머니투데이

속보
통합검색

"사람 뼈도, 항공기 엔진도 그대로 뽑아낸다"…3D 프린팅 시대 왔다

머니투데이
  • 조성훈 기자
  • 카카오톡 공유하기
  • 카카오톡 나에게 전송하기
  • 페이스북
  • 트위터
  • 네이버
  • 카카오스토리
  • 텔레그램
  • 문자
  • 2020.09.22 04:50
  • 글자크기조절
  • 댓글···

[3D프린팅 강국만들자]① 자동차에서 우주항공, 의료까지 글로벌 '3D프린팅'경쟁, 우리도 서둘러야

[편집자주] 대형 항공기 엔진에서 자동차 부품, 의료용 인공뼈, 심지어 마스크팩에서 음식까지 프린터로 출력하는 시대가 왔다. 3D프린팅이 글로벌 제조 서비스업 혁신의 격전지로 떠오르고 있다. 인공지능(AI)과 함께 4차산업기술의 대표 분야로 주목 받으면서 해외에선 의료와 항공, 우주, 자동차 등 고부가 산업을 중심으로 3D 프린팅 기술 접목이 활발하다. 반면 우리 산업계는 이제막 도입을 시도하는 걸음마 단계다. 국내외 3D프린팅 적용 사례와 발전을 위한 과제를 짚어본다.
LIG넥스원 관계자들이 유도무기를 제작하고 있다. LIG넥스원은 핵심부품인 안테나를 3D프린팅으로 제작하는 프로젝트를 진행하고 있다. /사진=LIG넥스원
LIG넥스원 관계자들이 유도무기를 제작하고 있다. LIG넥스원은 핵심부품인 안테나를 3D프린팅으로 제작하는 프로젝트를 진행하고 있다. /사진=LIG넥스원
# 방산업체인 LIG넥스원은 최근 유도 미사일의 핵심부품이자 미사일의 길잡이 역할을 하는 안테나를 3D프린팅으로 개발하고 있다. 미사일 안테나는 10개 이상 특수 금속 소재부품으로 구성된다. 고온·고압의 극한 환경을 버텨야 하기 때문에 정밀 접합기술도 필요하다. 이 방식은 생산 수율이 떨어지고 미사일 완제품의 무게와 강도를 개선하는 데 한계가 돼왔다. 3D 프린팅 생산방식으로 바꾸려는 이유다. 현재 성능 테스트 단계다. 이 회사 최혜윤 기계융합연구소 팀장은 “3D 프린터로 한번에 출력해 제작하면 부품 수와 공정을 획기적으로 줄일 수 있다”며 “기술이 완성되면 제작 기간은 6분의 1로, 비용은 절반 이하로 줄어들 것으로 본다”고 기대했다.


3D 프린팅, 미래 제조업 혁신 ‘요술 방망이’…군사용 미사일, 인공뼈까지 프린터하는 시대 왔다


우리나라에서도 최근 3D프린팅 기술을 제조업이나 의료 분야에 접목하는 움직임이 활발하다. 3D 프린팅은 쉽게 말해 입체 도형을 찍어낼 수 있는 기술이다. 디지털 설계 데이터를 이용해 소재를 한층씩 적층하며 3차원으로 물체를 만든다. 첨단 과학기술로 만든 ‘요술 방망이’라는 별칭도 얻었다. 2013년 오바마 전 미국 대통령이 미래 제조업의 핵심기술이라고 치켜 세우기도 했다.
2018 국제 3D프린팅·드론 코리아 엑스포에 전시된 3D프린터 / 사진제공=박효주
2018 국제 3D프린팅·드론 코리아 엑스포에 전시된 3D프린터 / 사진제공=박효주
"사람 뼈도, 항공기 엔진도 그대로 뽑아낸다"…3D 프린팅 시대 왔다


3D프린팅은 별도의 금형 없이도 복잡한 형상을 정밀 제작할 수 있다. 또 여러 개 부품을 하나의 모듈로 생산할 수 있다. 조립 공정을 단순화하면서도 이음새가 없어 부품의 강성을 높이고 무게는 줄일 수 있다. 그만큼 생산 비용을 줄일 수 있고 부가가치를 높인다. 디지털 디자인 데이터를 원하는 곳으로 전송하면 3D프린팅 설비를 갖춘 현장에서 바로 출력할 수 있다. 물류비를 절감하고 코로나 시대 비대면 생산도 가능하다. 소량 다품목, 맞춤형 생산에 유리해 부품조달이나 재고 보유가 어려운 국방과 우주항공 등 특수 산업을 중심으로 활발하게 접목되고 있다.

의료 분야도 마찬가지다. 최근 금속이나 고분자폴리머 소재로 만든 환자 맞춤형 인공 뼈나 보형물을 활용한 임상 적용이 시도되고 있다. 가령 사고로 인한 두개골 골절이나 암으로 도려낸 안면 뼈, 골반 뼈 결손을 티타늄 합금 인공 뼈로 대체할 수 있다.

윤인식 강남세브란스 성형외과 교수는 “외부 충격으로 인한 두개골이나 안면 뼈 결손은 복잡한 구조로 기존 자기뼈 이식이나 레진 등으로는 수술이 쉽지 않았다”면서 “금속 3D프린터로 만든 임플란트로 대체하면 10시간 이상 걸리던 수술시간을 단 몇 시간으로 줄이고 거부반응도 적어 수술경과가 좋다”고 설명했다.




2017년 금속 프린팅 기술 도입 후 폭풍 성장…韓 걸음마 단계


3D프린팅은 초기 기대감과 달리 수년간 성장세가 더뎠던 것도 사실이다. 초기 3D프린팅 기술이 강성이 떨어질 수 밖에 없는 플라스틱 폴리머 소재였고 출력속도도 워낙 느렸다. 그만큼 실망감이 더 컸다. 설계 기술이나 활용사례도 부족하다 보니 제조사들의 외면을 받았다. 일부 시제품이나 목업, 심지어 피규어 제작 용도로 치부됐다. 최종 부품생산이나 공정혁신은 먼 미래 얘기로 여겼다.
"사람 뼈도, 항공기 엔진도 그대로 뽑아낸다"…3D 프린팅 시대 왔다

그러다 2017년을 전후해 금속 프린팅 기술이 나오면서 반전이 일어났다. 미국과 독일 등 제조 선진국들이 금속 파우더를 레이저로 녹여 출력하는 기술을 개발하면서 우주항공, 자동차, 의료산업 등을 중심으로 3D 프린팅 기반의 제조 혁신 열풍이 한창이다. 시장 성장세도 가파르다. 홀러스 리포트에 따르면 2018년 98억 달러에 머물던 시장은 올해 158억 달러, 2022년엔 239억 달러, 2024년에는 356억 달러로 급성장할 전망이다. 3D 프린팅 기술 시장 선점 경쟁이 뜨겁다.

국내 3D프린팅 기술 개발과 도입은 이제 막 걸음마 단계다. 최근 들어서야 현대자동차 등 일부 제조업체들이 3D프린팅 도입을 위한 연구나 시범사업에 나선 상황이다. 항공기 엔진까지 3D프린팅으로 양산하는 수준까지 올라선 GE 등 글로벌 기업과의 격차가 크다.

한국정보통신산업진흥원 범원택 디지털제조혁신팀장은 “국내 3D 프린팅은 기술적 한계와 성공사례 부족으로 확산되지 못했다”면서 “최근 금속프린팅 기술이 급속도로 발전하면서 미국과 독일, 일본, 중국 등 제조업 강국들이 앞서가는데 우리도 서둘러 성공사례와 기술 고도화에 나서야 한다”고 강조했다.



베스트클릭

오늘의 꿀팁

  • 날씨
  • 건강쏙쏙

많이 본 뉴스

부동산 유튜브 정보채널 부릿지
머니투데이 기업지원센터

포토 / 영상

머니투데이 SERVICE