[제조공정 혁신의 기폭제가 될 금속 3D 적층·절삭장치]

가장 큰 수요시장은 기계부품 제조산업

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SIMTOS Business 자료_ 중소기업 기술로드맵

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3D 프린팅(3D printing), 적층제조(Additive Manufacturing, AM), 쾌속조형(Rapid Prototyping, RP)으로도 불리는 금속 3D적층·절삭장치는 금형 등을 이용한 제조방식과 달리, 제품의 순차 생산에 따른 긴 제조시간과 높은 생산비용 등으로 인해 완제품의 대량생산을 대체하기 어려운 단점이 있다. 반면 기존의 제조공정과 달리 틀(금형 등) 없이 시제품을 만들 수 있고, 디자인 도면의 변경으로만 수정이 가능하다는 장점으로 인해 제조업 분야의 시제품 개발 단계에서 주로 사용되고 있다. 특히 금형 투자의 고정비용을 낮춰주고 시장에서의 반응을 살펴보기 위한 ‘소량생산’에 적합하고, 미리 재고를 확보해둘 필요 없이 맞춤형 주문생산이 가능하며 단종된 부품도 도면만 있으면 다시 제작할 수 있다는 점에서 각광받고 있다.

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1. 산업의 구조

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3D적층·절삭장치 관련 산업은 전방 및 후방 모두에 산업파급효과가 큰 수준이며, 국내 금속 3D적층·절삭장치는 아직 초기 시장진입 단계로, 일부 대기업을 중심으로 부품산업분야에서 점차 상용화 시장이 확대되고 있는 형태이다. 3D적층제조 시스템 산업에 비중이 높은 산업으로는 기계 산업이 19.9%로 가장 높다. 이어 항공·우주 16.6%, 자동차 13.8%, 소비재/가전 13.1%, 의료(치과) 12.2% 순으로 비중을 차지하고 있어 세계 3D적층제조 시스템 산업은 기능성 부품을 제작하는 기계 산업의 영향을 가장 많이 받고 있는 추세이다.

적층제조 기술 산업의 영향력을 예측하는 사람들은 적층제조 산업이 1차적으로는 개도국보다는 선진국에 영향을 줄 것이고, 소비 패턴에 변화를 야기할 것이라고 한다. 특히 적층제조 기술 산업은 전자, 항공, 자동차, 의료, 교육 등 전통 산업에 재도약 기회를 제공할 기대된다.

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적층제조 산업은 소재기술과 밀접한 관계를 가진다. 적층제조 산업의 소재별 시장 규모 추이를 살펴보면, 항공 산업 등에서의 수요 증가 등에 기인하여 최근 금속재료 기반 적층제조 시장의 성장이 두드러지고 있다. 현재 금속 적층제조 기술은 기존의 금속가공 대비 정밀도, 강고 등이 낮고 대량생산의 어려움 등 경제성 확보에 어려움이 있지만, 적층제조 기술 특유의 장점을 기반으로 활용영역이 최근 수년 전부터 급속하게 확대되는 상황이다. 특히 최근 수년 사이에 항공 산업 및 의료산업 등에서 수요가 급격하게 증가하고 있는 점을 감안하면 적층제조용 금속 분말의 종류는 지속적으로 개발될 것이며, 적용 가능한 소재 역시 늘어날 것이다.

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2. 시장환경 및 전망

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가. 세계시장

중소기업 전략기술 로드맵(2019-2021, 금속 3D 적층/절삭장치)에서는 3D 적층제조 관련 산업의 시장규모는 ’22년까지 연평균 약 28.6%의 고속 성장을 하여 301.9억 달러의 시장을 형성할 것으로 예측했다. 특히 적층제조의 핵심인 금속 3D 적층제조 장비 시장을 보면, 산업용이 대부분이며 미국, 일본, 독일 등 기술 선도국가가 가장 큰 시장을 형성하고 있다. 적층제조 장비 공급생태계는 소수의 선두기업들이 시장의 70% 이상을 점유하고 있으며, 장비 공급업체가 직접 소재 개발을 통해 소재 공급까지 주도하고 있는 상황이다. 그러나 최근 글로벌 대기업들이 시장에 진입하고, 다양한 산업에서 활용사례가 증가하면서 금속 3D 적층제조 장비 시장의 판도변화와 다변화가 전망된다.

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나. 국내시장

중소기업 전략기술 로드맵(2019-2021)에 따르면 3D 적층제조시스템 관련 국내 시장은 ’17년 3,366억 원에서 ’22년까지 9,434억 원 규모로 성장할 전망이다. 국내 시장은 제조업서 활용 수요 부족 및 시장 미성숙 등으로 세계 시장 성장(CAGR 28%) 보다 낮을 것으로 전망이다. 우리나라의 3D 프린팅 시장은 소프트웨어와 서비스 부문이 확대되고 있으나, 아직은 제품 시장의 비중이 서비스 시장보다 큰 편이다. 3D 적층 및 절삭 장치 등의 시장 규모는 가장 크나 외산의존도가 높아 시장 확대에 한계가 있으며 기업 경쟁력이 둔화되고 있다. 3D 적층 및 절삭 장치의 외산의존도는 80%를 상회하고 있다.