3년간 금속 3D프린터 94대 구축, 총 200대 돌파

■2020년 세계 금속 적층장비 시장 1.2조원 돌파
금속부품을 적층제조장비로 만드는 방법은 크게 분말용융방식(PBF, Powder Bed Fusion)방식과 에너지 직접조사(DED, Directed Energy Deposition) 방식으로 나눌 수 있다.

전세계 금속장비 판매는 2019년 2,333대에서 코로나로 인한 투자 위축으로 2020년 2,169대로 감소했으며 금속 장비시장은 10억8,900만달러로 1조2천억원에 진입하였다.

이들 장비 중 대부분을 차지하는 PBF 및 DED 방식의 장비의 경우 2020년도까지 전세계에 1만대 이상이 공급되어 있는 것으로 추정되며 우리나라에는 누적 보유대수가 2018년 138대에서 2020년 200대를 돌파하였다.

▲ 최근 3년간 적층방식별 금속장비 국내 판매현황

■코로나 불구하고 한국은 금속장비 도입 급증
2018년부터 3년간 금속용 적층 제조장비는 매년 증가하고 있다. 2018년 22대, 2019년 30대, 2020년 42대로 증가하고 있으며, 3년간 외산장비는 65대, 국산장비는 29대로 총 94대로 여전히 외산장비 의존도가 높다. 그러나 외산장비의 경우 18년 19대에서 20년 27대로 성장했으나, 국산장비의 경우 최근 3년간 판매량이 급증하고 있다.

장비를 도입한 수요처를 살펴보면 기업이 34%, 비영리기관 48%로 아직까지는 비영리기관의 금속장비 도입이 상대적으로 높았다. 기업체의 금속장비 도입은 최근 3년간 총 32대로 비공개 14대를 고려하면 실제적으로는 기업체에 40여대가 공급된 것으로 추정할 수 있다.

대학이나 국가출연연구소의 금속장비 도입 증가를 통해 관련 연구자들이 향후 개발할 아이템들에 대한 기초연구 등이 활발히 진행되고 있음을 알 수 있었고, 이러한 연구결과 성과물이 향후 기업의 제품 개발에 큰 일익을 담당할 것으로 보여진다.

그러나 테크노파크나 지방에서 운영하는 공공기관의 경우 최근 장비도입의 증가가 없다. 정부나 지자체에서 운영 중인 금속장비의 가동률이 떨어지거나 활용도가 떨어져 장비 도입에 매력을 가지지 못한 것으로 풀이된다.

적층방식별로는 PBF 방식이 총 71대로 전체 장비 도입의 76%를 기록하여 가장 높은 비중을 차지했다. 뒤이어 DED 방식이 12대, 소재압출(ME, Material Extrusion)방식이 7대가 공급되었다. 판매사별 판매 현황을 살펴보면 외산장비는 PBF 방식의 GE Additive가 16대의 장비 판매량을 기록하며 가장 높은 실적을 보였다. GE Additive의 경우 전체 판매량 16대 중 12대를 기업체에 공급하여 판매사 중 기업체 판매 비중이 가장 높다.

특히 두산중공업, 현대자동차, 스타코 등은 3년간 GE의 금속장비를 7대 도입하여 수요기업에서의 금속장비 도입이 활발히 이루어짐을 확인할 수 있었다. 3D 시스템즈(SYSTEMS)는 14대, EOS와 SLM Solutuions는 각각 7대를 판매했다. PBF 방식장비의 수요가 많은 것은 우주항공, 에너지 발전, 자동차 부품, 의료 분야에 복잡한 부품에 대한 디자인 구현성이 높고 비교적 양호한 기계적 특성 구현이 가능하기 때문으로 풀이된다.

그리고 레이저 소스 없이 수지와 금속분말로 구성된 필라멘트를 사용하는 ME방식을 사용하는 Markforged가 7대를 각각 판매했다. 최근 금속분말에 접착제를 분사(BJ, Binder Jetting)방식은 올해부터 서서히 판매가 될것으로 예상된다.

두산중·현대차 등 수요기업에서 장비 도입 활발
장비 국산화 확대, 정부지원 기업체 중심 전환해야

▲ 최근 3년간 장비제조사별 판매현황

■국산 금속장비 판매 호조

국산장비의 PBF 방식의 경우 대건테크, 메탈 3D, 미래인, 헵시바 등에서 판매하고 있으며, 지난해부터 덴티움과 테라웍스 등이 장비를 개발하여 출시한 바 있다. 대건테크는 대형장비에 대한 개발과 판매가 방산업계에 보급될 계획으로 있으며 구리전용 장비도 곧 출시예정으로 있다. 기타 업체들은 비교적 소형장비로 치과 및 산업용에 집중하고 있다.

국내에서 개발한 금속장비 경우 2018년 판매실적이 3대에 불과하였으나 2019년 11대, 2020년 15대로 매년 판매량이 증가하고 있다. 판매량은 보면 메탈3D가 9대로 가장 높았으며, 뒤를 이어 인스텍 8대, 미래인 5대의 실적을 나타냈다.

▲ 최근 3년간 수요처별 장비 도입현황

■정부지원, 공공기관 중심에서 산업체로 중심으로 전환해야

전 세계 장비시장의 경우 코로나로 인한 투자위축에도 불구하고 장비와 소재시장의 확산이 진행되고 있다. 이는 금속 적층제조가 단순 시제품이 아닌 부품개발에 대한 성공사례가 속속 발굴되며 부품 제조시장에 진입하고 있음을 시사한다.

그러나 앞서 설명한 바와 같이 국내의 경우 전세계 장비보급률 대비 불과 2%를 차지하고 있으며, 국내 적층제조 시장이 진입단계를 벗어나 산업화를 위해서는 공공기관이 아닌 기업체 중심으로 정부지원이 이루어져야 할 것으로 보인다. 정부에서는 제 2차 3D프린팅 산업진흥 기본계획에 따라 다양한 부품적용 영역을 확장하기 위해 에너지 발전, 국방 부품 등과 함께 기초분야, 응용분야, 소재개발 등 다양한 분야에 연구비를 지원하고 있다.

따라서 보다 더 지속성장 가능한 적층제조산업 발전을 위해서는 공공기관에서 단순한 시제품 개발을 위한 장비구입은 지양하여 부품제조기업의 고용창출과 설계기반의 부품 및 소재개발을 통한 상용화를 추진하여 전반적인 제조산업의 발전에 기여해야할 것으로 판단된다. 따라서 중소중견 기업에 대한 장비지원과 산학연의 균형있는 생태계 구축 및 국내 역량을 결집해야 할 것으로 판단된다.

▲ 금속 3D프린팅으로 제작된 제트엔진 공기 흡입구(제공 : 대건테크)