[3D 프린팅] 새로운 4차 산업 혁명을 이끌 수 있을 것인가?

3D 프린팅에 대한 기대

많은 연구기관에서는 4차 산업혁명을 이끌 차세대 요소로 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 블록체인(Blockchain) 등의 기술과 더불어 3D 프린팅 기술을 언급하고 있습니다. 3D 프린팅 기술은 미래 산업의 패러다임을 변화시킬 파괴적인 기술입니다. 특히 기존의 낙후된 제조 가공 산업분야에서 산업구조의 고도화를 위한 파괴적 산업 경제를 이끌 중요한 기술의 하나로 혁신적 기술로 알려져 있습니다.

 

세계 지식 재산 기구 (World Intellectual Property Organization)에서는 역사상 가장 혁신적인 기술로 비행기, 항생제, 반도체를 꼽았으며 최근의 혁신적인 기술로는 나노기술, 로봇기술과 더불어 3D 프린팅 기술을 예로 들었습니다. 

 

3D 프린팅이 다양한 분야에서 응용되고 있으며 보고서에 따르면 가장 많이 활용되고 있는 분야는 산업기계분야(17.5%), 뒤를 이어 소비재(16.6%), 자동차 부품(16.1%), 항공분야(14.8%)라고 합니다. 

3D 프린팅에 기술의 정의

3D 프린팅 기술은 설계 데이터에 따라 액체. 파우더 형태의 폴리머 (수지) 등의 재료를 가공 및 적층 방식으로 쌓아 올려 3D 형상의 조형물을 제어하는 장비를 통해 레이저와 파우더 재료를 활용하여 신속 조형하는 기술입니다. 기술적 의미는 Rapid Prototyping(RP)에서 유래되었다고 합니다.

 

3D 프린팅은 전통적인 제조방시과 대조되는 개념으로 더한다는 의미를 가지고 있습니다. 따라서, 3D 프린팅은 필요한 부분을 쌓아서 만든다는 의미에서 Additive Manufacturing (AM)이라고 불리며 전통적인 제조 방식은 둥근 모양의 물체를 깎아내면서 만든다는 의미에서 Subtractive Manufacturing(SM)이라고 불립니다. 3D 프린팅이란 3D 디지털 데이터와 형태의 재료를 활용하여 입체물을 프린팅 하듯 제조하는 기술입니다. 

3D 프린팅의 3단계 진화 

Berman에 따름면 3D 프린팅은 3단계에 걸쳐서 진화하였다고 하였습니다.

1단계 : 3D 프린팅 기술을 활용하여 건축가나 제품 디자이너들이 새로운 디자인의 초안이나 Mokcup을 만드는데 활용 

2단계: 테스트 마케팅을 위한 제품 개발용으로 많이 활용되었습니다. 다양한 프로토타입을 쉽게 만들어 시장 진입을 위한 테스트 마켓을 보다 쉽게 할 수 있게 하였습니다.

3 단계 : 최종소비가 3D 프린터를 소유하고 활용하는 단계입니다. 3D 프린팅을 통해 생산과 소비의 획기적인 변화를 만들어 가고 있습니다. 

 

3D 프린팅의 파괴적 효과 

● Mckinsey & Company는 3D 프린팅 기술을 산업 근간을 뒤흔드는 와해성 (Disruptive Technology)중 하나로 지목하였습니다. 또한 이 기술을 통해 사회. 경제 전반에 미치는 경제적 효과는 총 550억 달러로 추정하고 있습니다. ARK Investment는 2025년까지 1200억 불로 예측하고 있습니다. 

 

● 3D 프린팅 기술은 와해성 기술의 기본적 특성이외에도 일자리에 대한 감소, 직종 감소에 대한 막연한 불안감을 발생시켰으나, 기존 직종이 변화된 비즈니스 모델 변화로 인하여 3D 프린팅으로 직종이 이동할 것으로 예상되고 있으며 미국의 경우는 최근 중국과의 무역 분쟁 등으로 인하여 3D 프린팅을 자국 내 산업에 적극 활용함으로써 미국 내 일자리 창출에 기여할 것으로 보고 있습니다. 

 

● 3D 프린팅 기술의 등장에 따른 불안감은 점차 상쇄되고 산업의 재편과 혁신의 발판으로 이해되고 있으며, 국가 전략화, 기업의 혁신매개로 재평가되고 있는 상황입니다. 

 

3D 프린팅의 영향 

3D 프린팅 vs. 전통적인 제조

	3D 프린팅	전통적인 제조
고정 설비비	고정 설비비가 거의 없음	고정 설비비를 모든 생산품에 분배
생산비	단위당 비용이 규모와 연동되지 않음 대량생산의 필요성이 없음	규모의 경제로 인하여 생산량이 늘수록 단가가 낮아짐
디자인 요구	디자인에 대한 요구가 적음	생산을 위한 디자인의 한계로 제한되어 있음
생산속도	프린트의 속도에 영향. 병렬 처리가능	생산 처리시 병목 현상등으로 인해 생산속도에 영향
납품속도	현재 생산으로 인해 빠른 납품	생산지에서 생산 후 이동으로 시간 소요
구매	구매의 복잡성이 줄어 듬.	구매를 위한 많은 부품이 수요 필요
자재	최적의 자재만 사용	다양한 자재가 필요
재료사용	과다 사용이 줄고 리사이클이 가능	과다 사용 및 낭비 요소 존재
브랜드 이미지	인지와 신뢰를 구축	글로벌한 브랜드가 필요

 

3D 프린팅에 대한 긍정론과 비관론

3D 프린팅 긍정론

1. 디자이너는 3D 프린팅을 통해 저비용으로 Prototype생산이 가능하며 시장에 빠르게 반응할 수 있습니다.

2. 제조업자들은 전통적인 방식의 조립과정이 없이 한번 최종 생산품을 만들어 낼 수 있어 제조업의 파괴적 혁신을 만들어 내고 있습니다.

3. 3D프린팅을 통해 소비자들은 자신이 필요한 것을 직접 생산할 수 있게 되었습니다.

4. 고객의 요구에 따라 언제든지 변형이 가능한 맞춤형 생산이 가능하게 되었습니다.

5. 비용의 증가없이 디자인의 복잡성을 증대할 수 있으며 디자인과 제품의 성능을 크게 향상할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

6. 제조하고자 하는 제품의 복잡성이나 형태와 비교적 무관하게 비용이 일정하게 발생합니다.

 

3D 프린팅 비관론

1. 전통적인 제조업이 가지는 잇점이 여전히 존재하고 있다.

2. 현재 제조업이 운영되고 있는 공급망의 변화가 쉽게 일어나기 어렵다.

3. 반도체에서 적용된 Moore's law가 적용되기 힘들며 기술적 성장에는 한계가 존재한다.

4. 현재 논란이 되는 건강 및 안정의 문제, 법적 및 사회적 문제 등이 존재하고 있다. 

 

 

 

 

 

출처:

정병규, 남서울대학교 교수 <3D 프린팅: 새로운 산업인가>

이민경, 글로벌 3D 프린팅 소재의 표준기술 및 시장 동향

한국교육기술대학교 산학 협력단, 건축물대상3D프린팅장비및설계기술개발기획