실증을 위한 협력을 넓혀가고 있다.

WMD 사업단의 신정현 교수는 “3D프린팅이 제조기업에서 외면 받지 않으려면 시제품 제작이라는 연구소 울타리를 벗어나 이미 다양하고 전문화된 생산 기술과의 융·복합을 통해 생산 범주로 확장을 실증하는 것이 관건”이라며 “3D프린팅에 국한되지 않고 폭넓은 융·복합 제조 실증 지원 프로그램을 지속 구축하여 수요기업들이 개발 중인 제품 상용화를 더욱 촉진하는데 기여하겠다”고 밝혔다.

한편 WMD 사업단은 홈페이지(www.wearable.or.kr)를 통해 기업지원 프로그램을 소개 및 수요를 희망하는 기업들로부터 신청받고 있고, 기타 문의나 협력 등은 이메일(jhshin@dankook.ac.kr)로 하면 된다.