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  • 기사등록 2020-03-03 10:07:46
  • 수정 2020-03-03 15:12:26
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산업통상자원부가 지난 2018년부터 5년간 추진 중인 ‘첨단 신소재 기반 3D프린팅 전문인력양성 사업’은 의료·자동차·조선 등 주력산업 제조혁신에 기여할 3D프린팅 관련 핵심·응용기술을 가진 석·박사급 R&D 전문인력을 연간 60명씩 양성하고 취·창업으로 연계하는 것을 목표로 하고 있다. 현재 참여 학교로는 인하대·전북대·울산대·경북대·산업기술대·단국대 등이 있다.
사업을 총괄하고 있는 전자부품연구원(단장 신진국)과 3D융합산업협회는 기업 현장에서 필요로 하는 사람은 무엇을 알고 있는 인재가 아닌 무엇을 해본 인재임을 잘 알고 있다. 이에 사업단은 기존 주입식 교육을 벗어나 학생이 주체가 돼 난제를 해결하는 과정에서 습득하는 경험과 배움을 얻을 수 있도록 산학 프로젝트에 중점을 두고 있다.
이의 일환으로 사업단은 학생들이 유명 해외 3D프린팅 전시회에 참가하는 기회를 줌으로써 세계 시장과 기술이 어떻게 변하고 있고 우리는 어디로 나아가야 할 것인지에 대한 생각의 폭을 넓히도록 유도하고 있다. 이러한 참관 경험은 온갖 정보가 범람하는 시대에서 목표가 흔들리지 않도록 등대 역할을 할 것이기 때문이다. 
이에 본지는 지난 1월 도쿄 빅사이트에서 열린 3D프린팅(적층제조) 전문전시회인 ‘TCT 재팬(Japan) 2020’을 참관한 경북대와 산업기술대 석사과정 학생의 참관기를 연재해 이들이 바라보고 있는 국내외 3D프린팅 산업에 대해 들어보는 자리를 마련했다.

韓 3D프린팅 발전, 산학연관 실질적 협력·소통 필요



‘첨단 신소재 기반 3D프린팅 전문인력양성 사업’의 지원으로 경북대 변지수 교수님과 함께 지난 1월28일부터 1월31일까지 일본 도쿄 빅사이트에서 열린 3D프린팅 전문전시회 ‘TCT 재팬(Japan) 2020’을 참관했다. 이번 참관 목적은 일본과 세계의 3D프린팅 기술 및 시장의 현황을 파악하고 앞으로 사업단의 발전을 위해 필요한 점을 탐색하는데 있다.

이를 위해 TCT 재팬에 출품한 금속 및 비금속 3D프린팅 관련 소재, 장비, 소프트웨어, 서비스 기업들의 기술을 조사하고 업계 현황을 이해하기 위해 부대 세미나에 참석했다. 이밖에도 일본 대학들은 어떤 3D프린팅 연구를 하는지 주의깊게 살펴보았다.

이번에 출품한 폴리머 소재 기업은 바스프(BASF), Aspect, Daicel-Evonik 등이 있다. 전세계 12만2천명의 직원을 보유한 화학기업 바스프(BASF)는 PLA, PET, PP, TPU, ABS 등 세부적으로 물질의 조성비에 따라 다양한 필라멘트를 제공하고 있다.

▲ 바스프 소재를 활용한 3D프린팅 시제품


분말 소재를 생산하고 있는 Aspect은 PPS, GB3, PBT, PA2Neo 등 13가지 다양한 소재에 대한 물리적인 특징과 조성비에 관한 정보를 제공했다. Daicel-Evonik은 주력 상품인 고성능 폴리머 화합물로 구성된 VESTAKEEP PEEK 소재를 소개했다. 회사는 일반 크기의 분말부터 나노 사이즈까지 생산하고 있는데 크기가 50마이크로미터 일때, 가장 품질이 좋다고 한다.

폴리머 장비 기업으로는 한국의 신도(Sindoh)가 SLA 3D프린터와 FFF(FDM) 3D프린터를 출품했다. 신도는 현재 한국 교육용 3D프린터 시장에서 절반을 차지할 정도로 앞서고 있으나 세계시장에서는 아직 걸음마 단계이다. 특히 일본에서는 한국 제품을 중국 제품과 동일하게 보는 경향이 있어 마케팅에 어려움을 겪고 있다고 한다. FFF 방식 3D프린터는 이미 기술이 상향평준화돼 있어 기술적인 부분 이외에 마케팅, 생산비용 등 외적인 요소들의 영향이 크다는 것을 알게 됐다.

금속 관련 기업으로 Ex One, VELO 3D, SANYO SPECIAL STEEL 등을 둘러봤다. 바인더젯(BJ) 3D프린팅 전문기업인 Ex One은 분말입자와 결합제를 혼합해 최종적으로 소결하는 장비를 공급하고 있는데, 20개 이상의 금속 및 세라믹 분말을 자동차, 항공우주, 에너지 응용 분야 등에 필요한 정밀한 부품을 생산하고 있다.

▲ VELO 3D는 미세한 금속 3D프린팅 기술을 선보였다.


금속 3D프린팅 기업인 VELO 3D는 레이저를 이용한 차세대 PBF 장비 시스템 ‘Sapphire Printer’를 선보였는데 IN718, Ti6A14V 소재를 미세하게 적층할 수 있고 10도의 낮은 경사에서 서포터 없이 적층할 수 있으며 비행기 로켓 엔진 등 다양한 분야에 적용이 가능하다고 한다.

일본의 최대 금속분말 및 특수금속 전문기업 SANYO SPECIAL STEEL은 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 기반 다양한 3D프린팅용 분말 합금과 이 소재가 적용된 헬컬 기어, 자동차 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 스크류 등을 전시했다.

▲ SANYO SPECIAL STEEL은 분말소재 및 적층부품을 전시했다.


금속 3D프린팅 성장 기대, FFF 장비 마케팅·원가관리 중요
日 대학 CNF·겔 실리콘 소재 적용·로봇 융합 인상적


일본 대학과 연구소에서 출품한 3D프린팅 연구결과는 흥미로운 점이 많았다. 도쿄대학에서는 의족에 시제품 생산과정을 모델링부터 환자가 직접 착용할 때까지 보여줬는데, 실제 착용한 육상 선수의 활동 영상이나 현장에서 일하는 근로자의 활동 움직임도 소개했다.

교토대학에서는 일본 환경성과 함께 셀룰로오스 소재를 가지고 공동연구를 올해부터 2040년까지 진행할 계획인데 교토대와 나고야공대가 공동으로 저술한 논문에 따르면 3D프린팅 소재로 사용되는 폴리아미드6(PA6)에 셀룰로오스 나노파이버(CNF)를 5% 사용하면 굽힘 강도와 충격 강도가 최적화된다고 한다.

▲ 도쿄대학에서 제작한 의족 시제품


야마가타대학에서는 5개의 연구소가 클러스터를 구축해 협력한 연구결과물을 소개했다. 3D프린팅 관련한 중점 연구는 겔(Gel) 형태의 실리콘 소재를 적층하는 차세대 3D프린터와 이를 활용한 소프트 로봇이다. 소프트 로봇은 실리콘 소재로 적층된 동물 얼굴 모형 안에 센서를 삽입해 소재가 누르는 곳의 압력과 방향을 측정할 수 있다.

이밖에도 세미나에서는 이상민 AM Ventures 아시아 디렉터가 ‘적층제조산업에서 스타트업의 역할’이라는 주제발표를 통해 회사가 지원하는 18개 업체 펀딩(Funding) 현황을 소개했다. Hiroya Tanaka 게이오대학 교수는 시제품은 심미성, 기술성, 사회성 등이 모두 확보돼야 좋은 결과를 낼 수 있다고 밝혔다.

▲ 야마가타대학이 3D프린팅 한 소프트 로봇 강아지


이렇게 TCT 재팬을 직접보고 느낀 점은 일본은 학교, 기업, 정부가 함께 3D프린팅 시장에 관심을 갖고 상호 협력하고 있다는 것이다. 우리도 정부기관과 사업단을 중심으로 학교, 기업이 좀 더 실질적이고 협력적 관계를 형성할 수 있도록 소통이 필요하다.

또한 금속 소재에 관한 기술이 소재, 장비, 소프트웨어 등 모두에서 진보하고 있으며 금속 3D프린팅 관련 전시가 전체의 절반을 차지할 정도로 시장 성장 가능성이 가장 높을 것으로 기대되고 있다. 때문에 금속 소재에 대한 학습과 기술 연구를 통해 기술 격차를 좁히거나 앞서 갈 수 있도록 기술 경쟁력을 갖춰나가야 한다.

폴리머 관련 3D프린터의 경우 적층기술의 상향평준화, 인건비가 저렴한 중국으로 생산기지 이동 등 기술 이외의 마케팅 요소들이 더 큰 요인으로 작용할 것으로 예측된다. 우리가 세계 시장으로 나가가 기 위해서는 기술적인 격차를 만드는 것 외에도 제조원가 절감 방안이나 마케팅 전략을 철저하게 수립해 경쟁력을 확보해야 할 것이다.


▲ 피규어에서부터 동상까지 주문제작하는 YASUDA가 제작한 Throne은 GINZA6에 전시돼 있다. 형상을 3D프린팅 한 후에 얇은 금박으로 후처리했다.


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