적층제조 생산성 확보가 경쟁력, 자동화·연속생산 기술개발 경쟁 치열

◇연재순서

1)전시회 총괄평가

2)금속 적층제조 동향

3)적층제조 서비스 동향

4)적층제조 SW 동향

맞춤형 대량생산 필수 AI 모니터링·분말 자동 리사이클링 등 일제히 전시

AI 융합 수요산업·대중화 확대, 양산시대 대응 기술 확보·실증 필요

TCT는 세계적인 적층제조 전문전시회 브랜드로서 영국 버밍엄에서 개최되는 TCT Show, 독일 프랑크푸르트에서 개최되는 폼넥스트(Formnext), 중국 상하이에서 열리는 TCT 아시아, 일본 도쿄에서 열리는 TCT 재팬 등으로 전 세계를 순회하며 열리고 있다.

아시아 최대 규모의 3D프린팅 전문 전시회인 ‘TCT 아시아 2026’은 지난 3월17일부터 19일까지 중국 상하이 NECC(National Exhibition and Convention Center)에서 열렸다.

이번 전시회에는 중국, 미국, 독일, 일본 등 글로벌 527개 기업 및 기관이 역대 최대인 총 5.5만㎡ 규모로 2개 홀(hall)에 전시부스를 마련했으며 4만명 이상 참관한 것으로 알려지고 있다.

특히 올해 TCT 아시아는 독일에서 열리는 세계 최대 적층제조 전시회인 폼넥스트(Formnext) 면적 기준으로 전시 규모가 비슷해졌고, 해외 참관객이 약 30%를 차지하면서 아시아를 넘어 글로벌 전시회로 거듭나고 있다.

전체 참가기업 중 중국 기업이 차지하는 비중이 90%에 달했는데 자국의 기업들만으로도 대규모 전시가 가능하다는 것은 그만큼 자국 내 적층제조 생태계가 구축됐다는 것을 의미한다.

올해 전시의 핵심 키워드는 ‘Application Driven Change’(응용 중심 혁신)으로 과거 장비 중심 전시에서 산업 적용 중심으로 확대됐다. 이에 전시회 구성도 NECC 7.1홀에서는 우주항공, 자동차, 에너지 등 산업에 적용되는 금속 적층제조 관련 장비·소재·SW·서비스 등 기술과 제품이 전시됐고, 8.1홀에서는 의료, 소비재, 디자인, 교육 등 산업을 중심으로 폴리머 적층제조 관련 솔루션들이 전시됐다.

이밖에 △헬스케어, 우주항공, 금형, 소비재 등에 적용되는 적층제조 기술을 다루는 TCT 아시아 서밋 △산업과 트렌드에 대한 지식을 공유하는 공개 포럼인 인사이트 스테이지 △적층제조 표준 인증 과정을 소개하는 ASTM 트레이닝 등 100여개의 세미나와 포럼이 함께 열려 전문성이 한층 강화됐다.

특히 인사이트 스테이지에서는 현대자동차 이철홍 책임이 ‘Applicatiom of AM Sealer Nozzles in Automotive Industry’를 주제로 페인트 실러 공정에 사용되는 노즐을 DfAM(적층제조특화설계)와 적층제조를 통해 제작함으로써 경량화, 비용 절감, 납기 단축 등에 성공한 사례를 공유해 많은 주목을 받았다.

▲ 중국의 금속 적층제조 기술을 한눈에 살펴볼 수 있는 TCT 아시아 2026의 7.1홀 부스는 참관객들로 인산인해를 이뤘다.

■생산성 향상 기술개발 경쟁이 치열한 中 금속 적층제조

적층제조의 기술력을 판가름하는 것은 역시 금속 장비다. 7.1홀에서는 중국의 메이저 금속 적층제조 기업인 BLT, 파순, HBD, Eplus-3D 등을 포함해 유니온테크, Kings 3D printing, HAITIAN, ASEE 등 중국 기업들이 일제히 PBF 방식 금속 장비, 부품, 솔루션을 실물 전시했다. 중국 로컬 기업이 중심이 되는 전시회 특성 상 글로벌 금속 장비 선도기업인 EOS, GE, 니콘 SLM 솔루션즈, 3D시스템즈 등은 직접 출품하지 않았다.

▲ 파순은 대형 금속 부품을 8개의 레이저로 적층할 수 있는 장비를 실물 전시했다.

적층제조 응용 분야가 소량 맞춤형 생산이 필요한 우주항공, 방산, 에너지 등 산업을 넘어 맞춤형 대량생산(Mass Customization)이 트렌드인 가전, 자동차, 소비재 등으로 확대됨에 따라 중국 장비기업들은 과거 대형 부품 적층 기술력을 뽐내기 보다는 부품 생산성 및 품질 향상에 필요한 기술을 중점 소개함으로써 적층제조가 양산기술로 확실히 자리매김하고 있음을 느낄 수 있었다. 적층제조는 아직까지 기존 제조기술 보다 생산비가 비싼 기술이기 때문에 생산성을 높이기 위해선 필요 인력을 줄이고 24/7 연속생산이 필수적이다.

중국은 자국 내 우주항공, 방산 등 부품을 생산하는데 있어 금속 적층제조 기술을 활용하는데 적극적이었고 장비와 공정 기술력 또한 글로벌에서 인정받을 정도로 향상됐다. BLT가 매우 엄격한 항공우주 품질 기준을 확보해 Airbus의 금속 적층제조 부품 공식 공급망(qualified supplier network)에 편입하는데 성공한 것이 대표적인 사례다.

▲ BLT는 애플워치 케이스를 적층제조해 공급하고 있다. 개당 적층 시간은 10분이다.

중국의 금속 적층제조 기술력이 객관적으로 검증됨에 따라 중국은 글로벌 가전, 자동차, 소비재 등 기업들의 ‘적층제조 공장’으로 자리매김하고 있다.

BLT는 1천대의 금속 장비를 구축하고 티타늄 소재로 애플워치 케이스, OPPO 폴더블폰 힌지, 테슬라·BYD 등 자동차 부품 등을 대량으로 적층해 공급하고 있다. 또한 중국 금속 장비 업체들 부스에는 한결같이 신발 금형이 전시됐는데 유럽 장비와는 경쟁이 안 될 정도로 가격 경쟁력이 월등한 것으로 알려지고 있다.

중국 장비 업체들은 이번 전시회에서 생산성 확보를 위한 기술로 AI 모니터링 시스템, 자동화 적층제조 시스템, 분말 자동 리사이클링 시스템, 멀티레이저 및 빔 쉐이핑(beam shaping:빔 사이즈 가변) 기술 등을 중점 소개했다.

▲ 중국 금속 적층제조 기업들은 가격 경쟁력이 우수한 신발 금형을 소개했다.

BLT는 적층 공정을 실시간으로 모니터링해 AI로 불량을 잡고, 데이터로 품질을 보장하는 시스템인 ‘BLT-PrintInsight’가 장착된 장비를 전면에 내세웠다. 기존에는 적층 중에 내부 결함을 확인하기 어렵고 데이터가 분산돼 분석이 어려웠으나 ‘BLT-PrintInsight’를 통해 적층 중 분말 부족, 레이저 이상 등 문제가 발생 시 작업자에게 바로 알려주고 적층 후 AI로 결함을 효과적으로 탐지함으로써 품질 검사에 필요한 비용을 절감하고 효율성을 향상시키는 효과가 있다.

▲ HBD는 다수의 장비를 연결하고 중앙 제어 시스템과 로봇 물류 시스템으로 출력물 및 분말 공급을 자동화하는 시스템을 동영상으로 소개했다.

BLT, 파순, HBD는 다수의 장비를 연결하고 중앙 제어 시스템과 로봇 물류 시스템으로 출력물 및 분말 공급을 자동화하는 시스템을 전시장에 구축된 모니터를 통해 동영상으로 소개했다. 출력물을 분말 제거, 세척, 품질 검사 등 일련의 후공정 장비에 자동으로 옮겨 인력의 개입을 최소화 시킨다.

BLT는 병렬식으로 장비를 배치하고 공간효율성이 우수한 레일을 통해 로봇이 움직이는 시스템을 소개했고, HBD는 소량 다품종 생산 자동화에 유리한 자율주행 물류로봇(AGV)을 선보였다.

연속생산에 필요한 폐쇄형 분말 자동 리사이클링 시스템도 보편화됐다. 적층 공정에서 필요한 분말 공급-회수-체질(시빙)-재사용 등 과정을 자동화함으로써 분말 수동 교체로 인한 시간과 비용 절감은 물론 분말 손실 최소화로 원가 절감 효과가 있다.

여러 개의 레이저를 동시에 사용해 적층 속도를 높이고 장비 가동시간을 줄임으로써 양산성을 극대화하는 핵심 기술인 멀티레이저 기술도 중점 소개됐다. 멀티레이저는 레이저 간 경계에서 발생할 수 있는 기공이나 열 간섭 문제 등을 해결해야하는데 AI 기반 공정제어 기술로 이를 극복하고 있는 것이 트렌드다.

▲ BLT는 80가지 이상 금속 분말소재를 생산하고 있으며 각 소재를 활용해 제작한 부품을 실물 전시했다.

중국 금속 적층제조 기업들은 생산비의 많은 비중을 차지하는 분말소재의 생산을 내재화시켜 가격경쟁력을 확보하고 있다. 금속 장비, 분말소재 및 생산장비, 서비스 등 토털솔루션을 공급하고 있는 AVIMETAL은 EIGA, VIGA, PREP 등 방식으로 스테인리스, 구리, 고장력 스틸 등의 200개 이상 등급의 분말소재를 연간 5천톤 생산할 수 있는 설비가 구축됐음을 중점 소개했다.

BLT도 티타늄, 초고온 합금, 알루미늄 등 80가지 이상 분말소재를 자체 생산해 부품을 적층하는데 사용하고 있는데 각 소재를 사용해 실제 적층한 항공우주, 폴더블폰, 열교환기 등 부품을 함께 전시함으로써 기술력을 과시했다.

■폴리머 적층제조, 양산 속도 향상 및 기능성 신소재 개발로 다시 주목

폴리머 적층제조 기술은 양산 속도 향상 및 기능성 신소재 개발 확대를 통해 과거 시제품 제작과 교육 및 취미 용도를 넘어 신발, 의료보조기기, 전자제품 케이스 등 맞춤 대량생산에 적용이 확대되고 있다.

이번 전시회에서도 소재 낭비를 줄이고 적층 속도를 향상시키기 위한 기술개발이 진일보되고 있음을 확인할 수 있었다.

▲ Bambu Lab은 다양한 색상의 필라멘트로 동시에 적층한 샘플을 소개했다. 이 샘플 제작에는 약 21시간이 걸렸다.

중국의 세계적인 드론 기업인 DJI 출신의 엔지니어들이 2020년 설립한 Bambu Lab은 열가소성 플라스틱 필라멘트를 녹여 적층하는 ME(재료압출) 방식 적층제조 장비가 산업용으로 활용될 수 있음을 증명한 기업이다. 국내를 포함한 글로벌 유저들이 Bambu Lab의 수많은 장비를 연결한 ‘프린트 팜’을 구축해 굿즈, 피규어, 휴대폰 악세서리 등을 생산해 판매하고 있다.

이는 대량 생산으로 장비 가격을 낮추면서도 초고속 프린팅과 높은 정밀도, 다양한 소재를 동시에 적층할 수 있는 듀얼 노즐 및 자동 필라멘트 관리 시스템, 직관적인 사용자 인터페이스, 도면 플랫폼 운영 등을 통해 ME 장비의 새로운 표준을 제시했기 때문이다.

이번 전시회에서 선보인 차세대 데스크톱 장비 ‘H2C’는 8초 만에 220℃까지 예열이 가능하고 각 재료별 전용노즐로 동시에 7개 재료와 색상을 적층해 속도는 향상시키면서 폐기물은 최소화 시킨 것이 특징이다.

Snapmaker는 4개의 독립적인 프린트 헤드를 관리하는 ‘스냅스왑’ 시스템을 통해 소재를 별도의 헤드에서 미리 적체하고 예열함으로써 교체 시간을 단 5초로 단축시키고 소재를 최대 80% 절감시킬 수 있는 ‘Snapmaker U1’을 전시했다.

▲ TPM3D는 완전 자동화된 폐쇄형 클리닝 및 파우더 처리 시스템(PPS)을 통합한 장비 ‘CF200 + PPS200’을 중점 소개했다.

Hanin(HPRT)은 독자적으로 개발한 SJF(Selective Jet Fusion) 기술을 적용한 산업용 장비를 선보였다. PA12와 같은 폴리머 분말에 광개시제와 열개시제를 활용해 특정 영역에만 선택적으로 반응시켜 국부적으로 소결함으로써 고강도 폴리머 부품을 생산하는 방식이다. 단일 용액을 사용하기 때문에 공정이 단순화돼 비용을 절감시켰고 AI 기반 온도 모니터링 시스템을 적용해 불량률을 최소화한 것이 특징이다.

중국 최초로 산업용 SLS(Selective Laser Sintering) 장비를 상용화한 TPM3D는 완전 자동화된 폐쇄형 클리닝 및 파우더 처리 시스템(PPS)을 통합한 장비 ‘CF200 + PPS200’을 아시아 최초로 출시했다.

TPM3D는 출력-후공정-분말 재활용 등을 고효율로 통합하는 것을 중점적으로 개발하고 있는데 이번 신제품도 컴팩트한 설계로 전체 시스템을 설치할 수 있는 공간이 1㎡ 미만에 불과하고 PA11, PA12, TPU 등 다양한 고강도·탄성 소재를 사용할 수 있어 중소기업, 실험실, 소량 생산용으로 활용이 확대될 것으로 기대되고 있다.

TPM3D는 이번 전시회에서 자동차 부품 개발 및 검증에 필요한 흡기 매니폴드, 드론 경량 구조 부품, 재활 보조기, 신발 중창, 안경테 등 다양한 적용 사례도 함께 소개했다.

■적층제조 활용 확대 및 대중화 이끄는 AI

▲ CoreTechnologie는 현장에서 적층제조 SW ‘4D Additive’를 시연하며 참관객들의 이해를 도왔다.

적층제조는 대표적인 디지털 생산기술로서 기존 제조와 달리 설계, 공정, 제어 각 단계에서 디지털 데이터를 수집할 수 있고, 이 데이터를 바탕으로 각 단계마다 주기적으로 설계 변경, 공정 개선, 제어 효율성을 높이기 위해 AI와의 접목이 활발히 진행되고 있다.

특히 텍스처(Texture, 질감)가 산업 전반에서 단순 시각적인 효과를 넘어 사용자 경험 향상, 성능 개선, 심미성 강화 등을 위해 적용이 확대되는 가운데 적층제조는 필요한 텍스처를 설계해 직접 구현할 수 있는 강점이 있다. AI와 접목하면 고내구, 고방열 등 다양한 기능에 맞는 구조를 자동으로 빠르게 생성하고 적층할 수 있어 자동차, 신발, 의료 등에 다양한 산업에 적용이 확대되고 있다.

이번 전시회에서 독일·프랑스 SW 기업인 CoreTechnologie는 업계 최초로 STL 변환없이 원본 CAD 데이터를 기반으로 설계, 자동 네스팅, 서보트 생성, 텍스처링이 가능한 적층제조 SW ‘4D Additive’를 선보였다.

지난 1998년에 설립돼 CAD SW 전문기업으로 성장한 회사는 우주항공, 자동차, 중공업 등 주요 고객사의 요청으로 ‘4D Additive’를 개발하고 기술개발 투자에 적극 나서고 있다.

이 제품의 특징은 기존 데이터 변환시 품질이 저하되는 STL 방식과 달리 원본 CAD를 활용해 손실 없이 설계부터 슬라이싱 등을 지원한다는 점이다. 또한 5,000개 이상의 방대한 라이브러리를 활용해 표면 또는 내부 구조에 의도적으로 패턴을 설계해 가죽, 카본 등 다양한 표면 질감과 기능을 부여하는 텍스처를 CAD 모델에 직접 적용할 수 있다.

이밖에 AI 기반 자동 네스팅을 통해 단 몇 분만에 최적의 부품 배열이 가능하고 서포터 생성 기능이 탑재돼 재료 사용량을 최소화할 수 있다. HP, EOS, 니콘 SLM 등 다양한 적층제조 장비와 직접 연결해 사용이 가능하다.

‘4D Additive’는 BMW의 M 시리즈 차량용 금속 부품을 양산하는데 활용돼 빌드 시간 40% 단축 및 부품 품질 개선에 기여했으며 페라리도 슈퍼카 부품 및 맞춤형 툴링 적층에 활용해 개발 속도를 향상시켰다.

▲ Hitem3D AI 플랫폼으로 3D 모델을 생성해 적층제조로 제작한 다양한 피규어들

중국의 Hitem3D는 한 장의 이미지 또는 여러 각도의 이미지를 웹사이트에 올려 단 한 번의 클릭으로 고해상도 3D 모델을 생성할 수 있는 AI 플랫폼(hitem3d.ai)을 선보였다. 단순 3D 형상이 아닌 표면 기능성 중심으로 3D 형상을 형성한다. 또한 제조를 위해 두께와 공차 등을 고려하고 자동으로 색상 영역을 분리해 멀티 컬러 적층제조가 가능하다. 전시장에서는 이러한 3D 모델로 적층한 피규어, 인체 모형 등 제품이 중점 전시됐다.

이는 적층제조 활성화의 걸림돌이었던 어려운 모델링 문제를 해결한 것으로 적층제조 대중화 및 산업화 확산에 기여할 것으로 기대되고 있다.

이번 TCT 아시아 전시회를 참관하면서 중국은 적층제조를 제조업의 맞춤형 대량생산에 적합하도록 자동화, 연속생산 등 기술을 중점 개발하고 있으며 치열한 경쟁을 펼치고 있음을 느낄 수 있었다. 특히 딥시크를 낳은 글로벌 AI 강국답게 적층제조 생산성 향상을 위해 AI를 자체적으로 개발해 적극 활용하고 있는 점도 주목할 만 했다.

Bambu Lab이 혁신적인 장비와 플랫폼을 시장에 내놓아 제조 스타트업이 활성화 된 것과 같이 적층제조가 양산화 기술로 자리매김하면 수많은 사업 기회가 생길 것이다. 우리나라는 이러한 흐름에 맞춰 어떠한 준비가 돼 있는지를 고민해야할 시점이다.

현재 우리나라는 단지 싸다는 이유로 중국에 설계 데이터를 보내고 적층제조 출력물을 받는데 익숙해져 있고, 학교에서는 안전을 이유로 미래 인재들이 장비를 접하기도 힘들다. 이런저런 이유 때문에 양산 시스템을 그대로 들여와 제품을 만들다 한들 축적된 기술력이 부족해 제조 경쟁력이 있을지 의문이다.

따라서 우리도 맞춤형 대량생산시대에 대비한 적층제조 시스템을 구축해 첨단제조 기술력을 확보하고 이러한 시스템에 필요한 AI, 공정 자동화 기술에도 지속 투자할 필요가 있다. 최근 정부가 산업 경쟁력 강화를 위해 적층제조와 AI 융합기술을 현장에서 검증하는 실증사업을 준비하고 있는 것으로 알려지고 있다.

내년 TCT 아시아는 6만㎡ 규모의 전시장으로 확장 이전 해 5월에 열린다. 올해는 우리나라에서 출품한 기업이 없었지만 향후 언젠가 중국 시장에서도 경쟁력을 갖춘 기업을 전시장에서 만날 수 있길 기대해 본다.

▲ TCT 아시아 2026 참관단이 유니온테크 상해 본사를 방문해 기념촬영에 응하고 있다.