3D프린터 기술 현황 및 시장 전망

- 2015년 중국 시장 규모 100억 위안에 달할 것으로 예측 -

 

 

 

□ 3D 프린터란?

 

 ○ 정의 및 원리

  - ‘3D프린터’는 일반적인 명칭으로 쾌속조형(Rapid Prototyping Manufacturing) 기술, 적층가공 AM(Additive Manufacturing)으로도 불림.

  - 컴퓨터로 디자인한 3D모듈을 평면으로 분해한 후 3D 프린터가 인쇄 대상을 절편모양으로 한 층씩 쌓아 올리며 형성하는 원리를 응용한 것임.

 

 ○ 전통 제조업과의 차별성

  - 3D 프린터는 전통적인 제조업의 RM(Reduce Manufacturing)과 달리 ‘플러스 원칙’에 따라 컴퓨터 내의 디자인을 직접 생산함.

  - 부품, 제품이 직접 제조되기 때문에 절삭기, 바이스, 선반 등 공구가 필요없음.

  - 3D 프린터 기술의 강점은 디자인과 제조를 통일해 생산 비용의 약 50%, 가공 소요시간의 약 70%를 단축시킴.

 

□ 3D프린터 기술 현황

 

 ○ 시장 규모

  - 모바일 인터넷 등 정보기술, 나노미터 기술, 신소재, 신재생에너지 등 과학기술의 신속한 발전과 응용이 확대됨에 따라 인공지능, 디지털 제조, 공업용 로봇 등은 3D프린터의 기술 현대화에 큰 공헌을 했으며 3D프린터산업을 활성화시킴.

  - 2010년 전 세계 3D프린터 설비 시장 규모는 13억2500만 달러로 그 중 서비스 수입은 6억5100만 달러에 달함.

  - 2011년 전 세계 3D프린터 기술 직접 생산액은 17억1400만 달러로, 연간 성장률은 29.1%에 달함.

  - 제조업 분야에서 국제적 권위를 자랑하는 '2012년 WOHLERS 보고서'에 따르면, 2011년 기준 공업용 3D프린터는 세계적으로 총 4만9000대가 판매됐으며, 약 75%가 미국에서 제조됐고, 이스라엘과 유럽에서 각각 9.3%, 10.2%가 생산됨.

  - 중국에서 생산된 설비 비중은 3.6%에 불과한데, 이는 일본과 비슷한 수준임. 공업용3D 프린터 판매 가격은 일반적으로 40만~50만 위안 정도이며, 100만 위안 이상 가격도 존재함.

  - 화중과학기술대학(華中科技大學) 스위성(史玉升) 박사 등 연구팀은 십여 년의 연구를 통해 세계 최대의 3D프린터를 개발함. 이 3D프린터의 가공 가능 부품크기는 최대 1.2m에 달함. 이론적으로 크기가 1.2m보다 작은 부품(높이제한 없음)은 모두 해당 프린터를 통해 인쇄가 가능함. 이 설비는 국내외 200여 개 업체가 사용하며, 가격은 몇 십만 위안에서 200만 위안 사이임.

  - 동시에 일반 3D프린터시장도 빠르게 발전함. 중국 내 베이징 타이얼스다이(太爾時代) 기업에서 생산한 개인용 3D프린터는 2010년 한 해 세계적으로 200대 판매에 그침. 그러나 2012년 판매량이 3000대까지 증가했으며 가격 역시 1만 위안 선으로 저렴함.

  - 2015년, 중국 3D프린터시장 규모는 100억 위안에 달할 것으로 예측되며 미국을 넘어 세계에서 가장 규모가 큰 시장이 될 것으로 예측됨.

 

 ○ 중국 기술 및 산업 현황

  - 세계적 관점에서 중국 3D프린터시장은 핵심기술과 자재 부문 지원 부족으로 산업 규모가 작은 편에 속함.

  - 2011년 중국 3D 설비 보유량은 세계 전체의 8.6%에 불과해 해당 기술의 중국 내 응용이 더디며 미국, 유럽 등에 비해 산업환경이 열악함. 그러나 기술 및 설비가 지속적으로 개선됨에 따라, 중국 3D프린터 시장은 양호한 발전 추세를 보임.

  - 또한 점진적으로 상품화되고 있으며 제품 설계, 쾌속조형생산, 주조, 의료 등 방면에서 기술 설비의 응용이 늘어나고 있음.

 

 ○ 3D산업 발전 경과

  - 3D프린터 기술은 1984년에 최초로 개발이 시작돼 1986년 세계 최초 3D 프린터가 출시됨.

  - 3D프린터 기술이 상업화된 것은 최근 몇 년 사이임. 미국 정부는 인공지능, 3D프린터, 로봇을 미국 제조업 부흥의 3대 중심 산업으로 지정함. 특히 3D프린터산업은 가장 먼저 미국 정부의 지원을 받음.

  - 중국 공업정보화부는 3D프린터 기술 로드맵과 중장기적 발전 전략을 수립해 3D프린트 기술 규범 및 표준, 3D프린터산업 발전 전문 재정정책 등을 연구하고 있음.

 

 ○ 산업 발전에 존재하는 문제점 및 장애요소

  - 3D프린터의 소모품으로는 플라스틱, 고무, 금속, 분말, 나일론, 박막, 수지, 파라핀, 석고, 나일론 실, 티타늄합금, 도자기 등 다양함. 현재 3D 프린터 기술의 발전을 제약하는 것은 기술이 아니라 자재임.

  - 3D프린터 자재 원가 가운데 가장 큰 비중을 차지하는 것은 일반 기초자재임. 공업 부문에서의 응용이 어려우며, 특히 대형 금속구조부품이 가장 어려운 부분임. 금속 가운데 3D프린터에 광범위하게 사용되는 티타늄, 알루미늄, 스테인리스를 예로 들면 일반 금속자재보다 3D프린터에 사용되는 자재의 가격이 월등히 높음.

 

유형	일반금속재료 가격	3D 프린터 금속재료 가격
티타늄	항공용 티타늄 재료가격 180~270위안/㎏	티타늄 분말 1600~1900위안/㎏
알루미늄 합금	알루미늄 합금 가격 15~18 위안/㎏	알루미늄 합금 분말 300~400위안/㎏
스테인리스	스테인리스 가격 10~20위안/㎏	스테인리스 분말 320~750위안/㎏

자료원: 중국상업정보망(中商情報網)

 

 ○ 동반 성장이 기대되는 산업

  - SW산업: 3D 인쇄모형 소프트웨어는 CAD 소프트웨어 사용이 많으며 컴퓨터 및 도형디자인을 이용해 디자이너들이 디자인 작업을 진행함. 많은 회사에서 3D프린터 전용 소프트웨어를 개발했으나 사용하기 편리하고 실용적인 3D프린터 소프트웨어는 개발이 진행되고 있는 단계임.

  - 서비스 업체: 현재 글로벌 유명 3D프린터 제조 서비스 업체로는 Stratasy와 3DSystems가 있으며 모두 미국 나스닥 상장회사임. 2011년 영업수익이 각각 1억7000만 달러, 2억9000만 달러임. 2012년 주가 또한 2~3배로 상승함.

  - 중국에서 인지도가 높은 관련 서비스 회사로는 중국과학기술대학빈후기전회사(中国科技大学滨湖机电公司), 밍잔과기(선전)유한회사(铭展科技(深圳)有限公司), 베이징타이얼스다이회사(北京太尔时代公司), 선전워이스타이커과기유한회사(深圳维示泰克技术有限公司) 등이 있음.

 

□ 3D프린터 발전 주요 추세 및 응용

 

 ○ 3D프린터 공업화

  - 기존 3D프린터는 제품 원형 및 완구 제조에만 사용됐지만 현재는 공업화되는 추세임. 비행기에도 3D프린터로 제조된 부품이 사용될 예정이며 부품은 더 가벼워지고 생산 에너지도 절감될 것으로 예상됨.

  - 이미 일부 3D프린터 부품들은 비행기에 사용되고 있음. 이 기술은 국방, 자동차 등 공업의 특수 부품의 직접적인 제조에 사용됨. 향후 3D프린터로 제조된 비행기, 자동차, 나아가 가전제품 부품 수량도 더욱 많아질 것으로 예측됨.

 

 ○ 건강 검진 및 질병 치료

  - 3D프린터로 제조된 의료용 이식 자재(植入物)는 각 개인의 체형에 따른 맞춤제작이 가능해 사람들의 생활의 질을 높일 수 있을 것으로 기대됨.

  - 프린트로 제조하는 연조직(软组织) 실험은 현재 진행 중이며 머지않아 3D프린터로 제조된 혈관과 동맥은 수술에 사용될 것으로 예측됨. 현재 의료영역에서 진행되는 3D프린터 기술은 나노 의학, 제약 및 인체 기관 등에 관여되고 있음. 향후 장기 이식에 필요한 모든 생체 기관을 3D 프린터로 제작하는 날이 도래할 수도 있음.

 

 ○ 맞춤형 제작

  - 3D프린트 기술을 이용한 혁신적인 회사들 사이에 경쟁이 가열되고 기술이 보편화되면 업체들은 더 저렴한 가격에 맞춤형 생산 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대됨.

 

 ○ 제품혁신 가속화

  - 차량 모델에서 가전제품까지 모든 제품의 디자인 개발 및 혁신 속도는 가속화될 것이며 새 모델 개발 주기가 단축될 것으로 예상됨.

  - 3D프린터 쾌속원형제조기술을 사용해 완제품 다자인 및 생산 시간을 단축시켜 디자이너가 제품 기능에 더욱 집중할 수 있음.

  - 기술이 보편화되고 사용이 일반화되면 디자인 수정이 용이해져 원가절감 효과를 기대할 수 있음. 더 빠르고 저렴하게 제품을 개발할 수 있을 것으로 기대됨.

 

 ○ 구매 쇼핑몰에 3D 프린터점 입점

  - 전문 3D 프린터점들이 고품질의 3D 프린팅 기술로 로컬시장에 서비스를 제공할 것으로 예상됨. 초기 프린터가 시장에 공급될 당시 문구점 및 사무용품점에서 비용을 지불하고 프린트를 했던 것처럼, 전문 3D프린터점이 증가하면 비용을 지불하고 즉석제품 생산을 의뢰할 수 있을 것으로 기대됨.

 

 ○ 지적재산권 귀속문제

  - 3D프린터는 쉽게 제품을 복제할 수 있어 지적재산권 논쟁이 뜨거울 것으로 예상됨. 이에 따른 관련 소송이 증가할 것임.

 

 ○ 학습에 활용

  - 많은 중학교, 고등학교에서는 이미 3D프린터를 구비하고 있음. 3D 기술이 발전함에 따라 비용이 낮아지면 더욱 많은 학교에서 학생들의 학습에 3D프린터를 이용할 것으로 예상됨.

 

 ○ 3D 프린터 기술 주요 응용방향

  - 공업기업 신제품 디자인, 시험 제작

  - 개성화 제품 디자인 및 제조

  - 각종 혁신제품, 완구, 선물, 문물, 애니메이션 게임캐릭터 및 인물 모형 등 복제

  - 3D 사진관

  - 의료산업 인체기관, 의료기기

  - 건축모형제작

  - 교육, 과학연구, 군사 등 산업응용

 

 

자료원: 工控网, 中国行业研究网, 阿里巴巴资讯, 中商情报网, KOTRA 다롄 무역관