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3D 프린팅, 방산에 주요 기술로 등장

  • 트렌드
  • 미국
  • 시카고무역관 배성봉
  • 2022-05-02

미 국방부, 3D 프린팅 기술 도입 적극적

필수 부품들 3D 프린팅을 통해 수급

3D 프린팅 기술이 미국의 주요 방산기술로 떠오르고 있다. 적층 제조(Additive Manufacturing)로도 불리는 이 기술은 과거 프로토타입 제품을 만드는 수준에서 이제는 군사 막사까지 건설할 수 있을 정도로 발전했다.


미 국방부, 3D 프린팅 도입 적극적


3D 프린팅은 신속하고 정확한 기술력과 저렴한 가격으로 다양한 모형의 제품 제조가 가능하다. 전통적 제조공법으로 만들어진 부품과 비교해도 손색이 없다. 재료와 부품을 동시에 만들 수 있어 생산도 신속하다. 기존에는 만들 수 없던 기하학적 모양의 부품도 만들 수 있으며, 필요에 따라서는 기존 부품에서 다른 모양을 덧입힐 수도 있다.


이러한 3D 프린팅의 많은 이점 때문에 미국 바이든 정부도 제조산업 내 3D 프린팅의 활용 방안을 강구하고 있다. 바이든 대통령의 2021년 미국 공급망에 대한 행정명령에 따라 미 국방부는 지난 2월 국방 공급망에 대한 공급망 평가 결과 보고서를 발표했는데, 3D 프린팅을 미군의 임무 수행에 필요한 핵심 산업으로 강조했다.


<미 국방부3D 프린터 활용 장점>

국방시스템 현대화

재료 준비 및 효율성 향상

국방 혁신

기하학적 형태의 제품 제조

부품 최소화

신속한 데모버전 제조

부품 노후화 최소화

물류 작업 최소화

신속한 작업지원

기존 시스템 활용도 향상 및 비용 절감

군 교육 및 취업 지원

전투력 향상

[자료: 미국 국방부]


이미 미국 국방부는 공급망 평가 결과 발표에 앞서 작년 1월과 6월 제조 프로세스에 대한 국가 표준을 설정하기 위해 미국 최초의 적층 제조 전략을 발표한 바 있다. 작년 1월에는 5가지의 적층 제조 전략(Department of Defense Additive Manufacturing Strategy)을 발표했으며 6월에는 3D 프린팅 정책과 관련해 국방부의 역할과 책임에 관한 내용의 보고서(USE OF ADDITIVE MANUFACTURING IN THE DOD)를 발표했다. 적층 제조 기술의 뚜렷한 제조 프로세스를 미국 국방부가 확보하고 군대 및 군 기관의 현대화를 모색하는 것이 주요 목적이다. 미국 국방부는 궁극적으로는 비교적 쉽게 무엇이든 만들어 낼 수 있는 3D 프린팅 산업을 국가적으로 보호하고 발전시키고자 한다.


<미 국방부 5가지 적층 제조 전략>

- 국방부 및 산업 내 적층 제조 도입

- 연방 항공국(Federal Aviation Administration) 등 미국 연방 행정부 내 적층 제조기술 도입 활성화

- 기업 및 민관 협력 관계 구축. 적층 제조를 통한 미국의 글로벌 제조 경쟁력 향상 촉진

- 교육 및 모범사례 공유를 통한 국방부 인적자원 숙련

- 국방부 및 공급망 내 적층 제조 기술 보안 확보

[자료: 미국 국방부]


현재 미국 국방부는 민·군 기술협력을 통해 적층 제조 활용 계획과 세부적인 기술 지침을 개발하고 있다. 적층 제조 기술을 지속적이고 광범위하게 사용하기 위해서는 업계의 지식, 도구, 민간 부문 경험이 필요하다. 이에, 미 국방부는 산업의 요구사항 및 기업의 의견을 적극적으로 수용하고 있다. 미 항공우주국(NASA), 에너지부(DOE), 연방항공청(FAA), 상무부(DOC) 등 정부 기관과의 협력 방안도 모색한다.


<미 국방부 3D 프린팅 관련 파트너십 기관 및 협회>

- America Makes(미국 국방부 설립)

- Manufacturing Times Digital(MxD)

- Lightweight Innovations for Tomorrow(LIFT)

- NextFlex

- Advanced Fibers and Textiles

- Regenerative Manufacturing

- Advanced Robotics

- Integrated Photonics

- NDIA Manufacturing Division

- Additive Manufacturing for Maintenance Operations

[자료: KOTRA 시카고 무역관 자료 정리]


미군 3D 프린팅 도입 현황

Forbes에 따르면, 미군은 최근 공급망 교란 사태의 대응책으로 필수 부품들을 3D 프린팅을 통해 조달하는 것으로 알려졌다. 기존 제조사들의 부품 출고 지연, 원자재의 항만 적체, 반도체칩 부족 등이 미군에도 큰 영향을 미쳤다. 안전한 공급망을 운영하는 것은 군사 작전에서 중요하기 때문이다.

미군의 3D 프린팅의 활용 역사는 공급망 교란 발생 전부터 도입됐다. 미국 국방부는 지난해 모든 군 부서에서 3D 프린팅 관련 자금을 지원했으며 기술 및 응용 프로그램 사용법을 교육하는 등의 적층 제조 전략을 수립했다. 현재 군인들의 각종 장비를 포함해 항공기 엔진, 탱크, 잠수함 등의 부품을 3D 프린팅을 통해 공수하고 있다. 대표적인 로 2020년 미 육군은 캔자스 위치타 주립 대학과 협력해 블랙호크 헬리콥터의 부품을 3D 프린터로 수급할 수 있게 됐다. 지난해 8월에는 Icon사와 텍사스 군부가 협력해 군사 훈련 막사를 건축했다.

2021년에는 군용 지상 차량 부품을 제조하기 위한 세계 최대 금속 프린터를 주문했다. 조인트리스 헐(Jointless Hull)로 불리는 해당 프로젝트는 3D 프린터 제작에만 14개월이 소요될 것으로 예상된다. 방위 산업에서 미국의 경쟁력을 향상시키기 위해 설립된 비영리 단체인 ASTRO America를 비롯, Ingersoll Machine Tool, Siemens, MELD Manufacturing 등 민간기업과 협력한다. 

미국 해군은 2020년 군수물품 조달비용 중 약 2억5000만 달러를 감축하는 것을 목표로 7개 연구개발(R&D) 프로그램을 가동했으며, 3D 프린팅을 활용한 주요 부품 제조기술 확보에 주력할 것으로 전망된다. 또한 증가하는 잠수함 부품 수요를 기존 공급업체로부터 충분히 조달할 수 없게 되자 24시간 금속 부품을 인쇄할 수 있는 3D 프린팅 회사와 파트너십을 맺어 공급을 늘릴 계획을 최근 발표했다. 그 외에도 이미 미국 해군연구소(U.S. Naval Research Laboratory)를 통해 작년 3D 프린터로 군함용 안테나를 생산한 바 있다. 임무 수행 중 안테나가 고장이 나면 부품 제조에만 몇 주가 소요되는데 이러한 3D 프린팅 기술을 통해 소요 시간을 단축했다. 이 밖에도 3D 프린팅을 통해 잠수함 선체를 제작하고 있다.

미국 해병대도 차량 금속 핸들을 제거할 수 있는 장치 개발에 3D 프린팅을 활용했다. 차량 금속 핸들 제거장치 개발은 간단해 보이지만 일반적으로 스티어링 휠을 교체하기 위해 차량 사용이 25일 정도 불가한데, 이 때문에 3D 프린팅으로 개발한 장치를 활용하면 실시간으로 수리가 가능한 것으로 알려졌다. 최근에는 다연장 로켓 발사기를 은폐할 수 있는 규모의 콘크리트 벙커를 3D 프린터로 36시간 만에 만들 수 있는 기술을 확보한 것으로 알려졌다.

한편, 미국 보훈처는 3D 프린팅 전염병 PPE, 맞춤형 보철물, 치과 도구 등을 생산하고 있다.

시사점

제4차 산업혁명의 물결로 스마트기술들이 산업 곳곳에 등장하면서 스마트건설, 부품 제조 분야에도 스마트한 제조공법 도입에 관심이 높으며 이미 미국을 포함한 유럽 등 선진국 건설 현장에선 3D프린팅 기술로 지은 주택들이 등장하고 있다. 3D      서 미국은 국가적으로 3D 프린팅 기술 지침을 만들고 국방부를 중심으로 산업 주요 플레이어들과 적극적인 협력관계를 구축해 나가고 있다.


미국 현지 컨설턴트 담당자는 KOTRA 시카고 무역관과의 인터뷰에서 “미국 육군이 호주 3D 프린터 제조기업 WarpSPEED의 3D 프린터를 구매하는 등 기술력을 인정받은 3D 프린터 도입에 적극적이다”고 현지 상황을 전했다.



자료: Whitehouse, U.S. Deparment of Defense, CRS , thomasnet, Robotics and autmation, 3D printing Industry, Nationalinterst, Defensenews, Forecast3d, VAH, Icon, 3D Navtives, Forbes, Federalnewsnetwork, Additive Manufacturing Supply Chaingamechanger, KOTRA 시카고 무역관 자료 종합

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