우리 산업 적합 부품 발굴로 국산 메탈 3D프린팅 사업 활성화 해야

■메탈 3D 프린팅 국내시장 협소

메탈3D 프린팅 시장이 제조 시장 전체에서 15%를 차지할 것이라는 것은 모든 시장 조사 회사가 내놓고 있는 실정이다. 해외는 메탈 3D프린팅 공장이 항공 부품을 제조하는 업체인 GE와 자동차 산업의 경우 BMW, 테슬라, 아우디 중심으로 세워지고 있는 상황이다. 해외에서는 메탈 3D프린팅이 항공 산업에서 자동차 시장까지 진출이 되고 있으나, 우리나라는 아직 제대로 된 생산이 시작이 되고 있지 않다.

그 이유는 장비나 소재 시장이 항공이나 의료 시장과 같이 고부가가치의 시장을 주력으로 개발되기 때문이다. 우리나라의 의료 시장은 기술개발은 되었으나, 인구가 적어 활성화가 되지 않았다. 항공 시장의 경우는 전투기 같은 국방 기반의 시장이다 보니, 전투기의 생산 수량이 적고 아직 개발 단계라 시장이 열리고 있지 않다. 현재 전 세계 메탈3D 프린팅 시장을 주도하는 것은 항공 산업과 고가의 자동차를 생산을 하는 미국의 GE 항공과 의료 업체, 독일의 지멘스, BMW, 아우디, 중국, 인도, 일본이다.

국내의 경우는 항공 부품 보다는 군수용 부품에 대한 고성능화를 위해서 개발 중이다. 군수용 부품은 소량의 시장으로, 컨설팅 위주의 구조기 때문에 시장의 한계가 뚜렷하다. 이 난관을 해결하기 위해 우리나라 주력 산업 중에서 메탈3D 프린팅을 적용할 수 있는 부분을 찾아보니, 적합한 규모의 시장인 중공업과 우리의 설계 능력으로 3D 프린팅을 통해 부품 바꿀 수 있는 선박 시장이었다.

이외 3D프린팅 진출이 가능한 시장은 국내 자체 설계 능력을 통해 부품 개선이나 재개발이 가능하거나 항공기 부품까지는 안되나, 자동차와 같은 부품의 가격보다는 높아야 한다. 3D 프린팅을 통한 생산 수량이 대량 생산보다는 1만개 이하의 다품종 소량 생산이다 보니 자동차의 경우는 이러한 생산 구조를 못 맞추는 실정이다. 이에 현재는 지그나 금형 시장에 적용 하는 것에 그치고 있는 상황이다 보니 실제 부품 적용은 단가 때문에 힘들다.

중공업 선박 부품의 경우는 가능하나 한계가 있다. 일단 고가의 타이타늄 부품이 거의 없고,고가의 금속이라고 해봐야 열에 강한 코발트 크롬 계열의 부품뿐이다. 이런 금속으로는 단가를 맞추는 것이 거의 불가능하다. 항공용 부품 생산을 목표로 제작된 외산 고가의 장비로는 항공용에 비해 단가가 낮은 국산 중공업 선박 부품의 단가를 맞추는 것이 거의 불가능한 상태다. 이에 외산 장비로 시제품 제작을 하고, 국산 장비와 소재 개발을 통해 생산한 경우는 단가가 맞춰지고, 장기간 생산으로 지속 가능한 기업을 만드는 것이 가능하다는 생각이 들었다.

외산 장비 고가 우주·항공부품 적합, 중공업·車 등 적용 어려워

국산 장비 가격·품질 수준 확보, 부품 국산화·양산화 가능

■외산 장비로 부품 개발, 국산 장비로 양산화

이에 5년 전에 울산 현대중공업 부품 제작 현장에 들어가, 외산 장비를 활용해서 물성을 다 맞추고 생산이 가능한 시스템 구축을 완료했다. 국산 3D프린터로 이제야 외산 장비를 따라갈 수 있을 정도의 기술 개발을 완료했다.

기술은 확보 됐지만 국산 제품에 대한 인식을 전환 시키는 것이 가장 힘들었다. 메탈 3D프린팅 개발자는 모양만 나오면 장비 개발이 끝났다고 생각한다. 금속으로 원하는 모양의 부품이 나오기 때문에 착각을 하는 것이다. 그래서 현재에 만족해 더 이상 개발을 하지 않고, 오히려 외산하고 똑같은 국산 제품을 구매하지 않는 사용자들에게 불만을 갖는다. 개발자들이 사용자들에게 국산 장비를 이용하라고 애국심에 호소를 하나 사용자는 외산과 비교해 수준이 떨어진다고 여겨지는 국산 장비를 구입을 하지 않는다. 그 이유는 국산 장비로 만들면 비행기가 잘 날다가 떨어지고, 배가 바다 한 가운데서 엔진 고장이 일어나고, 자동차는 가다가 서는 사고가 일어난다고 생각하기 때문이다.

원하는 품질을 만들기 위해서는 5년 이상의 공정이 필요하다. 3D프린팅으로 하면 부품이 나와야 하는데 부품의 모양은 나오는데 물성은 나오지 않는다. 이 문제를 해결하기 위해서는 품질을 만들면서 장비를 계속 개선하고 개발해야 한다. 지금까지 500가지 이상의 개선을 하고, 장비 개선 5회 이상을 통해 이제는 외산과 비교해서 손색이 없는 품질이 나오고, 양산에 들어갈 제품을 개발 했다. 대표적인 외산 장비의 벤치 마킹을 통해 물성 검사를 진행해서 국산과 외산의 장비로 생산한 것이 손색이 없음을 입증했다. 또한 투자가 되는 대로 외산 장비로 같이 구축을 할 예정이다.

이제는 시스템이 완비가 돼 어디든 바로 셋업이 가능하게 시스템을 구축해, 국내 어느 현장에서든 생산 시스템 구축이 가능하다. 이런 경험을 통해서 조언을 하자면, 처음 하는 업체는 국산 부품을 개발하는 것 보다 검증된 외산 3D프린팅 부품을 국산화하고 이를 양산 제작하라고 조언한다. 국산 부품의 경우는 품질 기준이 없고, 실장 경험이 없어 많은 시간과 시행 착오를 거치기 때문이다.

현재는 국산 장비로 생산 납품을 하는 시기와 기술력을 인정받는 시기다. 일부 업체가 국산 장비의 경쟁력을 확보해 공정 및 장비 개선으로 외산 장비를 따라간 상태고, 국산 장비로 부품의 품질이 완성된 단계다. 장비 개발 후, 개선에 3년 이상의 기간이 소요되며, 이는 장비와 인원 및 시스템 개발이 완료돼 양산이 되는 시기로, 양산 전의 상태에서 품질 관리의 개념이 정립되는 시기다.

외산 장비와 국산 장비가 혼용된 생산 시대에 단가 경쟁력이 외산의 경우는 힘드나, 국산 장비의 경우는 가격 경쟁력과 품질이 확보돼 가능하다. 그러나 국산 안정화에 대한 인식 부족, 현재 물성이 나는 기계가 완성이 됐고, 국내는 거의 전무 상태이다.

국내 발전을 위해 이런 품질 양산 시스템 기술이 많이 보급돼야 하는 시기다. 결론적으로 외산장비로 부품 개발, 국산 장비로 국산화 및 양산하는 것이 최선의 방안이고, 바로 시장에 진입할 수 있는 방법이다.

이제 3D프린팅 업체와 기존 부품 가공 업체 모두 투자를 단행해 시장 선점이 필요하다. 새로운 투자에 목말라 하는 경영진 2세와 같이 젊은 세대 들이 신시장에 들어와 일자리 및 수익을 창출하길 바란다.

▲ 메탈 3D프린팅으로 만든 타이어 sipe

▲ Dfam 엔진 연결부 joint

▲ Dfam 차동기어 박스