3D 프린터, 대량생산을 통한 산업용 부품생산의 표준으로 정착 전망

3D 프린터 활용도 기하급수적으로 증가 전망

독일의 유명 컨설팅 기업 Ernst&Young에 따르면, 2016년 독일 내 3D 프린터 생산규모는 10억 유로로 추산된다. 이는 총 100억 유로에 이르는 전 세계 생산규모의 10%를 차지하는 것이다.

2016년 주요 국가별 기업의 3D 프린터 사용비중을 살펴보면, 독일이 37%로 압도적으로 많았다. 그 뒤를 미국(16%), 중국·한국(14%), 영국(11%) 등이 잇고 있는데, 주요 선진국을 비롯해 한국에서도 3D 프린터의 보급이 점차 이뤄지고 있는 것으로 드러났다.

2016년 대비 2021년 최종생산 시 3D 프린터의 사용비중을 추산해보면, 중국과 한국이 압도적으로 높은 활용도를 보일 것으로 전망되고 있다. 독일의 경우 서유럽 평균수준이나 영국, 미국 등을 소폭 상회할 것으로 예상된다.

Canalys 컨설팅은 3D 프린터 시장은 개인 이용자, 부품 및 서비스 시장을 포함해 2019년까지 200억 달러 이상으로 성장할 것으로 전망했다.

3D 프린터 시장 내 주요 이슈

ㅇ 프로토타입에서 대량생산으로 전환

최근 독일 뮌헨 막시밀리안 거리(Maxi-milianstrasse)에는 콘셉트 레이저(Con-cept Laser)*의 프린터로 보석을 생산하는 보석상이 있을 정도다. 해당회사의 LaserCUSING® 기술은 CAD 시스템을 이용해 보석을 가공하고 맞춤형으로 생산할 수도 있다. 또한 품질적으로 우수한 보석세공이 가능하다고 한다.

* 해당회사는 2000년도에 설립된 스타트업 기업으로 독일 리히텐펠스(Lichtenfels)에 소재함. 3D 프린터로 산업용 부품을 생산하고 있음. 특히 항공기 터빈 등과 같은 부피가 큰 제품도 생산함.

초기 3D 프린터 시장에서는 높은 생산비용과 더불어 기술적 도전과제라는 이유로 3D 프린터가 프로토타입 또는 맞춤형으로 생산됐으나, 이제 점차 대량생산으로 전환되는 시점이다.

스위스의 기술설계 기업 외릴리콘(Oe-rilikon)의 피셔(Roland Fischer) 대표는 주로 항공 산업과 에너지생산 분야 내 공급을 주로 하고 있는데, 특정기능을 갖고 있으면서 유연하게 맞춤형 생산이 가능한 적층식 공정을 통해 혜택을 볼 수 있는 산업용 경량부품에 대한 수요가 높다고 전한다.

ㅇ 3D 프린터, 산업용 부품생산의 표준으로 정착 전망

오늘날 3D 프린터의 적층식 공법으로는 치과 보형물과 보석 외에도 항공기 터빈부품 역시 생산 가능하다. 독일 Man Turbo& Diesel은 최초로 가스터빈부품을 3D 프린터로 대량생산 가능한 기술을 하노버 산업박람회에 선보이며, 이제 3D 프린팅 생산이 표준이 될 것이라고 전망했다. 해당 회사 관계자에 따르면, 의료나 치과 분야에서 부품의 대량생산은 이미 표준으로 자리 잡고 있다고 한다.

지멘스 역시 3D프린팅을 이용하고 있는데, 2017년 2월 최초로 완전히 적층공법(AM)으로 생산된 가스터빈 블레이드 테스트를 성공적으로 완료했다. 해당 부품은 1분에 1만3,000회 회전하고 1,250°에서 사용이 가능하다.

ㅇ 대기업, 3D 프린팅 분야 공격적 투자에 높은 관심

현재 다수의 3D 프린팅 선도 기업은 대체로 스타트업 구조를 갖고 있는데, 대기업의 시장 내 관심도가 확대되면서 시장 내 입지를 구축하기 어려워지는 상황이다.

Concept Laser 역시 이러한 사례에 해당되는 기업으로 빠른 성장세와 높은 이윤 실적을 기록한 신생기업이었다. 그러나 시장규모가 팽창하며 대기업에 밀려나는 상황이 전개되자 해당회사는 지속적으로 시장 내 성장세를 유지하기 위해 파트너를 물색하고 있다. 이에 총 48개사가 관심사를 보였는데 이들 중 미국 GE가 2016년 10월 해당 회사를 인수했다. 총 인수 금액은 5억4,900만 유로이며 이로써 GE는 해당 회사의 지분을 75% 확보했다.

이 사례에서 알 수 있듯이 3D 프린터를 이용한 생산기술에 대한 기업의 관심도는 매우 높다. GE 역시 인수를 통해 산업용 3D 프린터에 중점을 두고자 하며, 해당기업 내 3D 캠퍼스 건설에 1억 유로를 투자할 계획이라고 발표했다. 이는 R&D 센터로 총 2만5,000㎡ 규모에 700명의 일자리를 창출할 예정이며, 오는 가을 경 건설 작업에 돌입할 예정이라고 한다. 해당회사는 이외에도 스웨덴의 3D 프린터 전문기업인 Arcam도 인수하며 신흥선도 기업으로 부상했다. 해당회사의 LEAP Engine은 3D 프린터로 생산된 부품이 투입된 최초의 동력추진 장치로 알려져 있는데, 해당회사는 이 기술을 향후 Cessna 항공기 모델에 이용할 계획이라고 밝혔다.

해당회사 관계자에 따르면, 3D 부품은 활용 가능성이 다양할 뿐만 아니라, 공급 시 서비스 기술자가 현장에서 부품을 3D 프린팅해서 생산할 경우 물류와 운송비용 절감효과가 크다고 전했다.

ㅇ 산업용 3D 프린터 시장, 경쟁격화로 시장 내 구조조정 예상

미국기업이 이와 같이 적극적인 공세를 가하는 이유는 3D 프린터가 다양한 산업분야 내 대량생산하는 데 일대 혁신을 불러오고 있기 때문이다. GE의 매니저 에티샤미(Ehteshami)는 “3D 프린터는 산업생산의 미래이자 혁명이며, 우리는 이러한 혁명을 선도한다”고 말했다. 또한 2020년 총 10억 유로의 매출(전년대비 +5배)을, 2026년에는 1만 대에 이르는 3D 프린터 판매를 목표로 한다고 밝혔다. 이 중 2/3는 Concept Laser를 통해 가능할 것으로 예상하고 있다. GE는 이외에도 해당 기술을 활용해 자체생산 비용을 50억 달러 감축하고자 하는 목표를 설정했다.

산업용 3D프린터 시장 내 경쟁격화 양상과 더불어 그 제조사의 수는 지난 2011년 대비 62개사로 2배 정도 성장을 했으나, 그 수는 향후 몇 년간 시장 구조조정으로 인해 뚜렷이 감소할 것으로 예측된다. 따라서 GE와 같이 이러한 재정적인 어려움에 놓인 3D프린터 기업을 인수하고자 하는 대기업의 움직임도 눈에 띄게 확산될 것으로 예상된다.

독일은 특히 핵심적인 역할을 할 것으로 기대되는데, 미국 대기업인 Inspection Technologies가 독일로 이전할 계획이라고 밝혔다. 이를 통해 제조상의 부가가치 제고를 위한 기술을 합치시키는 효과가 있을 것으로 기대되고 있다. 모바일기기에서 대형 기계에 이르기까지 3D프린터는 신소재와 복합적인 구조를 통해 다양한 새로운 접합점을 이끌어 낼 수 있을 것으로 예상되고 있다.

전망 및 시사점

현재 제조업계에 4차 산업혁명의 바람과 더불어 각국의 경쟁이 치열해지고 있는 가운데, 3D 프린팅 공법은 정밀한 의료용 맞춤형 제품 생산에서 항공기 터빈 등 대형 대량생산에 이르기까지 높은 활용도와 더불어 혁신을 이끌어 내고 있다. 4월 24일부터 28일까지 개최된 2017 하노버 산업박람회는 4차 산업혁명을 선도해 나가는 여러 글로벌 기업의 다양한 신기술 및 신제품을 엿볼 수 있는 자리였다. 특히 최초로 3D 프린터를 통해 생산된 항공기 터빈부품이 소개돼 3D 프린터의 활용도가 보다 확대되고 있음을 보여줬다.

더불어 GE를 비롯한 대기업의 3D 프린터 시장 내 투자공세와 더불어 업계 내에서는 이러한 3D 프린팅 보급과 더불어 세계 시장에서 주도권 경쟁이 치열해질 것으로 전망하고 있으며, 소재와 3D 프린팅과의 접합을 통해 새로운 혁신을 선도하는 기업만이 이러한 경쟁에서 살아남을 수 있을 것으로 예상되고 있다.

한국기업 역시 날로 성장하는 3D 프린터 제품개발과 더불어 상용화 및 판로개척을 통해 시장 내 입지를 마련하기 위한 부단한 노력이 요구되는 시점이다.

자료 : Handelsblatt, Ernst&Young, 각 기업 홈페이지, 2017 하노버 산업박람회

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