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  • 기사등록 2019-08-22 15:02:26
  • 수정 2019-08-22 15:10:39
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세계 적층제조, 가격하락·후처리·양산장비 진화 중


지난 8월16일부터 18일까지 중국 상하이 린강신개발구 크라운프라자에서 ‘제4차 SAMA(Shanghai Additive Manufacturing Association) 국제 포럼’과 ‘2019 국제 3D프린팅 연례 회의’가 개최됐다.


상해적층제조협회, 상해 3D 프린팅 연구센터, 상해시 3D 프린팅 고기능인재 배양기지가 주최하고 한국적층제조사용자협회(K-AMUG)에서 후원을 하는 국제 전시회 및 포럼이다. 중국 3D프린팅 관련 산업용 전시회는 TCT 아시아(상하이), 기술 포럼은 SAMA 포럼이 각각 최고로 인정받고 있다. SAMA는 국제적인 포럼으로 9월4일부터 6일까지 울산대학교에서 열리는 ‘3D프린팅 코리아(KOREA) 2019 in Ulsan’ 기간 중 5일에 한·중 기술포럼이 개최된다.


이번 SAMA 포럼에는 전세계 30여 개국이 참가하고 1만명 이상이 관람을 할 정도로 많은 관심을 받았다. 한국에서는 8개 회사 및 기관이 참여를 하고, 한국적층제조사용자협회도 참가했다.


올해 ‘혁신, 협력, 융합’을 주제로 열린 포럼은 중국의 엄청나게 발전한 기술력을 보여주었다. 첫날은 개회식과 아울러, 각 나라의 3D프린팅 산업을 현황을 소개하는 내용으로 세미나가 열렸는데 독일, 이태리, 이스라엘, 스웨덴, 영국, 체코, 싱가포르, 인도, 한국, 홍콩 등의 현황에 대해 알아볼 수 있는 좋은 기회가 됐고 각 나라의 현황을 바탕으로 수출 진행이 가능한 네트워크 미팅까지 진행이 되어 각국 간 협력 활성화에 좋은 기회가 되었다.


17일에는 항공 분야, 자동차와 금형, 소재와 장비, 의료 임플란트, 필름과 엔터테인먼트 사업, 소비재와 혁신을 주제로 포럼이 개최되었다.


항공 분야에서는 중국 민항기 제조 회사인 COMAC 연구소장인 지아젠 장 박사의 기조 연설자로 나서 중국의 민항기 분야의 응용 분야와 연도별 체계적인 연구개발 계획에 대해서 설명했다. 항공 산업이나 민간 항공기 분야가 없는 우리나라 입장에서는 부러울 따름이었다. 우리나라는 체계적인 발전 계획은 있으나, 산업이 없기 때문에 항공 분야에 매달릴 것이 아니라, 주력 산업인 중공업, 발전, 조선, 자동차 분야에서 체계적인 개발 계획이 있어야 할 것이다.

▲ 이번 SAMA 포럼에서 ‘한국의 적층제조 트렌드와 현황’을 주제발표했다.


하니웰의 경우는 중국에 연구센터가 있는데, 80~100개의 항공기 부품을 DfAM(적층제조특화설계) 방식으로 설계하여 EOS, GE 등의 메탈(금속) 3D프린터로 생산하고 있다. 다소시스템의 DfAM 설계 솔루션이 발표가 됐는데 Buildplate와 같이 시뮬레이션을 기본으로 하는 것이 우리나라 보다는 앞서 있는 것을 느꼈다.


지멘스 중국센터의 카레리나 스비나렌코 박사는 화학분야에서 아주 획기적인 결과를 발표하였다. 화학반응을 위해서 사용하는 기존 3.4m 크기의 버너 팁을 메탈 3D프린팅을 통해 1.7m 로 줄였는데 반응기의 인입부를 3D프린팅으로 설계를 하여, 기존 방식에 비해서 효율적으로 생산하고 있었다. 50개 파트를 19개로 줄이고 나머지를 1개의 적층제조(AM) 부품으로 변환 한 것이 특징이다.


금형과 자동차산업 세션에서는 독일의 프라운호퍼연구소의 모리츠 울브린크 박사가 금형 산업 분야와 후처리 분야에 필요성에 대해서 역설을 했다. 이번 발표를 듣고 생각해보니 우리나라 금형 산업의 경우는 중국 기업의 저가경쟁에서 밀려 많은 업체가 문을 닫고 있는 상황이고, 신기술을 개발하지 못해 선진국의 고가 시장에는 접근조차 못 하는 실정이다.


금형 선진국은 냉각채널(cooling channel) 연구가 실제 산업에 적용이 되고 있고 후발 주자인 중국은 신기술을 적용하여 기술력을 향상 시키고 선진국의 시장에 진입하고 있다. 우리는 아직 3D프린팅 신기술인 고속냉각채널 기술을 실제 산업에 적용조차 못 하고 있고 연구가 없어서 경쟁력이 현저히 떨어지고 있기 때문에 이에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다.


항공·금형 등 고부가 부품 적층제조 활발, 장비·소재 가격하락 진전
韓 양산 대비 장비 개조·후처리 투자 必, 주력산업 필요 부품 개발 지원해야


▲ K-AMUG는 이번 전시회에 직접 제작한 제트엔진 부품과 자동차 타이어 휠을 전시했다.


자동차 산업 분야에서 화북 지다 웨이창 전자기술 회사는 3m급의 샌드 3D프린터를 상용화해서, ExOne社와 복셀젯社의 호환 제품을 1/2 가격으로 공급하고 있었다.

소재 분야의 경우 중국산 타이타늄(Ti) 분말가격이 kg당 150달러로 국내 수입 외국제품 가격인 250달러 비해 현저히 저렴한 것으로 나타나 의료용 등 특정 용도가 아니면, 저가형 분말을 양산용으로 사용하는 것도 좋은 방안으로 여겨졌다. 또한 마그네슘, 구리, 고융점 금속에 대한 분말의 판매가 활발히 이루어지고 있어, 이에 대한 협력이 필요한 상황이다.


장비의 경우 SLM솔루션즈社가 70여회의 장비 개조가 이루어지고, GE 역시 장비 개조가 많이 이루어지고 있는데 구 버전 기계를 신 버전으로 변경이 가능한 솔루션을 제공하고 있다. 이것이 가지는 의미는 산업용으로 생산이 가능한 장비가 변신이 가능하도록 시장이 변하고 있는 점이다. SLM솔루션즈는 출력물 크기가 500mm 이상이 되는 멀티레이저가 장착된 메탈 3D프린터를 세계에 이미 100여대를 판매했다고 한다. 3D프린터가 양산 장비로 자리매김하는 변화의 기로에 있는 것이다.

국내 메탈 3D프린터의 수준은 SLM社가 장비를 개조하기 전의 상태라고 생각된다. 이런 상황을 개선을 하기 위해, 윈포시스는 16회 이상 장비를 개조했는데 선진 장비를 따라잡으려면 앞으로 많은 개조가 이루어져야 할 것이다. 가격 측면에서도, 150mm 메탈 3D프린터 경우 독일산 고가 제품이 3억원대면 충분히 구매가 가능하기 때문에 국산 장비의 가격경쟁력이 떨어지고 있다.


250mm대 장비의 경우 중국의 대표적인 메탈 3D프린터 제조기업 한 곳이 총 100여대를 판매했는데 3D프린터와 후처리 장비까지 포함된 가격이 대리점 기준으로 30만달러(3억6천만원) 정도에 불과하다. 국산 장비의 경우 약 5억원대에 판매가 되고 있어 역시 가격 경쟁력을 잃고 있기 때문에 가격 경쟁력을 상실한 제품은 정리를 하고, 대형 사이즈 장비에 주력하는 방향으로 빠르게 변신이 필요한 시점이다.


▲ 메탈쓰리디는 의료 임플란트 제품을 전시해 많은 상담을 진행했다.


한국적층제조사용자협회는 이번 포럼과 전시회에 참여해 의료 시장에서의 장비 판매와 기술 판매, 의료 임플란트 및 프로세스 모니터링 소프트웨어(SW) 협력 업체 탐색 등을 진행했다. 윈포시스와 메탈쓰리디(3D)의 모니터링 SW를 전시회와 세미나를 통해 소개한 결과 HBD社와 미팅을 통해 프로세스 모니터링 SW를 HBD 장비에 장착하기 위한 테스트를 진행하기로 했다.


또한 중국 의료협회와 협의를 진행해 중국 내에 의료기술 이전과 합작회사 설립에 대해서 논의를 하였고, 영국 외과의사가 실제 운영 중인 회사와 협의가 완료돼 9월4일 울산에서 의료용 임플란트 제작 솔루션과 임플란트 수출에 대한 계약을 진행할 예정이다.


결론적으로는 세계는 3D프린팅 장비와 소재 가격이 빠르게 하락하고 있고 공정 개발에서 후처리 등 피로 강도를 높이는 방향으로 연구개발이 진행 되고 있다. 우리나라도 이러한 흐름을 파악하고 가격 경쟁력이 없는 장비모델에 대한 구조조정, 후처리 연구개발 투자 등 전략의 재설정이 절실한 시점이다.

또한 지멘스가 화학산업에서 성과를 거둔 것처럼 우리나라는 주력 산업인 화학, 자동차, 중공업 등에 필요한 부품을 DfAM을 통해 가격경쟁력 있게 설계하고 개발할 수 있도록 대기업을 지원하는 프로그램이 절실하다. 이를 위해선 선도기업인 GE나 지멘스 등의 컨설팅이 필요하며 가격경쟁력이 있는 부품이 개발되면 이후엔 중소기업이 부품 양산을 맡는 분업구조가 정착될 수 있을 것이다.

이러한 지원을 통해 대기업과 중소기업이 함께 적층제조 선순환 생태계를 구축한다면 우리나라 제조업 재도약과 고부가화에 기여할 수 있을 것이라고 믿는다.

▲ 윈포시스는 자사의 금속 3D프린터로 제작한 금형, 안경 등을 출품했다.


▲ SAMA 포럼에 참석한 VIP와 연사들이 단체기념사진 촬영에 응하고 있다.


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