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경제


3D프린팅의 미래를 위한 오늘의 과제

지난 5월에 열린 ‘서울포럼 2014’에서 배리 아이켄그린 UC버클리 경제학과 교수는 “3D프린팅이나 나노로봇 등이 19세기의 현미경, 20세기의 컴퓨터 같은 역할을 하게 될 것”이라며 “최근 이어지고 있는 생산 기술(tool) 발전에 주목해야 한다”고 조언했다.

 

최근 회자되고 있는 3D프린팅 가운데 우리의 3D프린팅의 현황과 과제에 대해 알아봤다.


3D프린터로 권총 드레스 등 제작


지난달 8일, 도쿄 남쪽 요코하마 시 카나가와현 경찰은 3D 프린터로 제작된 플라스틱 권총을 소지한 혐의로 요시모토 이무라(27세)씨를 체포했다.

 

일본에서 3D 프린팅 기술을 이용해 만든 불법 총기 소지 혐의로 체포된 것은 이 남성이 처음이다. 로이터 통신에 따르면 일본 경찰은 이무라가 인터넷에 ‘권총을 만들었다’며 스스로 올린 동영상을 보고 그를 체포했다.

 

그는 카와사키현의 한 대학에서 근무 중이었는데 일본 내에서 개인의 총기 소지는 엄격하게 법으로 금지되고 있다. 경찰은 이무라의 집을 수색한 끝에 5개의 권총을 더 찾아냈으며 이들 중 2개는 실탄 발사가 가능하다고 일본 언론은 보도했다.

 

반면, 스와로브스키가 3D 프린팅 기술을 크리스탈에 적용해 화제가 되고 있다. 크리스탈 가공 기술에 3D 프린팅 기술을 접합시켜 크리스탈 드레스를 제작한 것이다. 사진의 의상은 뉴욕 디자이너 브래들리 로덴버그 (Bradley Rothenberg)가 세계적인 3D 프린팅 회사인 쉐이프 웨이즈 (Shapeways)와 협업해 디자인한 제품이다.

 

모델인 린제이 엘링슨 (Lindsay Ellingson)의 몸을 사전에 3D 스캔하고, 3D 프린팅기술을 이용해 눈송이 모양의 기하학적인 세공 특성이 반영된 의상을 제작한 뒤 수백만 개의 스와로브스키 크리스탈을 이용해 반짝임이 살아 움직이는 듯한 란제리가 완성됐다 스와로브스키 담당자에 따르면 “크리스탈 제품의 생산과정에서 3D 프린팅 기술을 접목함에 있어 획득할 수 있는 이점이 신속한 프로토 타입의 생산 및 실제 제품화 과정에서 고객 이득이 달성 될 수 있는지를 면밀히 검토 중”이라고 한다.


제조의 민주화·창조적 지식물


그렇다면 3D프린팅이란 무엇일까? 3D 프린팅이란 어떠한 물체의 형상을 컴퓨터 프로그램으로 설계하거나 기존 제품의 형상을 3D 스캐너로 추출해 이 설계도면을 3D 프린터로 출력해 입체 형상을 얻는 것이다. 즉 제품이 만들어지는 기술로 3차원 입체도면만 있으면 인공장기, 최첨단 항공우주 부품까지도 제조가 가능하다. 일각에서는 3D 프린터를 이용한 총기제작 등 부정적 측면도 있지만 3D 프린터와 3D 프린팅 기술이 제3차 산업혁명을 일으킬 수 있다고 보는 시각이 현재로선 우세하다.

 

3D프린팅은 기존의 제조방식에 비해 다양한 장점을 지니고 있는데 실제 이탈리아의 자동차 제조사는 신차 차체의 시제품 개발 시 120일, 4만 달러가 소요되던 것을 3D프린터를 사용하여 20일, 3천 달러로 절감했다. 그만큼 그동안 대량생산으로 만들어진 기성품에 불만이었던 소비자가 자신의 아이디어와 필요를 반영한 제품을 직접 만들고 사용하는 일이 현실화된다. 이러한 셀프 제작을 즐기는 사람들이 온라인 또는 공용 제작공간에 모여 서로 소통하고 협업하면서 창의적 결과물을 만들어내는 새로운 문화의 탄생도 예고되고 있다.


이와 같은 변화에 대해 ‘와이어드’의 편집장이었던 크리스 앤더슨은 ‘제조의 민주화(Democratization of Production)’라고 표현했다. 이전에는 완성품으로 만들어진 실물 재화만이 경제적 가치를 지녔다면, 3D 프린팅 시대에는 개인의 아이디어와 상상력이 담긴 3D 설계도면, 디자인과 콘텐츠 등의 ‘창조적 지식물’도 거래가 가능해진다는 것이다. 그만큼 ‘가상재화’ 또한 부가가치 창출의 중요한 수단이 될 수 있는데 바로 이 부분이 우리 정부가 3D프린팅 산업의 육성에 주목해야 할 이유이기도 하다.


3D시장 급성장 추세, 미국 독일 선도


미국 컨설팅기업 홀러스어소시에이츠(Wohlers Associates)는 2013년 기준 세계 3D프린팅 시장의 점유율은 미국 77%, 독일 11%, 중국 2%, 한국 2%, 일본 등 기타 8%의 순이라고 분석했다. 또한 3D프린팅 시장의 규모는 2012년 22억 달러이지만, 향후 연평균 19.3%의 성장세를 기록하면서 2021년에는 108억 달러로 급성장할 것으로 예상했다. 3D 프린팅 시장 점유율에서 알 수 있듯이 미국이 전체 특허출원의 33.5%(1864건)을 차지하는 등 3D 프린팅 시장을 선도하고 있다. 현재 3D 프린팅 분야에 가장 공격적으로 투자하고 있는 국가는 미국과 중국이다.


미국은 ‘첨단 제조 파트너십(AMP)’에서 미국 제조업 부흥을 위한 10개 핵심 제조 기술 중 하나로 3D 프린팅 기술을 선정하고, 10억 달러 투자를 발표했다. 또한 3D프린팅 연구기관인 NAMI를 설립한데 다 7천만 달러를 들여 오하이오-웨스트버지니아에 3D프린팅 테크벨트를 건설했다. 중국은 ‘국가발전 연구계획’ 및 ‘2014년 국가과학기술 프로젝트 지침’에서 3D프린팅기술개발에 총 4천만 위안을 투자하고, 3D프린팅 혁신센터(R&D)를 10개 도시에 구축할 예정이다.


인재․ 법규 등 인프라 구축


미국ㆍ중국 등 세계 각국이 3D 프린팅 시장을 선점하기 위해 각고의 노력을 다하고 있는 가운데 한국의 3D 프린팅 기술은 세계 수준과는 격차가 있어 앞으로 집중적인 지원과 개발이 필요한 상황이다. 우리나라 3D프린팅 인프라는 1990년대 후반부터 대학·연구소·지역테크노파크(지역TP) 등을 중심으로 단발적으로 구축이 이뤄졌지만 대부분 교육 및 시제품 제작이 주목적이다.


따라서 미래형 제조혁신을 위해 산업전반에 활용할 수 있는 3D프린팅 기술 관련 인프라를 갖추는 것이 시급한 상황이다. 국내업체 중 독자적인 3D프린터 생산기술을 개발·보유한 기업은 인스텍(산업용 3D 금속 프린터)과 캐리마(플라스틱을 재료로 사용하는 3D 프린터 생산) 등 단 두 곳뿐이다. 2009년 국내 최초로 3D 프린터 Master를 개발한 캐리마는 지난 4월 Ev(이브)를 개발해 출시했다.

 

 캐리마 측은 “Ev는 손쉽게 사용하기 위해 제품전체의 구동방식을 단일화했다. 15인치 터치판넬을 적용함으로써 프린팅의 모든 정보를 한 번에 확인 할 수 있도록 한 것이다. 게다가 하드웨어 및 엔진을 업그레이드 하고 광학설계를 통해 정밀도를 높였으며, 빛의 손실을 최소화해 조형시간도 단축했다”며 기술력에 있어 자신감을 보였다.


한편 전문가들은 한국의 3D프린팅 소재부분 기술은 플라스틱과 일부 금속 소재에 국한돼 있어 집중개발이 시급한 실정하다고 입을 모은다. 한국의 3D 프린팅 산업 발전을 위해서는 정부 차원의 지원이 절실하다는 얘기다. 현재 한국의 3D프린팅 기술개발은 중소기업이 주축이다.


중소기업이 기술개발과 시장개척에서 동시에 성공하기란 거의 불가능한 한국의 현실을 감안한다면 정부 정책이 무엇보다 절실한 상황이라 할 수 있다. 또 국가경쟁력상 핵심·전략기술이나 중소기업의 선도적 기술에 대해서는 정부차원의 보호·보안대책이 시급하다. 이밖에 정부가 중소기업 친화적으로 R&D인력과 예산을 지원하는 한편 3D프린팅의 확산으로 예상되는 각종 역기능(무기류 제조, 저작권분쟁 등)을 예방하는 법규 마련도 필요한 상황이다. 다행히 우리 정부는 3D 프린팅 산업의 육성을 위해 기술경쟁력을 확보하기 위해 많은 노력을 쏟고 있다.


또 전문 인력 양성, 창업지원과 그 기반이 될 법·제도 개선 등 종합적인 노력을 기울일 계획이라고 밝히고 있다. 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원에 따르면 지난 2월 공모한 ‘3D프린팅 기술기반 제조혁신지원센터 구축 사업’에서 한국생산기술연구원이 최종 선정됐다.

 

제조혁신지원센터는 3D프린팅 기술을 기반으로 생산 제조 분야 혁신을 선도하고 신산업을 창출하기 위한 것인데, 제조혁신지원센터는 앞으로 ▲3D프린팅 제조혁신 기술 지원 ▲3D프린팅 통합지원 허브 역할 ▲체계적인 전문 인력 교육 시스템 구축 등에 나선다. 먼저 3D프린팅 제조혁신 기술 지원을 위해 공학설계 및 해석 역량에 기반을 둔 3D 디지털 데이터 디자인을 구축한다. 또 소재·제작스케일·정밀도 등을 고려한 산업 활용 3D프린터 장비 구축 및 활용도 추진한다. 사업화 지원을 위한 마감 처리, 후속연계 공정, 준양산 공정 지원에도 나선다.


특히 통합 허브 기능을 구현하기 위해 전국에 있는 인프라 보유기관의 데이터베이스(DB)를 구축하고 이들과 협력체계(MOU)를 갖춘다. 3D프린팅 인프라 및 기술지원 온라인 접수창구도 개설한다. 3D프린팅 분야 창의 인력 양성을 위한 체계적 전문인력 교육시스템도 갖춘다. 현장방문 체험과 홍보 프로그램도 운영할 예정이다.


이영수 생산기술연구원장은 “기존 대량생산에 편중된 제조업이 최근 3D프린터 등장으로 무금형 생산과 원격 제조, 맞춤형 소량생산 등이 가능해지면서 제조업의 패러다임이 바뀌고 있다”며 “국가 주력산업과 뿌리산업, IT·BT·NT·CT 융·복합 산업 등 산업 전반에 3D프린팅 공정기술 활용을 일반화하고 생산인프라 저변 확대를 통한 범용화를 선도하겠다”고 밝혔다.


다양한 SW콘텐츠 개발 및 육성 필요


한국의 3D프린팅 산업의 과제는 제작 속도의 단출(현재 20cm, 반나절 소요->수분~1시간), 재료의 다양화(플라스틱 중심에서 바이오, 나노 등), 정밀도 향상(현재 0.01~0.5mm ->나노 수준), 소프트웨어와 디자인 기술의 점유율 확대 등으로 요약할 수 있다.


맥킨지(McKinsey)는 3D프린팅이 2025년 경 3.2억 명의 글로벌 제조업 고용과 11조 달러의 글로벌 제조업 GDP를 창출할 것으로 전망했다. 그만큼 한국의 중소기업이 척박한 환경에서 개발한 3D프린팅 기술이 있다는 것은 매우 자랑스러운 일이다. 따라서 이 기술이 국가경쟁력을 확보하고 국부창출로 이어질 수 있도록 정부의 혁신적인 중소기업친화적 생태계조성이 이뤄져야 한다.

 

또 시장경쟁력인 3D프린팅의 각 요소기술 분야에 정부가 중소기업 친화적으로 R&D인력과 예산지원도 필요하다. 이미 경험적으로 봐왔듯이 중소기업의 기술이 인수합병, 해킹 등의 방법으로 해외기업이나 기업사냥꾼에게 넘겨지면 큰 경제적 손실로 이어지게 된다. 이에 기술유출 방지 및 보호 보안대책 마련과 보안관제서비스, 방지시스템 구축 지원 등의 사업에 대한 정책 및 예산의 확대도 필요한 상황이다.


‘창조적 지식물’의 생산에 있어 무엇보다 중요한 것이 소프트웨어(SW)의 역할이다. 3D 프린팅의 대중화를 위해서는 누구나 쉽게 개인의 아이디어와 상상력을 3D 콘텐츠로 생성할 수 있는 3D 모델링 SW와 기존 3D 콘텐츠를 편집·응용해 나만의 콘텐츠로 쉽게 변형시킬 수 있는 다양한 응용SW가 뒷받침돼야 한다. 이렇게 생성된 3D콘텐츠는 클라우드 환경 및 유통서비스와의 연계를 통해 온라인 거래가 가능해지게 한다. 결국 새로운 일자리와 고부가가치 창출의 수단으로 활용될 수 있는 만큼 정부의 세심한 관심이 보다 필요한 시점이다.


MeCONOMY June 2014




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