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  • 기사등록 2019-07-02 14:53:20
  • 수정 2019-07-02 14:53:53
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‘퍼스트 무버’ 도약 가능한 세라믹 3D프린팅, 골든타임 놓치지 말아야



▲ 정봉용 한국산업기술평가관리원 세라믹 PD

벌써 2013년도의 일이다.


버락 오바마 전 미국 대통령은 “3D 프린팅은 우리가 모든 것을 만드는 방법에 있어 혁명의 바람을 일으킬 잠재력을 갖고 있다”라며 미국에 3D 프린팅 연구 허브 15곳 건립에 협조해달라고 의회에 요청했다.


그때부터 3D 프린팅 기술은 마치 발 없는 말처럼 천리를 뛰고 만 리를 달려 세계 곳곳에서 진보와 진화를 거듭하고 있다.


그렇게 6년여가 흐른 오늘, 3D 프린팅 기술은 관련 산업과 더불어 그 생태계 구축을 공고히 만들어가고 있는 중이다.


30여 년 전에 등록된 특허 하나가 밀알이 되어 이뤄내고 있는 결실들이다.


진작부터 기술 축적과 상용화가 마련되고 있었던 고분자 소재의 뒤를 금속이 잇고 있으며 그 다음을 세라믹 소재가 바통을 이어받아 묵묵히 뛰고 있다.


앞의 두 소재와는 달리 세라믹은 초고온이 아니면 쉽게 용융되지 않을 뿐만 아니라 성형 후 소결이라는 세라믹 소재 특성에 따른 후공정이 거의 예외 없이 필요하기 때문에 기술적 난이도는 고분자나 금속에 비해 훨씬 높다.


그런 부분이 세라믹 3D 프린팅 기술개발과 상용화에 여전히 극복해야 할 이슈로 회자되고 있지만 그 또한 R&D 영역에서 연구자들이 해결해내야 하는 몫이기에 단지 시간문제 일뿐, 조만간 극복될 것이다.


아무튼, 버락 오바마의 일성처럼 혁명의 바람은 이제 멈출 수 없는 시대적 흐름이 되었다.


이에 발맞춰 3D 프린팅 기술개발과 관련 산업 등 우리나라의 준비는 또는 실상은 어찌되고 있는지를 돌아봐야 할 대목이다.


늘 외치는 넛크래커 또는 신 넛크래커 그리고 더 나아가 가마우지 경제구조라는 자조적인 말을 언제쯤 거둬들일 수 있을지를 말이다.


얼마나 더 그런 신세를 겪어야 좀 더 자주적이 될 수 있을까?


고분자와 금속 소재를 이용한 3D 프린팅 기술은 사실상 선진국에 한참 뒤쳐져 있다는 것은 누구나 인정하는 부분이다.


고가의 외산 장비를 수입하여 그들이 제공하는 제한된 원료만을 이용해서 세팅되어 있는 매뉴얼대로 프린팅을 해내는데 급급해하지는 않는지 이쯤에서 돌아봐야 한다.


물론 그런 연습과 연마는 필요하다. 그런 과정을 통해 시나브로 국산 장비 개발의 여지를 만들 수 있고 관련 소재 자립화 또한 도모할 수 있으니 말이다.


전형적인 Fast Follower(빠른 추격자) 전술이다. 고분자나 금속 분야에서는 선택의 여지가 별로 없어 보이는 대목이기도 하다.


그러나 세라믹은 이야기가 다르다. 전술했듯이 타 소재 대비 현격한 고유의 특성상 세라믹 3D 프린팅 관련 기술은 선진국의 뒤통수가 손에 잡히는 거리에 있기 때문이다.


한 걸음만 더 열심히 내디디면 적어도 이 분야에서는 선진국과 동등하게 또는 First Mover(선도자)가 될 가능성이 농후하기에 그러하다.


세라믹 PD로서 ‘세라믹 3D 프린팅 연구회’를 수년째 지속하고 있는 이유이기도 하다.


매년 관련 전문가들이 한 자리에 모여 기술동향과 전문지식을 나누는 인적교류를 통해 새로운 기획 아이템 발굴은 물론 산업 현장의 목소리를 생생하게 듣고 반영할 수 있는 의미 있는 연구회라 생각한다.


그에 따른 결실로서, 현재 산업소재핵심기술개발사업으로 의료기기용 바이오세라믹 3D 프린팅 소재·공정기술 및 초고압 GIS용 세라믹 절연물 등 2개 R&D 과제가 현재 수행 중이다.


이제 알 만한 사람은 다 알고 있다는, 산업통상자원부 사상 최대 규모급이라는 R&D 예비타당성 조사(예타) 사업이 브레이크 없는 폭주기관차처럼 가열차게 진행 중이다.


‘소재산업혁신기술개발사업’이라는 타이틀로 민간부담금 포함, 총 사업비 5조129억원 규모로 예비타당성 조사를 신청하였다.


밸류체인 강화형에 15개, 미래시장 주도형에 9개 등 맞춤형 바구니에 모두 24개의 전략과제들을 담았고, 프로그램형으로 ‘소재혁신이어달리기’ 사업을 그 옆에 나란히 두었다.


밸류체인상 핵심기술의 자립화율 향상과 부가가치 향상을 위해 추진해야 하는 전략과제는 낮은 자립화율, 수입상위품목, 부가가치율 하락 등의 지표를 통해 밸류체인 강화형 과제를 선정하였다.


산업부 ‘차세대 3D 프린팅용 소재’ R&D 예타, 항공·금형 등 세라믹 적용
세라믹 3D프린팅 요소기술개발 必, 연구회 개최 통한 융합·소통 場 마련


미래시장 주도형 과제는 친환경 스마트 등 미래시장 수요 대응과 4차 산업혁명 중심 신시장 개척을 위해 추진해야 하는 전략과제를 개념으로 삼아 높은 시장 성장률과 향후 시장전망 등을 지표로 하여 선정하였다.


또한 이어달리기 프로그램형은 부처 간 연계로 원천소재 기술의 상용화를 민간투자와 함께 추진함으로서 유휴 원천기술 상용화율 제고를 유도하고자 설계되었다.


최소 572억원부터 최대 2,622억원까지의 전략과제 평균 정부출연금은 1,241억원 규모다.


향후 6년간 우리나라 소재 산업의 거의 유일한 먹거리기에 근 1년 반에 걸쳐 수백 명의 산·학·연 전문가들이 한국산업기술평가관리원 예타 기획 TF와 협업하고 있는 중이다. 24개 전략과제 중의 하나가 바로 ‘차세대 3D 프린팅용 소재’다.


■ ‘차세대 3D 프린팅용 소재’ 개발로 제조업 패러다임 변화 적극 대응


기존 방식으로는 제작이 불가능한 복잡한 형상의 항공, 발전, 공구 및 금형 제품을 3D 프린팅 기술로 제조할 수 있는 3D 프린팅용 전용소재라고 차세대 3D 프린팅용 소재를 정의하였다.


3D 프린팅 기술은 제조혁신을 요구하는 다양한 산업에 적용되고 있으나, 소재의 종류가 극히 제한적이고 대부분 고가의 수입에 의존하고 있는 실정이며, 무엇보다 3D 프린팅 공정에 최적화된 전용소재가 전무한 실정임을 강조하며 해결하고자 하는 이슈로 삼았다.


기술개발 지연 시 문제점으로서, 기존의 산업과 동일하게 선진국의 주도하에 Follow-up하는 종속관계를 유지하게 되기 때문에 제조업 패러다임 변화에 대한 선제적 대응과 연평균 20% 수준으로씩 폭발적으로 성장하고 있는 3D 프린팅 소재 신 시장에서의 주도권 확보가 시급하기 때문에 다소 늦은 감이 있지만 지금이라도 정부 지원과 집중적인 투자를 머뭇거려서는 안 된다는 경각심을 주었다.


3D 프린팅 기술로 구현해낼 수 있는 것들은 상상외로 많다. 1966년 미국에 첫 방송을 시작한 ‘스타 트렉’이란 드라마가 있다.


영화로도 제작되어 큰 인기와 팬덤을 형성하고 있으며 필자 또한 좋아하는 장르이기도 하다.


은하계를 넘나드는 우주선에 실려 있는 장비가 바로 3D 프린터라는 사실은 한편으론 작가의 상상력에 경의를 표하게 되는 대목이다.


그 당시에는 3D 프린터란 용어는 존재하지 않았던 시절이었으니 그 장비는 복제기란 뜻의 ‘Replicator’라 명명되었다.


기계의 메뉴판만 누르면 음식이든 금속이나 세라믹 부품이든 꽃이든 옷이든 무엇이든 만들어지는 그러한 장비야말로 지금 우리가 꿈꾸는 3D 프린팅 기술의 결정체라 할 수 있다.


일일이 지구에서 필요한 것들을 조달할 수 없는 우주선의 상황이라면 이러한 3D 프린터는 필수 불가결하겠다.


어쨌든 3D 프린팅 기술은 스타 트렉에 실린 Replicator 구현을 목표로 한 걸음씩 나아가고 있음은 분명하다.


신소재경제신문이 지난 2009년 7월 창간된 이래 10년째 우리나라 소재산업 발전을 위해 소재는 물론 산업 전반을 아우르는 산업 전문 언론사로 자리매김하며 쉼 없이 달리고 있다.


많은 주제를 다루고 있지만 그중에서도 특히 3D 프린팅 분야는 신문사 내부적으로도 더 정성을 들이는 느낌을 받는다.


굳이 오바마 전 미국 대통령 연설을 거론하지 않더라도 3D 프린팅 기술은 4차 산업혁명 시대를 살아가며 산업적인 파급효과는 물론 삶의 질 향상에 크게 기여할 수 있는 핵심 기술이다.


그러한 인식을 소재 및 산업 전문 언론사로서 충분히 공감하고 있는 것이라 본다.


여름이 제대로 오기 전에 제10회 세라믹 3D 프린팅 연구회 개최를 계기로 새로운 아이디어 발굴과 융합 기술 기획 등을 통해 세라믹 3D 프린팅 분야에서만큼은 우리나라가 First Mover가 될 수 있도록 업무 추진에 매진할 계획이다.


▲ 산업부 소재 예타 기획 중인 ‘차세대 3D 프린팅용 소재’ 전략과제를 구성하고 있는 2개의 단위과제와 각 세부과제


▲ 과제에서 개발코자 하는 금속, 세라믹 분말 원료와 이를 이용해 만들어낼 수 있는 최종 결과물과 적용 산업의 예


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