中 3D프린팅 생태계 구축, 양산 초점 속도·소재·품질 개선 진일보

◇연재순서

1) 전시회 총괄평가

2) 금속 적층제조 동향

3) 폴리머 적층제조 동향

4) DED(Directed Energy Deposition) 금속 적층제조 동향

5) 적층제조 신기술 동향

최근 만나는 국내 및 해외 적층제조(AM) 산업에 종사하고 있는 지인들과 오랜만에 만나면 빠지지 않는 화두가 ‘중국의 성장세’이다. 중국의 AM 산업의 규모는 8조원 수준이라고 알려져있는데, 어림잡아 비교해 보아도 대한민국의 40배에 육박하는 수준이다.

중국 AM 업계는 기존 카피캣(Copycat)의 오명을 벗어나, 국가차원의 탄탄한 민간지원과 다양한 내수를 바탕으로 치열한 경쟁을 발판삼아 10여년간 내실을 다지고 뛰어난 회사들이 자국 시장을 넘어 글로벌로 진출하고 있다. 특히 Wohlers report에서도 볼 수 있듯이, 중국 금속 3D프린터 제조사 중, HBD는 단번에 4위권 이내로 약진하고 있다.

거시적인 산업의 관점에서 이번 ‘TCT 아시아 2024’ 전시회의 특징을 살펴보면 △늘어난 400여개의 출품기업과 소재·부품·장비 모든 산업이 자생적인 궤도에 올라왔다는 점 △전시장에 출품한 기업들은 대부분 ‘대량 양산(Mass Production)’에 집중되어 있다는 점 △금속 3D프린팅과 관련 어플리케이션이 전체 전시장 분위기를 리드했다는 점 등이다.

▲ 중국 금속 적층제조 업체들은 모두 대형 부품을 양산화할 수 있다는 점을 중점 홍보했다.

전시 기업과 전시물, 전시 기업과의 대화를 충분히 나누기에 전시기간이 짧다고 느껴질 정도로 볼거리가 많았고, 상대적으로 비(非)금속 3D프린팅 역시도 진화를 거듭하고 있음을 느낄 수 있었다.

전반적으로 폴리머 3D프린팅 시장 역시 재료물성이 좋아지고 가용 재료가 확장되고 있으며 출력 속도와 안정성이 빠르게 개선되고 있음을 느낄 수 있었다.

글로벌 기업인 바스프(BASF)를 필두로 중국 eSUN, JAMGHE 등 광경화수지, 필라멘트 제조사들도 뛰어난 물성과 개선된 성능의 재료들을 선보였다.

▲ 바스프는 가격경쟁력이 우수하고 대형 적층이 가능해 수요가 늘고 있는 적층제조용 고기능 펠릿 소재를 소개했다.

관련 AM 부품 분야에서도 JPT, Raycus Laser, Baochenxin Laser, Xtron Laser, Anshan Precision, Timing Precision Control 등 현지 제조사들이 출품해 레이저, 갈바노미터, 레이져헤드, 광학계 부품 등 다양한 제품에 대한 활발한 홍보 활동을 펼쳤다.

또 이번 전시회에서 느낄 수 있던 것은 컨슈머(Consumer) 산업에서 AM이 다시 폭발적인 성장세를 보이고 있다는 점이다. Chuangxiang 3D, ZD Cube와 같은 회사는 Multi-Color FDM 헤드모듈을 선보였으며, 고속 FDM 프린팅이 보급형 시장에서 주목받았다. 국내에서도 고속, 고정밀, 검증된 안정성으로 꽤나 입소문을 타고 있는 밤부랩(BambuLab)은 처음으로 이번 전시회에 출품했고 엄청난 관심을 모았다.

▲ 중국의 필라멘트 제조사인 eSUN은 컨슈머 시장을 리드하고 있다.

고속·멀티 3D프린팅 컨슈머 시장 견인, 정밀·대형 세라믹 3D프린팅 눈길

BMF社, 커넥터·미세유체칩 등 마이크로 초정밀 구조체 준양산 대응

참가업체 중 유일하게 마이크로스케일(Micro Scale)의 고분해능(2~25㎛) DLP 프린팅 솔루션을 선보인 BMF社 역시 기존의 랩실 스케일을 넘어 산업계에서 요구하는 준양산에 대응하고자 하는 움직임이 돋보였다.

WS(Water Soluble) 레진의 사출몰딩 적용 등의 움직임은 몇 해 전부터 DLP/SLA 계열의 장비 제조사에서 번번이 시도되어왔지만, 수 마이크론 스케일의 작고 미세한 어플리케이션을 타겟으로 하는 마이크로스케일 장비에서 시도하는 일은 이례적이다.

특히 커넥터나 소켓, 미세유체칩과 같은 어플리케이션에서의 양산성을 요구해왔던 DLP 유저들의 많은 관심이 집중되었다. PμSL(Projectioon Micro Stereolithogrraphy) 기술로 최대 2㎛의 고분해능, 고정밀성을 확보한 BMF 장비는 2㎛-10㎛, 10㎛-25㎛ 동시출력이 가능한 멀티헤드 장비를 출시했으며, 실리콘옥시카바이드(SiOC), 세라믹 및 의료용 신소재 등을 출시하며 관련 분야 고도화에 앞장서고 있었다.

마이크로스케일 프린팅은 기존의 AM 기술과 달리 장비 자체의 출력 안정성이 높아야 하고, 구동부의 미세한 컨트롤과 출력공정 중 레진의 압력, 온도, 습도 및 리코터의 평탄도와 렌즈의 품질과 정렬 등 다양한 주변조건이 최적화된 조건을 갖추고 있어야 고품질의 제품을 만들 수 있기 때문에 비교 가능한 대안기술을 찾기가 어렵다.

국내 시장에서도 당사를 통하여 마이크로 니들(Micro Needle), 미세유체(Micro Fluidics) 및 초소형 고정밀 출력의뢰를 통하여 양산용 패턴 제작 후 직접 도입 설치사례가 늘어나고 있어 관련 산업의 성장이 필연적임을 다시금 느낄 수 있었다.

▲ 마이크로스케일(Micro Scale)의 고분해능(2~25㎛) DLP 프린팅 솔루션을 선보인 BMF社는 성냥개비 머리보다 작은 부품을 준양산할 수 있음을 중점 홍보했다.

이 외에도 많은 세라믹 3D프린팅 솔루션 중, CERAWEI와 같은 기업은 고품질로 정밀하고 초대형을 아우르는 폭넓은 3D프린팅 솔루션과 중국내 납품 실적을 가지고 있어 오히려 북미, 유럽 시장보다 한수 위가 아닐까 싶을 정도의 느낌이 들었다.

이번 TCT 아시아는 한마디로 중국 AM 시장의 현재와 잠재성을 느낄 수 있는 좋은 경험이었다. 한 개의 산업을 타이틀로 전시회를 꾸릴 때 필요한 요소인 소재·부품·장비·서비스 등 생태계가 고르게 분포되어 있었다.

이것은 중국 내수 시장이 자생적으로 발전할 수 있는 토양 역할을 한다. 그 안에서 경쟁과 도태가 반복적으로 일어나며 적자생존한 기업들은 또 성장을 거듭하고 있음을 여지없이 느낄 수 있었다.

글로벌 AM 시장을 선도하는 유럽, 북미, 중국 등은 활발한 내수시장과 산업생태계를 토대로 성장을 거듭하고 있다. 세계 시장에서 ‘K-적층제조’가 주목받기 위해 필요한 차별화 전략을 수요·공급기업의 협업을 통해 도출하고, 제조업 강국의 위치를 이어나가는데 필요한 AM 생태계가 하루빨리 구축되길 바란다.