혁신적인 스마트 제조 기술인 3D 프린팅이 전통적인 제조 패턴을 빠르게 변화시키고 있다. 중국도 3D프린팅 산업을 육성하기 위해 국가급 지원 정책을 빠르게 시행했으며, 관련 투자도 매년 늘리고 있다. 이제는 산업을 넘어, 소비, 서비스 등 사회 전방위적으로 영향을 미치고 있으며, 가장 활용이 높은 제조는 3D 프린팅 기술을 활용해 단순히 ‘Made in China’에서 ‘Intelligetly Made in China’ 변화를 꾀하고 있다.

 

중국, 3D 프린팅으로 전통적 제조 패턴의 혁신 시도

1980년대 발명된 이래 중국의 3D 프린팅 산업은 기술뿐만 아니라 소재, 적용 활용 등 폭넓게 발전하고 있다. 2023년 7월, 중국 아너(HONOR)는 접이식 휴대전화 Magic V을 출시했는데, 이 제품에 티타늄 합금 3D 프린팅 기술을 처음으로 적용했다. 티타늄 합금은 스테인리스 철강이나 알루미늄 합금에 비해 얇고 튼튼해 두께와 무게를 줄이고 강도를 높일 수 있어, 현재 애플, 삼성, OPPO, vivo 등도 차세대 제품에 티타늄 합금 기술을 도입하기 위해 속도를 내고 있다.

 

<중국 HONOR 휴대전화, 티타늄 합금 3D 프린팅 기술>

[자료: Honor Magic V2 출시 콘퍼런스]

 

3D 프린팅은 기존의 금형에 의존한 대량 생산에서 벗어나 ▲비용 감소, ▲공급망 효율화, ▲환경 보호 등의 효과를 기대할 수 있어 기업의 ESG 실현에도 활용된다. 궈위안(国元)증권에 따르면, 3D 프린팅은 전통 제조에 비해 복잡한 부품 제조에 필요한 개발 주기를 1/3로 단축하고, 재료 활용도를 5~10배 향상해 90% 이상까지 활용률을 높일 수 있다.

 

<카메라 제조 시 3D 프린팅과 기존 생산 공정 효율성 및 비용 비교>

(단위: 일, US$, 개, 년)

[자료: forerunner3d]

 

‘정책+자본’ 투입으로 중국 3D 프린팅 산업화 촉진

세계 기술 강국들은 3D 프린팅 기술을 미래 산업 발전의 새로운 성장 기반으로 육성하고 있다. 미국의 'America Makes', EU의 'Horizon 2020', 독일의 '인더스트리 4.0' 등에서는 모두 3D 프린팅을 국가 경쟁력을 높이고 미래에 대비해 시급히 발전시켜야 할 선진 제조기술에 포함했다.

 

한편 2022년 산업용 3D프린터 설치대 수 기준으로 보면, 미국이 33.0%로 1위, 그 뒤를 중국(11.5%), 독일(8.5%) 등이 차지했으며, 한국은 3.7%로 일본(8.2%), 이탈리아(4.7%)에 이어 세계 5위를 기록했다.

 

<2022년 전 세계 산업용 3D 프린터 설치 비율>

[자료: Wohlers 보고서]

 

중국은 전통 제조업의 개선과 고도화를 추진하고 '제조 강국' 전략을 실현하기 위해 2017년 12월 중국 공업정보화부, 발전개혁위원회 등 12개 부처가 공동으로 '국가 3D 프린팅 산업 발전 행동 계획(2017~2020)'을 발표했으며, 이를 기반으로 3D 프린팅 산업은 국가 발전 전략 수준으로 격상됐다. 2020년 이후부터 산업 정책이 집중적으로 도입되며, '중국 국가 경제 및 사회 발전 '14.5' 계획'을 비롯해 여러 산업의 '14.5 계획'에서 3D 프린팅이 강조됐으며 정책 방향이 지속해서 개선되고 있다.

 

<중국 3D 프린팅 주요산업 정책>

[자료: KOTRA 우한 무역관 정리]

 

현재 중국의 3D프린팅 산업은 도입 단계에서 성장 단계로 넘어갔고, 선진국과의 격차가 점차 줄어들며 산업 전반에 대한 적용 단계까지 진입했다. 우선 2009~2015년 사이 많은 산업용 3D 프린팅 특허가 만료돼 진입 장벽 및 비용이 적어지고, 금속 3D 프린팅의 상용화가 촉진됐다. 중국 내 특허 상황으로 볼 때, 3D 프린팅 관련 특허 출원 건수는 2014년부터 해마다 증가해 왔다. 또한, 최근 수년간 중국 3D프린팅 스타트업에 대한 벤처 캐피털 투자가 크게 늘고 있으며, 2023년에만 중국 내 38개 프로젝트 파이낸싱(PF) 프로젝트가 진행돼, 투자 규모는 73억3000만 위안 (약 10억4000만 달러)이 넘어 3D프린팅 분야 세계 금융 투자의 1/2을 차지했다. 한편, 자금 조달 측면에서 3D 프린팅 장비 및 응용 제조사가 여전히 주요 투자 대상이며 핵심 부품 역시 주목을 받기 시작했다.

 

<2019~2023년 중국 3D 프린팅 자금 조달 규모>

(단위: 억 위안)

[자료: 南极熊3D打印网]

 

<2023년 중국 3D 프린팅 주요 투자 분야>

(단위: %)

[자료: 南极熊3D打印网]

 

중국 3D프린팅산업연맹의 통계에 따르면, 2023년 중국의 3D 프린팅 산업 시장 규모는 410억 위안으로, 지난 5년(2019~2023년)간 연평균 복합 성장률(CAGR)은 27.1%를 기록해 세계 평균보다 약 10%p 더 높았다. 또한, 생성형 인공지능 생성 콘텐츠(AIGC)의 발전과 3D 프린팅 재료비 절감 등으로 민간 시장에서 3D 프린팅의 광범위한 확산이 촉진될 것으로 예상됨에 따라, 향후 수년간 중국의 3D 프린팅 시장은 빠른 성장 속도를 계속 보이며, 2027년에는 1000억 위안을 초과할 것으로 예상된다.

 

<2016~2026년 중국 3D프린팅 시장 규모 및 전망>

 (단위: 억 위안, %)

[자료: 중국 3D프린팅산업연맹, 赛迪顾问]

 

중국 3D 프린팅 산업의 다운스트림 수요 증가, 응용 분야 다양화

현재 전 세계 3D 프린팅 산업은 30년 이상의 발전 끝에 완전한 산업체인을 구축했다. 업스트림에는 원자재 및 부품(소프트웨어 포함) 등이 있으며, 미들스트림에는 장비 제조업체들이 주로 포함된다. 한편, 다운스트림의 산업 내 응용 단계에는 항공 우주, 자동차 산업, 의료 및 건강, 금형 제조, 문화 콘텐츠 및 기타 분야 등이 포함돼 있으며 다양한 분야로의 활용이 시도되고 있다.

 

<3D 프린팅 산업 체인>

[자료: Wohlers 협회]

 

중국 3D 프린팅 온라인 중개플랫폼(增材云) 통계에 따르면, 2023년 중국 3D 프린팅 다운스트림 시장에서 가장 큰 비중을 차지하는 영역은 항공우주(16.7%)였으며, 그 뒤를 이어 치과(15.5%) 자동차(14.5%) 가전(11.9%) 학술 연구(11.2%) 등이 차지했다.

 

<중국 3D 프린팅 주요 응용 분야 및 사례>

(단위: %)

[자료: KOTRA 우한 무역관 정리]

 

현재 중국에는 100대 이상의 3D 프린팅 장비를 보유하며, 제조 및 R&D 역량을 갖춘 기업들이 다수 있다. 예를 들어, 시안 항공우주 엔진 유한회사는 2023년 3월, 9000m² 규모의 부지에 100대의 3D 프린팅 및 제조 장비를 도입해 안정적으로 운영하고 있으며, 2025년에는 관련 장비를 추가 도입해 300대로 확대하고 지능형 3D 프린팅 제조가 가능한 '블랙 라이트 공장'을 설립할 계획이다.

 

<3D 프린팅 스마트 제조 블랙라이트 시안 공장>

[자료: 산시성 과학기술청]

 

중국 3D 프린팅 기업 현황

지역적으로 볼 때, 베이징-천진-허베이, 장강 삼각주 지역은 경제발전 및 지리적 이점 등을 앞세워 초기 3D 프린팅 산업의 발전을 주도했다. 화중 지역은 산시와 후베이를 중심으로 기술 개발에 중점으로 한 산업 육성 기반 구축에 노력했다. 한편 주강 삼각주 지역에서는 광저우, 선전 등에서 3D 프린팅 응용 서비스를 기반으로 산업이 성장했다.

 

현재 중국의 3D 프린팅 산업에는 1000개 이상의 기업이 있는 것으로 알려져 있으며, 이 중 3D 프린팅을 메인 사업으로 하는 상장 기업은 20개 이상으로 대표 기업으로는 BLT(铂力特), Shining 3D(先临三维), Farsoon(华曙高科) 등이 있다.

 

<중국 3D 프린팅 산업계>

[자료: 前瞻산업연구원]

 

특히, 중국 내 3D 프린팅 산업은 장비 제작과 프린팅 서비스가 주도하고 있으며, 기업 간의 경쟁 역시 이 2개 분야에 집중돼 있다. 中商산업연구소에 따르면, 중국 3D 프린팅 장비 시장에서 상위 5개 기업의 시장 점유율은 62%에 달하는데, 이 중 중국 기업은 1개(Lentai(联泰))이며, 나머지 4개는 모두 외자기업이다.

 

<중국 3D 프린팅 장비 시장의 경쟁 구도>

[자료: 中商산업연구원]

 

3D 프린팅용 원자재 분야에서 주요 중국 기업은 AVIMETAL(中航迈特), Purblett(铂力特), 유옌펀차이(有研粉材) 등이 있으며, 이들은 주로 금속, 비금속 분말 및 와이어 재료를 생산하고 있다. 한편, 시장 인지도가 높은 외국 브랜드로는 독일 EOS와 TLS TECHNIK 등이 있다.

 

<중국 대표 3D 프린팅 원재료 공급기업>

[자료: 中商산업연구원]

 

3D프린팅 산업의 분야별 협력 유망 분야

1) 핵심 하드웨어

3D 프린팅에 사용되는 핵심 하드웨어로는 광섬유 레이저와 검류계 시스템 등이 있으며, 이들 기기는 전체 3D 프린팅 장비 단가의 약 20~40%를 차지한다. 현재 중국은 저사양 장비는 일부 국산화에 성공했지만, 고급 응용 분야, 특히 고출력 광섬유 레이저의 국산화율은 15% 미만으로 시장 전체 수요의 85% 이상을 수입해야 하는 상황이다.

 

<중국의 레이저 시장 규모>

(단위: US$ 억)

[자료: 中商산업연구원]

<중국의 검류계 시스템 시장 규모>

(단위: US$ 억)

[자료: 中商산업연구원]

 

2) 소프트웨어

3D 프린팅 소프트웨어는 재료 준비부터 제조, 고장 점검, 온도 제어, 원격 모니터링, 디지털 모델링 제어, 데이터 피드백 및 통합 제어 등 전 과정에서 활용된다. 대다수 3D 프린팅 장비 제조사가 외부 소프트웨어를 사용함에 따라, 성능 향상은 소프트웨어 제공 업체에 달려 있다. 중국 시장에서는 주로 CAD를 사용하고 있으며, 제조사로는 Dassault(프랑스), SIEMENS(독일), PTC(미국), ZWSOFT(中望软件) 등이 있다. 현재 중국의 3D 프린팅 소프트웨어 개발은 다각화 추세를 보이고 있으며, CAD 기술의 향상은 물론, CAD, CAE, CAM 등을 통합한 소프트웨어가 개발되고 있다.

 

<2023년 중국 제조 CAD 소프트웨어 시장 경쟁 상황>

(단위: %)

[자료: IDC]

 

3) 금속 프린팅 재료

3D 프린팅에서 소재로 쓰이는 금속 분말은 완성품의 품질에 영향을 미치는 중요 요소이다. 재료 생산 및 검증 등의 문제로 인해 현재 중국 내 3D 프린팅에서는 주로 비금속 분말이 사용(61%)되고 있다. 내열성이 높은 합금 분말, 고강도/경량의 알루미늄 합금 및 마그네슘 합금 분말 등은 모두 수입에 의존하고 있다. 3D 프린팅된 제품의 성능에 대한 요구사항이 높아지면서 프린팅 재료에 대한 수요도 점점 다양해지고 있으며, 2028년에는 중국 3D 프린팅 재료의 시장 규모는 300억 위안을 넘어설 것으로 예상된다. 한국 기업은 화학 및 소재 분야의 경쟁력을 활용해 복합 합금, 복합수지, 고분자 재료 등의 연구·개발에 집중할 필요가 있다.

 

<3D 프린팅 소재 비율>

(단위: %)

[자료: 艾瑞咨询]

 

4) 3D 프린팅 장비 및 부품

2023년 중국으로 수입된 3D 프린팅 장비 대수는 6456대, 총금액은 4억6300만 위안이었다. 그중 가장 많이 수입된 장비는 플라스틱이나 고무 소재용 3D프린팅 장비로 6262대가 수입됐다. 또한 수입 가격이 가장 비싼 장비는 석고, 시멘트, 세라믹 재료용 3D 프린팅 장비로 대당 평균 가격은 473만 위안에 달했다.

 

<2023년 중국의 3D프린터 수입 유형, 수량 및 금액>

(대, 만 위안, %)

[자료: CSDN]

 

중국이 주로 수입하는 3D 프린팅 장비는 중대형(250~1000mm) 사이즈로, 이 분야는 여전히 외국 브랜드가 우위를 점하고 있다. 다만, 소형 3D 프린팅 장비에서는 중국기업도 일정 수준 시장 경쟁력을 갖추고 있다. 한편, 한국 제품 중에는 Rokit Invivo 등 일부 3D 프린팅 장비가 중국 시장에서 인지도를 늘리며 판매되고 있다. 

 

시사점

‘산업 업그레이드’와 ‘디지털 전환’에 대한 중국 정부의 높은 관심은 스마트 제조 분야에서 3D 프린팅이 확산할 수 있게 하는 촉진제가 됐고, 이를 기반으로 3D 프린팅 관련 중국 기업들도 빠르게 성장했다. 3D 프린팅 기술도 단순 샘플 제작에서 직접/대량 생산으로 발전했으며, 효율성, 비용, 생산 주기 등에서 전통적인 CNC(Computer Numerical Control) 공정과 비교했을 때보다 높은 경쟁력을 갖춰 나가고 있다.

 

또한, 3D 프린팅 기술은 글로벌 공급망에도 변화를 불러오고 있다. 3D 프린팅을 통해 원료-장비-후가공 등 금형 없이도 부품을 제작할 수 있다. 이를 통해 제조 단계에서의 유연성, 소재 및 부품의 활용도를 향상하고 공급 단계를 줄여 글로벌 공급망 안정에 기여하고 있다.

 

중국은 세계 최대 제조 강국으로서 'Made in China'에서 'Intelligently Made in China'로의 전환을 가속화하고 있다. 이를 위한 3D 프린팅 기술 투자 및 응용 역시 매우 활발하게 이뤄지고 있다. 한국 3D 프린팅 관련 기업은 급변하는 중국 스마트 제조 산업의 발전 동향에 관심을 두고, 중국 산업 업그레이드에서 파생되는 새로운 비즈니스 기회를 최대한 포착해야 할 것이다.

 

중국 3D 프린팅 장비 R사 관계자에 따르면 "새로운 제조 기술로서 3D 프린팅의 산업 적용이 빠른 이유는 3D 프린팅만의 응용 가치가 명확하다는 점과 3D 프린팅 기술이 실제 생산에 적용하기 비교적 쉽다는 점이다. 따라서 사용자에게는 3D 프린터와 같은 하드웨어뿐만 아니라 응용 분야에 대한 솔루션과 노하우도 필요하다”라고 한다.

 

한편, 아직 중국에서의 3D 프린팅 장비 업체와 소재 업체들의 주된 고객은 기업이다. 하지만, 메타버스, 증강현실 등이 인기를 얻고, Z세대(90년~00년생)가 주요 소비자로 자리 잡으면서, 소비 측면에서 3D 프린팅은 ‘맞춤형 소비품 제작’이라는 새로운 비즈니스 기회를 맞고 있다. 아마존은 맞춤형 3D 프린팅을 위한 온라인 주문 솔루션을 준비하고 있으며, 알리바바(ALIBABA)와 JD도 맞춤형 소비품 제작을 준비하고 있다. 다품종소량생산, 수요 맞춤형 제작과 같은 분야에서의 3D프린팅에 대한 신규 수요 역시 주목해야 할 분야이다.

 

자료: forerunner3d, Wohlers Report, 南极熊3D打印网, 중국3D프린팅산업연맹, 赛迪顾问, 前瞻산업연구원, 中商산업연구원, IDC, 艾瑞咨询, CSDN, KOTRA 우한 무역관 자료 종합