차세대 성장동력으로 3D 프린팅 집중 조명
기술력 확보와 생태계 조성 위한 육성책 필요


세계적으로 3D 프린팅이 유망 핵심기술로 주목받고 있으며, 시장 규모도 2012년 22억 달러에서 2021년 108억 달러로 고속 성장이 전망되고 있다. 우리나라는 발전된 정보통신기술 융합기술과 산업 기반 여건을 갖추고 있음에도 불구하고, 고가의 산업용 장비 및 소재를 대부분 수입에 의존하는 등 아직 시장 규모가 미미한 초기단계로 본격적인 지원이 필요하다.

김정아 기자 (prmoed@hellot.net)


3D 프린팅은 기존 산업의 패러다임을 변화시켜 주력산업의 고부가가치화, 기업 제조 경쟁력 강화를 촉진할 핵심 기술로, 자동차, 우주·항공, 의료 분야 등 기존 산업의 제조 공정을 고도화할 최적화된 솔루션을 제공한다.
가트너에 따르면 2018년 세계 제조기업의 25% 이상이 생산 과정에 3D 프린팅을 도입할 것으로 전망하고 있으며, 영국 란체스터대학에서는 3D 프린팅이 소비재, 제약 등 산업에 접목될 경우 GDP의 8%에 해당하는 1,382억 파운드의 부가가치를 창출할 것으로 전망했다.
또한 별도의 금형 제작 없이 다양한 시제품 생산이 가능해 짐에 따라 제품 개발에 소요되는 시간 비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 3D 프린팅 기술과 ICT 융합으로 창업의 진입 장벽이 낮아지고 새로운 시장 및 일자리 창출이 촉진될 것으로 기대된다. 3D 프린팅 기기·소프트웨어·콘텐츠 제작에서 서비스까지 중소기업 등에 적합한 새로운 사업 기회가 창출되고, 인력 수요가 급증할 것으로 예상된다. 일반인 누구나 온라인을 활용, 스스로 제조에서부터 서비스 개발·제공까지 가능한 소자본 창업 활성화 환경이 조성된다.
이에 미국, EU, 중국 등에서는 3D 프린팅 기술을 새로운 성장동력으로 주목하고 정부주도 하에 적극적으로 육성 중이다. 반면 국내는 관련 기술 및 산업 인프라는 물론, 분야별 활용 또한 미흡하여 정부의 관심과 지원이 시급한 상황이다. 제조업 혁신역량 강화 및 창조경제 활성화를 촉진하기 위해 정부차원의 종합적인 3D 프린팅 산업 육성전략을 마련할 필요가 있다.




3D 프린팅 개념 및 활용 분야

3D 프린팅은 디지털 디자인 데이터를 이용, 소재를 적층하여 3차원 물체를 제조하는 프로세스로, 1988년 미국 3D Systems사에서 최초로 상용화했다. 재료를 자르거나 깎아 생산하는 절삭가공과 대비되는 개념으로 적층제조(AM; Additive Manufacturing), 쾌속조형(RP; Rapid Pro-totyping)이라고도 불린다.
3D 프린팅 공정은 모델링, 프린팅, 후처리의 3단계로 구성된다. CAD 등 디자인 소프트웨어 또는 3D 스캐너를 통해 3차원 디지털 도면을 제작하여 모델링하고, 이것을 프린팅한 후 서포터 제거, 연마, 염색, 표면재료 증착 등 상품화를 위한 마지막 공정인 후처리를 한다.
3D 프린팅은 소비재·전자(22%), 자동차(19%), 메디컬·덴탈(17%) 등을 중심으로 활용되고 있으며, 목업에서 최종 제품 생산으로 활용 범위가 확대되고 있다.


국내외 3D 프린팅 산업 현황

3D 프린팅 산업은 아직 초기 단계이나 장비 성능 향상, 가격 하락 및 관련 서비스 산업 발전에 힘입어 2012년 22억 달러에서 2021년 108억 달러로 고속 성장이 전망되고 있다.
시장은 장비 및 소재를 개발·생산하는 제조업, 생산대행·제작 지원을 제공하는 서비스업 등 다양한 유형의 기업들로 구성되어 있다. 제조업 쪽은 소수 선두업체들이 시장의 70% 이상을 과점하며 장비업체가 직접 소재 개발을 통해 소재 공급도 주도하고 있다. 산업용은 스트라타시스, 3D Systems, 개인용은 RepRap, MakerBot, Bits from Bytes 등의 기업을 들 수 있다. 서비스 쪽은 개인맞춤형 제품 제작대행, 온라인 마켓플레이스 기반의 3D 도면 유통 등 관련 비즈니스 기업이 시장을 선도하고 있다.
글로벌 시장 성장에 따라 국내 시장도 급속히 성장 중이지만, 시장 규모는 아직 미미한 수준이다. 장비는 2012년 기준 300억원 규모로 전년대비 30% 이상 증가하였으나, 고가 산업용 장비의 경우 대부분 수입에 의존하고 있다. 서비스는 제작대행, 콘텐츠 유통 등 서비스 거래시장이 성장 중인 해외와 달리, 장비 공급업체 주도의 활용교육이나 컨설팅 제공이 중심이다. 소재는 해외 수입에 의존하는 구조이지만, 향후 국내 소재기업의 글로벌 시장 진출이 전망된다.
국내 3D 프린팅 시장은 제조업 중심 생태계로 저가 산업용 장비를 생산하는 중소·중견기업들로 구성되어 있다. 기존의 중소기업 위주로 구성되어 있었으며, 중견기업들이 신규 진입하고 있는 양상이다. 2012년 국내 기업의 산업용 장비 세계시장 점유율은 1.7%로 추정된다. 최근에는 오픈소스 하드웨어 기반 개인용 장비 생산업체들도 초기 성장 중이다.




국내 3D 프린팅 산업의 문제점

1. 3D 프린팅 활용 여건 미흡
기존 구축된 장비를 기업들이 활용하기에 전·후처리 장비가 부족하고, TP·연구기관은 산발적으로 장비 구축·운영 중이다. 3D 프린팅 장비는 있으나, 메탈 제품의 서포터를 제거하는 후처리 장비 등이 종합적으로 구축되어 있지 않아 유휴 설비가 많다. 대부분 시제품 출력 위주로 사용되고 있으며, 구축된 장비의 종류·적용 범위 등 정보 파악도 어려운 상황이다.
3D 프린팅에 대한 높은 관심에 비해 일반 국민이 이를 체험·활용할 수 있는 인프라는 부족하다. 무한상상실에 3D 프린터를 구축하여 지원하고 있으나, 많은 일반인들이 체험·활용할 수 있는 장비 등의 인프라는 부족한 실정이다.
또한 3D 프린팅의 도입·보급이 확대되고 있으나, 이를 활용할 수 있는 인력이 부족하고 관련 교육, 인재양성 체계 등이 미흡하다. 모델링, 데이터 검증, 유지보수 등 3D 프린팅 각 분야별 전문인력이 필수적이고, 교육 프로그램 및 강사형 인재 부족으로 인력수급 불균형이 우려된다.

2. 비즈니스 활성화 지원체계 부족
국내 3D 프린팅 관련업체의 자생과 새로운 비즈니스 창출을 위해 비즈니스 모델 발굴 및 초기시장 형성이 필요하나, 정부의 지원이 부재한 상황이다. 제품·서비스 아이디어의 체계적인 사업화 연계지원이 시급하며, 사업화 최신 동향 등 정보 교류 활성화를 위한 소통의 장이 부족하다.
디자인 콘텐츠 제작 전문가 부족 및 B2B 중심의 디자인 유통으로, 일반 사용자는 3D 프린팅용 콘텐츠에 접근하기 어려운 실정이다. 미국 Shapeways사의 경우, 1만3천개의 개인 디자이너 샵이 입점하여 월 10만개 이상의 디자인 콘텐츠가 업로드되는 등 일반 대중에 디자인 라이브러리를 제공하고 있다.

3. 선도국 대비 취약한 기술역량
글로벌 선도기업이 핵심 원천기술인 선택적 레이저 소결(SLS), 광조형(SLA) 등을 주도하고 있으며, 국내는 고부가가치 장비 개발을 위한 기술력이 아직 미흡하다.
일부 기업은 디지털광학기술(DLP), 레이저 금속성형 기술(DMT) 등 독자기술을 보유하고 있음에도 불구하고, 스트라타시스 등 해외 선진기업 대비 기술경쟁력은 취약하다.
목업용에서 세라믹, 바이오, 복합소재 등 고부가가치 소재로 활용 분야가 다양화되고 있지만, 국내 관련 연구개발은 전무하다. 미국 3D Systems, 독일 EnvisionTEC 등 글로벌 선도 장비업체는 전용 소재만 사용하게 하고 있어 고부가 소재 시장의 종속이 우려된다.
소프트웨어도 대부분 외산에 의존하고 있으며, 특히 산업 활성화의 촉매가 되는 콘텐츠 생성 관련 소프트웨어 기술 개발이 시급한 상황이다. 일반인이 쉽게 사용 가능한 모델링·3D 스캐닝 소프트웨어 등이 필요하다.

4. 제도 기반 미비
설계 도면, 제작품 등 지식재산권 관련 제도 및 3D 프린팅 산업 진흥·역기능 방지를 위한 제도가 미비하다.
또한 KS규격 등 표준화 전략 및 품질 평가 체계도 미흡하다. ISO TC261 등을 통해 3D 프린팅 관련 국제표준이 제정되고 있으나, 이에 대응한 KS규격이 없어 표준화된 국산 장비·소재 개발이 지연되고 있다. ISO TC261에서 용어정의, 시험 절차 등 적층제조에 대한 표준화를 논의 중이다. 국내 생산 장비·소재의 성능, 안전성 등 품질 평가 체계 부재로 국산 제품의 공신력 확보에 애로가 있다.