▲ 3D프린팅연구조합이 개최한 ‘2025 FORMNEXT 참관단 보고회’에서 참석자들이 기념촬영에 응하고 있다.

글로벌 적층제조(3D프린팅) 산업이 인공지능(AI) 활용, 소재 확장, WAAM 고도화 등을 통해 생산성이 향상되면서 적용 산업이 지속 확대되고 있는 것으로 나타났다.

3D프린팅연구조합(이사장 이조원)은 15일 판교 스타트업캠퍼스 2층 세미나실에서 ‘폼넥스트(FORMNEXT) 2025 보고대회’를 개최했다.

이날 행사는 지난해 11월18일부터 4일간 독일 프랑크푸르트 메쎄에서 열린 세계 최대 적층제조 전시회인 ‘폼넥스트(FORMNEXT) 2025’에서 확인된 세계 적층제조 트렌드와 적용분야 등을 공유하기 위한 자리다. 3D프린팅연구조합은 국내 적층제조산업 발전을 위해 관련 산학연 관계자를 대상으로 ‘폼넥스트 2025’ 참관단을 구성해 참관한 바 있다.

‘폼넥스트 2025’는 적층제조 기술이 양산기술로 발전하고 있는 가운데 AI 활용 확대, 장비 대형화 및 자동화, 소재 다양화, WAAM(와이어아크적층제조) 등 고도화 등을 통해 양산 공정에 필요한 기술로 거듭나고 있음을 다시 한번 확인할 수 있는 자리가 됐다.

이날 보고회에서는 폼넥스트를 참관한 산학연 전문가들이 나서서 △적층제조용 금속 분말 소재의 제조공정 및 경쟁력 향상 전략(김휘준 한국생산기술연구원 박사) △폼넥스트 2025: 세라믹 적층제조, 신기술을 넘어 산업 표준으로(신정현 단국대 교수) △Mold Jet 방식의 기술적 도전과 전망(박지환 엠티아이지 대표) △청년연구자로서 바라 본 중국 적층제조 기업의 성장과 전망(김현수 울산대 대학원생) △적층제조 기술을 활용한 새로운 응용분야의 개척(강민철 3D프린팅연구조합 이사) 등이 발표됐다.

▲ 강민철 3D프린팅연구조합 상임이사가 발표를 하고 있다.

강민철 3D프린팅연구조합 이사는 이번 폼넥스트 2025를 통해 확인한 세계 적층제조 기술 특징에 대해 △AI, 머신러닝 등 첨단 디지털 솔루션 활용 확대를 통한 최종 부품 생산 공정 효율성 제고 △고강도·경량화 특수 금속소재 확장 △양산성 향상을 위한 플라스틱 소재 혁신 △WAAM 공정 고도화 △중국 기업의 대규모 글로벌 시장 진출 등을 꼽았다.

금속 적층제조 소재시장은 2024년 전년대비 20% 성장한 44억달러를 기록한 가운데 이중 금속 분말 및 와이어 시장은 우주항공, 국방 등 수요 확대로 인해 21.8% 성장한 9억달러로 집계됐다. 이번 폼넥스트에서는 금속 분말 적용분야 확대 및 대량생산으로 가격이 점진적으로 내려가고 있고 대형 금속 부품을 효율적이고 경제적으로 생산할 수 있는 WAAM 공정에 활용되는 와이어 소재도 공정에 특화된 제품이 개발돼 출시되고 있음을 확인할 수 있었다고 설명했다.

김휘준 생산기술연구원 박사는 이번 폼넥스트를 참관하면서 현재 적층제조 기술 선진국 중심으로 금속 장비 및 소재의 독점이 심화되고 있음을 느꼈다며, 우리나라는 고특성 금속분말 소재 및 금속 적층제조 공정의 결합을 통해 새로운 임계특성을 갖는 부품을 개발해 전략산업에 적용해야 한다고 강조했다.

특히 우주항공, 방산 등에 널리 사용되는 타이타늄(Ti)을 적층제조에 맞게 고품위·저비용으로 생산할 수 있는 기술과 함께 △금속 분말 회수율 향상을 위한 다단노즐 분무 시스템 기술 △금속 분말 제조공정 AI 및 머신러닝 최적화 모델 기술 등을 내재화하면 소재 고부가화 및 해외시장 진출 발판을 마련할 수 있을 것이라고 밝혔다.

첨단 세라믹은 반도체, 항공우주, 의료, 자동차 등 고부가 산업의 핵심소재로 자리매김하고 있다. 그러나 사출성형 등 기존 세라믹 부품 생산공정의 경우 생산비용의 80%를 가공비가 차지하고 있고 생산시간도 오래 소요되기 때문에 공정을 획기적으로 줄일 수 있는 세라믹 3D프린팅 기술이 주목받고 있다.

세라믹 3D프린팅 출력부터 연마까지 전 공정 기술을 자체 개발·통합 제공하는 국내 유일 기업인 쓰리디컨트롤즈는 국내 자동차 도어 실란트 공정에 적용되는 금속 노즐을 세라믹 노즐로 전환해 금속 노즐의 조도 문제, 미세 분말 발생, 구조적 설계 제약, 마모로 인한 반복 교체 문제 등 기존 공정의 난제를 동시에 해소했다.

3D프린팅으로 제작된 세라믹 노즐은 기존 금속 노즐대비 수명이 최대 5배나 증가했고 생산비도 87% 감소했다. 특히 금형제작이 필요없기 때문에 시제품 제작 기간은 기존 수주일에서 2일 내외로 단축시켜 빠른 제품 개발이 가능한 효과를 거뒀다.

신정현 교수는 “고강도·생체적합·절연성 등 특성을 가진 알루미나, 지르코니아 소재를 활용한 세라믹 3D프린팅은 치과용 교정 브라켓, 의료용 임플란트, 우주항공 유리, 압전 부품 등 다양한 첨단산업에 적용 확대될 것”이라고 전망했다.

한편 산학연 전문가들이 ‘폼넥스트 2025’를 참관하고 느낀 글로벌 적층제조 트렌드에 대한 자세한 내용은 연재기고 형태로 신소재경제신문에서 소개되고 있으며, 신소재경제 홈페이지 기고 섹션에서 확인할 수 있다.