기사 메일전송
  • 기사등록 2023-01-26 13:18:33
  • 수정 2023-01-26 14:57:00
기사수정
우리나라 3D프린팅 전문가 단체인 3D프린팅연구조합은 국내 산학연 관계자 23명과 함께 2022년 11월15일부터 18일까지 4일간 독일 프랑크푸르트 메쎄에서 열린 세계 최대 적층제조(3D프린팅) 전문 전시회인 ‘폼넥스트(FORMNEXT) 2022’를 참관하고 전자빔으로 항공우주부품을 제조하는 현지 업체인 ‘Evobeam’을 견학했다.
올해로 8회째를 맞는 폼넥스트는 이번 전시회에서 코로나 팬데믹 이전의 규모를 회복하며 전시업체와 방문객들로부터 뜨거운 반응을 얻었다. 이번 폼넥스트를 방문한 한 관계자는 이번 전시회의 특징이 복합 소재·출력물 대형화·AI-based Quality Control 등을 이용한 금속 부품의 양산을 위한 상용화 수준으로 도약했다고 요약했다.
이처럼 세계 선진기업들이 다가올 적층 제조 양산시대에 맞춰 경제성과 완성도를 모두 갖춘 기술개발과 플랫폼 확장 속도경쟁에 돌입한 상황에서 우리나라도 제조업 경쟁력 강화 및 新산업 창출을 위해 적층 제조 산업의 보다 많은 관심과 투자가 요구된다.
이에 본지는 이번 참관단을 구성한 3D프린팅연구조합과 산학연 전문가들의 연재기고를 통해 전시회 현장의 바탕으로 적층제조 시대의 기술 및 어플리케이션 발전 방향은 어디이고 우리가 어떻게 대응해야 할 것인지 생각해보는 자리를 마련했다.
마지막으로 폼넥스트를 참관한 청년들이 직접 목격한 적층제조 트렌드와 느낀 점을 공유하는 좌담회를 정리한다.

적층제조 어플리케이션·소재 확대, ‘우리 일상으로 들어오다


◇연재순서

1)전시회 총괄평가

2)적층제조 장비

3)금속분말 적층제조 소재

4)폴리머 적층제조 소재

5)메디컬 적층제조 응용분야

6)미래모빌리티 적층제조 응용분야

7)탄소섬유 적층제조 응용분야

8)좌담회-청년이 적층제조 미래를 이야기하다




■폼넥스트를 참관하게 된 동기와 참관을 통해 얻은 새로운 정보나 경험은 무엇인가


▷디아이씨 심서현: 폼넥스트는 코로나19 이전에 참가한 적이 있었는데, 당시의 경험이 3D프린팅에 대한 배경지식을 쌓는 데에 도움이 많이 됐다. 이번 전시회는 최근 3~4년 동안 3D프린팅 기술이 얼마나 발전했는지 알아보고, 그에 따른 해외 3D프린팅 산업 분야의 동향을 파악하기 위해서 참가했다.


다양한 해외 기업들의 재료를 TDS(Total Dissolved Solids)로만 보는 것이 아닌 직접 만져보고 눈으로 확인할 수 있어서 좋은 경험이었으며, 많은 기업들이 코로나 상황에서도 노력하여 기술을 발전시키고 있어 3D프린팅 산업의 미래는 밝다고 느껴졌다.


▷코렌텍 이예솔: 코렌텍은 적층제조 기술로 제작하는 척추용 임플란트를 개발 중이다. 이번 전시회를 통하여 현재 적층제조 기술의 현황을 파악하고, 개발품에 적용할만한 기술이 어떤 것이 있는지 알아보기 위하여 참가했다.


이번 전시회를 통하여 다양한 소재로 상품화까지 완료된 의료기기를 볼 수 있었고, 적층제조 기술을 기반으로 제품 포트폴리오를 확장할 수 있음을 보았다.


▷코리아테크 하윤재: 지난 10년간 약 9배 이상 급격히 성장하고 있는 적층제조 시장을 눈으로 확인하고 새로운 기술과 기존 적층제조의 한계점을 어떻게 극복하고 있는지 파악하기 위해 전시회를 참관했다.


참관을 통해 금속 적층제조 시장이 어떻게 제조 시장에 포지셔닝 하는지에 대해 알 수 있었다. 기존의 보편적인 L-PBF 방식은 고부가가치 산업에, 바인더 제팅(Binder jetting)은 대량 생산에, 로봇 암을 이용한 DED 방식은 부품 대형화를 위해 기존에 잘 알려진 기업들 외에도 수많은 기업들이 시도하고 있는 것을 확인할 수 있었다.


Multi-materials 적층 기술 또한 새롭게 알게 된 기술이었다. 프라운호퍼(Fraunhofer) 연구소 뿐만 아니라 벨기에 회사인 aerosint도 독일에 있는 aconity3D社의 장비를 사용하여 각 연구소 및 대학들과 개발을 시도하고 있는 것을 확인할 수 있었다.


또한 탄소섬유와 플라스틱 장비 회사들의 발전 또한 눈에 띄었고 신발이나 가방 등 우리 일상의 필수재에 적층제조를 많이 활용하고 있는 점을 보아 이제는 적층제조가 먼 미래의 기술이 아닌 우리의 일상에 가까워지고 있는 것을 경험했다.


■적층제조 기술이 새로운 산업 생태계를 창출하고 있는데 이번 전시회에서 특히 눈에 띄는 소재, 기술, 응용 분야가 있다면


▷코스글로벌 박제현: 이번 전시회에서 눈에 띄는 소재는 많았다. 특히 눈에 들어온 소재는 국내에서 접한 경험이 적은 Cobalt-free maraging steel 이다.


Maraging steel은 주로 주형 및 금형 제작, 공구강 등으로 많이 사용하는 재료인데 Cobalt-free maraging은 기존의 maraging steel이랑 크게 차이가 나지 않는 강도 및 경도 수준을 만족하고 오히려 연성은 조금 더 향상된 특징이 있다. 니켈(Ni) 양을 줄이고 크롬(Cr)을 조금 더 첨가해 코발트(Cobalt)가 없지만 기존의 머레이징 강(maraging steel)의 마르텐사이트 구조를 만족하면서 새로운 합금을 개발한 것이 눈에 띄었다.


이 합금의 성능 및 조성이 대단해서 눈에 들어온 것이 아니라 새로운 합금 분말을 개발할 수 있고 양산할 수 있는 업체의 미래 지향적인 발전성에 주목했다.

▷디아이씨 심서현: 회사에서 3D프린팅용 플라스틱 재료를 개발하고 있기 때문에 이 부분을 중점적으로 보았다. 플라스틱 분야에서는 글로벌 기업들이 본격적으로 제품을 알리고 있다는 것을 느꼈고, 작은 기업들에 비하여 보다 빠르게 다양한 제품 라인업을 구축하여 전시회에 내놓은 점이 돋보였다.


이전에는 강도, 신장율 등 단순히 재료의 물성을 자랑하거나 겉모습만 그럴 듯한 형태의 전시품들이 많았던 반면, 이번 전시회에서는 고기능성 재료를 이용하여 실제로 사용이 가능할 정도의 어느 정도 완성도 있는 전시품들이 눈에 띄었습니다. 특히 헨켈社에서 내열성, 고신율, 고탄성, 반발성 등의 특성별로 재료 라인업을 선보이며 각각의 어플리케이션마다 그에 맞는 적절한 물성을 가진 재료를 적용한 것이 기억에 남았다.


뿐만 아니라 다른 기업에서도 재료의 기능성을 강조하고 있었고, 그만큼 기능성 재료의 종류도 많아졌다. 이번 폼넥스트를 통해 3D프린팅 산업이 우리 생활에 좀 더 가까워졌다는 것을 느꼈고, 앞으로의 가능성도 확인할 수 있었던 시간이었다.


▲ 독일 프라운호퍼에서 알루미늄부터 텅스텐까지 다양한 산업용 소재적층제조 활용 가능성을 선보였다. (사진:3D프린팅연구조합)


의료기기·신발·가방 등 맞춤 소재 상용화, 고객사 요구 대응

제조업 적층제조 확산 위한 품질인증·승인절차 정책지원 필요


▷금오 EMS 김기범: 최근 탄소중립 달성을 위해 자동차 업계에서 다양한 노력을 하고 있다. 내연기관차에서 전기차로 자동차 산업이 변하면서 자동차 기업들이 내연기관차의 종말을 선언했고, 이와 더불어 자동차 업계는 배터리 주행 거리 확대를 극대화하고자 차체 살빼기에 혈안이 되어 있는 상황이다.


이에 수많은 기업들이 경량화를 달성하기 위한 솔루션으로 3D프린팅 장비 및 소재 개발에 나서면서 자동차 산업에 새로운 패러다임을 불러일으키고 있다. 실제로 이번 폼넥스트에 참가한 많은 업체가 자동차 부품을 전시했거나, 세계 각국의 자동차 기업과 기술 개발, 소재 개발에 대한 문의와, 발주를 받은 상황이라고 했다. 자동차 부품제조업에 종사자로서 상당히 반가운 소식이었고, 자동차 협력사가 안고 있는 문제점 중 하나인 단종 차에 대한 A/S 요구를 슬기롭게 해결하기 위한 방안에 한걸음 다가가고 있다고 느꼈다.


특히 3D프린팅이 과거 티타늄, 구리, 텅스텐과 같이 높은 원가의 재료를 사용했다면, 이제는 보다 저렴한 알루미늄(Al) 합금 소재와, 마그네슘(Mg)을 혼합한 소재(Oerlikon 社 등)를 활용하고 있음을 확인할 수 있었고 더 많은 소재에 대해 연구개발을 진행 중이라는 긍정적인 이야기도 접할 수 있었다.


아쉽게도 금오 EMS에서 취급하는 소재에 대한 생산성 향상 기술개발은 많이 먼 미래의 일로 느껴졌지만, 두 가지 이상의 재료 혼합과 패턴을 통한 강성증대, 다양한 패턴을 통한 중량 감소, 설비 발전에 의한 높아진 치수 정밀성, 구조의 다양성 등 많은 부분에서 고객이 요구하고 있는 수준 이상으로 대안을 제시할 수 있을 것 같다.


또한, 현재 금형 제작기술에 대한 한계 중 하나인 냉각 채널의 다각화를 3D프린팅으로 구현을 했고, 생산현장에서 사용되는 툴 및 게이지 설계와 커스텀을 할 수 있어 다양한 제조업에서 활용도가 점점 높아 질 것으로 기대된다.


▷코리아테크 하윤재: 폼넥스트에서 본 혁신적인 기술들과 어플리케이션 중 이동형 적층제조 장비에 많은 관심을 갖게 됐다. 말 그대로 장비를 자동차에 부착하거나 컨테이너 내부에 장비를 설치하여 이동하면서 제조하는 것이다. 전쟁 시 필요한 부품 즉각 수급, 우주발사체 내부에 설치하여 파손된 부품 수급 등 긴박한 상황에서 가장 빠르게 생산하여 활용할 수 있다는 점에서 앞으로 매우 중요한 기술이 될 것이라고 생각이 들었다.


예를 들어, 독일에 있는 Mobile Smart Factory社가 선보인 컨테이너 이동형 적층제조 장비는 설계, 생산, 후처리, 품질 보증까지 one package 장비를 선보였다. 그리고 독일의 XERION社도 Fusion Factory XS라는 이름으로 차량 내부에 프린터와 Debinder, Chiller를 설치하여 전시했다. 이 장비들은 차량뿐만 아니라 전용 컨테이너에 보관하여 전투기, 잠수함 등 어디서든 운반하며 사용할 수 있다는 점이 인상 깊었다.


▷METAMORP 김명각: 관심 있게 본 분야는 소재와 3D모델 형상에 따른 보정 기술이다. 그 중 눈에 띄었던 기술은 Velo3D社의 Inteligent Slicing 기술로, 하나의 3D모델에서 여러가지 특징을 추출하고, 그 특징에 따라 여러가지 적층 프로파일을 적용할 수 있다.


일반적으로 적층 프로파일에 포함되는 여러 설정들은 연속적이지 않아 적층 프로파일이 매끄럽게 연결되기 어려운데 각각의 공정 프로파일들을 안정적으로 연결시켜, 3D프린팅의 약점으로 지적되어왔던 정밀도와 재현성, 안정성 측면에서 기성 제조장비 못지않게 안정화된 걸 확인할 수 있었다.


국내 적층제조 기업들도 실시간 보정기술에 많은 자원을 투자하고 있는 만큼 상용화에 조금 더 속도를 내서 글로벌 경쟁력을 갖추면 글로벌 적층제조 시장을 리딩 할 수 있겠다고 생각됐다. 메탈 소재를 다루는 기업 중에는 벨로3D, 액상형 플라스틱 소재를 다루는 기업 중에는 스트라타시스가 있었으나 한 가지 제품에서만 제공하고 있었다.


■신소재, 신기술 개발에 있어 적층제조 활용을 확대하기 위해 사용자 입장에서 가장 필요한 것이 있다면

▷코리아테크 하윤재: 현시점에서 적층제조 산업에 가장 필요한 것은 적합한 어플리케이션을 제시하고 찾을 수 있는 소통 서비스라고 생각한다. 국내에도 좋은 적층제조 장비가 이제는 많이 있는 것을 확인 할 수 있지만 반대로 적층제조로 생산한 부품이 적용되는 사례는 많이 확인되지 않고 있다.


이는 아직까지 적층제조로 만든 제품이 기존 절삭가공으로 만든 제품에 비해 경제성이 없어서 그렇겠지만 기존 부품에 비해 적층제조 부품이 월등한 효율과 성능을 보여줄 수 있는 곳에 적재적소로 적용된다면 점차 국내 제조 산업 쪽으로도 적층제조의 활용도가 더 높아질 것이다.


예를 들어, 미국의 GE社의 GE Additive’s AddWorks™ 팀은 각 고객 요구에 맞는 디자인, 소재, 기술을 제시하여 기존 제조 산업계가 겪고 있는 문제점들을 해결해 주고 생각하지 못한 곳에 적용하여 효율과 경제성을 극대화를 도와주는 컨설팅을 제공한다. 국내에서는 이와 같은 맞춤형 서비스를 더 확대시켜 다양한 산업에 적용이 쉽게 될 수 있도록 활성화할 수 있는 소통 서비스가 필요하다고 생각한다.


▷코렌텍 이예솔: 적층제조 장비뿐만 아니라 전후방 산업의 발전이 필요하다. 사용자 입장에서 장비는 지속 발전하고 있으나 현재 제품의 양산화를 위한 공정이 아직 부족하다고 본다. 3D프린팅 설계 및 공정 해석 자동화의 경우 장기적으로는 폴리머 계열의 소프트웨어에서 Nesting 기술(예: materialize) 과 No support 기술을 활용하여, 제품의 대량 생산 기술을 확보하는 것이 필요하다고 본다.


또한 단기적으로 현재 적층제조 후 후처리에 소요되는 시간을 단축하고 정밀도도 향상시켜야 한다. 현재는 제품을 적층제조해도 support를 제거하는 공정을 위해 다른 시설로 이동 및 추가 공정이 필요하다.


적층제조로는 다품종 소량 생산이 용이할 수는 있으나, 후처리 공정에서 다품종 소량생산으로 생산한 제품의 후처리 후 품질이 일률적으로 나올 것인가에 대해 고민해볼 필요가 있을 것 같다. 적층제조와 절삭가공을 한 기계에서 할 수 있는 장비가 이번 전시회에 많이 나온 것을 보았는데 제품의 크기, 소재 등을 고려했을 때 사용자가 해당 장비를 통해 다양한 제품군을 생산할 수 있으면 좋겠다. 또한 적층제조가 필요한 산업군에 대한 더 세분화된 시장 조사가 필요하며, 그에 따라 다양한 제품의 특성을 고려한 장비 개발이 필요하다.



▲ 3D프린팅연구조합 참관단이 독일 현지 기업인 EVOBEAM을 방문해 세미나 및 좌담회를 가졌다.(사진:3D프린팅연구조합)


■국내 제조업이 GDP에서 차지하는 비중은 27.9%로 경제성장의 구원투수 역할을 하고 있지만, 소·부·장 공급망이 불안한 제조업계는 많은 애로사항을 겪고 있다. 이를 극복하는 방안 중 하나인 한국형 적층제조 산업 생태계 조성을 위해 필요한 정책적 지원과 건의사항이 있다면


▷코스글로벌 박제현: 한국형 적층제조 산업 생태계가 뿌리내리기 위해선 생태계를 꾸려나갈 적극적인 열정과 자세를 가진 연구인력 및 기업 육성과 기업 지원을 위한 담당자가 더 많이 필요하다고 생각한다.


또한 적층제조 인력양성 사업을 운영할 때, 실제로 적층제조를 활용해 제품을 개발하는 기업에 확실한 가이드라인을 제시하고 기업 지정 담당자를 두어 품질인증 과정을 받도록 하는 것도 필요하다. 업체가 실질적으로 성장할 수 있도록 절차 및 규격에 대한 기준을 확립해 지원 했으면 좋겠다.


▷디아이씨 심서현: 이번 참관을 통해 국내 기업들이 3D프린팅 분야에서 좀 더 경쟁력을 갖추려면 해외기업들과의 경쟁에서 뒤쳐지지 않을 정도의 강점이 있는 소재와 장비가 필요하다는 생각이 들었다. 이를 위해 R&D 지원 및 투자가 활발해지기를 바란다.


또한 특허 같은 경우도 해외기업들이 빠르게 선점해가고 있기 때문에 국내에서도 지속적인 연구개발을 통해 가능한 빠르게 기술을 확보하면 좋을 것 같다. 연구개발 분야에서 많은 정보와 이론을 바탕으로 가능성을 시도해보고, 여러 아이디어를 실현할 수 있는 기회가 많아진다면 그만큼 발전된 기술을 확보할 수 있을 것이라고 생각한다.


▷코렌텍 이예솔: 국내에도 적층제조 장비를 갖추고 있는 곳은 많지만 OEM을 고려하여 업체를 알아보기 위한 정보는 부족했다. 정책적으로 적층제조 설계부터 제품화까지 하나의 시스템이 모두 이루어질 수 있는 시설이 있으면 좋겠으나, 현실적으로 적층제조에 필요한 공정을 갖춘 업체 정보를 모아 하나의 웹사이트를 운영하여 관리된다면 좋을 것 같다. 일례로 △취급 장비, 소재, 후처리 기술 유무 등이 자세히 명시된 업체 정보 △Support 제거, 세척, 표면처리 등 적층제조 제품에 대한 후처리 기술이 있는 업체 정보 등이 있다.


금오 EMS 김기범: 적층제조 산업이 높은 품질 수준과 소품종 소량생산에 초점을 맞춰 우주항공, 의료 등 고부가가치 산업을 중심으로 발전이 되고 있다고 느꼈다. 제조 현장에서 근무를 하고 있는 본인으로서는 폼넥스트에서 본 기술개발 방향성 및 전시된 제품에 대해 이질감이 들 수밖에 없었다. 이에 품질 수준이 낮더라도 높은 생산성과 편의성에 초점을 맞춰 기술개발이 된다면 좀 더 많은 제조 현장에서 관심을 갖지 않을까하는 생각이 들었다.


물론 고부가가치 산업을 위한 기술개발을 지속적으로 이뤄져야 하지만 제조 현장의 고강도, 고위험, 열악한 환경에 맞는 3D프린팅 기술도 개발된다면 환경개선 및 양질의 일자리 창출 등 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것이다.


때문에 3D프린팅 기술개발에 기여하는 지식인들은 고객사와 협력사 간 중재자 역할을 해줬으면 한다. 예를 들어 동일한 비용으로 3D프린팅 제품 생산에 성공하더라도, 국내 제조업 구조상 고객사에 공법 변경에 대한 승인 절차가 까다롭기에 진입장벽이 높은데, 이를 정책적으로 해소할 수 있는 장치가 필요하다.



0
기사수정

다른 곳에 퍼가실 때는 아래 고유 링크 주소를 출처로 사용해주세요.

http://amenews.kr/news/view.php?idx=52125
기자프로필
프로필이미지
관련기사
나도 한마디
※ 로그인 후 의견을 등록하시면, 자신의 의견을 관리하실 수 있습니다. 0/1000
마크포지드 9월
프로토텍 11
퓨전 260
이엠엘 260
서울항공화물 260
엔플러스솔루션스 2023
하나에이엠티 직사
린데PLC
아이엠쓰리디 2022
모바일 버전 바로가기