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[미디어잇 유진상] “최근 3D 프린팅 부문에서 장비 시장에 관심이 높아지고 있는데, 장비 시장에 비해 부품 소재 시장이 2배에 달한다. 따라서 장비 기술이 아닌 소재를 활용해 결과물을 만드는 데 집중하는 것이 우리나라가 이 시장에서 우위를 차지할 수 있는 유일한 길이다.”

▲26일 여의도 중소기업중앙회에서 미디어잇이 주최한 '비즈니스 인사이트 2015 : 3D 프린팅, 창조적 혁신을 만든다' 컨퍼런스가 열렸다

강민철 3D프린팅연구조합 상임이사는 26일 여의도 중소기업중앙회에서 미디어잇이 주최한 '비즈니스 인사이트 2015 : 3D 프린팅, 창조적 혁신을 만든다' 컨퍼런스에 참여해 이 같이 밝혔다. 

3D프린팅연구조합에 따르면, 오는 2020년 3D 프린팅 시스템 시장 규모는 20억 달러 규모를 형성할 것으로 전망된다. 이에 비해 소재 산업은 그의 2배인 약 40억 달러 수준까지 증가할 것으로 예상되고 있다. 

우리 정부 또한 이러한 점을 잘 알기에, 향후 10년간 집중 투자할 10대 핵심 활용분야를 선정하고 이 분야에 대한 연구와 상용화에 본격적으로 나서고 있다. 우리 정부가 선정한 10대 핵심 활용분야는 치과용 의료기기, 인체이식 의료기기, 맞춤형 치료물, 스마트 금형, 맞춤형 개인용품, 3D 전자부품, 수송기기부품, 발전용 부품, 3D프린팅 디자인 서비스, 3D프린팅 콘텐츠유통 서비스 등이다. 

'비즈니스 인사이트 2015 : 3D 프린팅, 창조적 혁신을 만든다' 컨퍼런스에서는 10대 핵심활용 분야 중 자동차 부품산업과 건설, 발전 플랜트, 회로장치 등 실제 비즈니스에서 3D 프린팅을 어떻게 활용할 수 있는지에 대한 구체적인 사례를 다뤘다.

▲강민철 3D프린팅연구조합 상임이사


우선 강민철 상임이사는 이번 컨퍼런스에서 3D 프린팅을 이용한 자동차 부품 활용사례와 기술 전망에 대해 발표했다. 자동차 분야는 3D프린팅이 가장 유용하게 쓰이는 분야로 많은 연구가 진행 중이다. 

이미 BMW, 벤츠, 람보르기니, GM 등의 주요 자동차 기업들은 3D프린터를 활용해 플라스틱 부품과 정밀주조 및 사형주조, 세라믹 분말을 이용한 사형주조용 몰드, 메탈 등에 적용하고 있다. 이는 3D 프린터를 활용하면 기존 제품에서 구현하지 못하는 형성, 다품종 소량생산 및 난이도 높은 제품에 활용이 가능해져 비용 및 시간의 절약이 가능하기 때문이다. 이를 통해 자동차 개발 시간의 단축 효과도 거둘 수 있다. 

실제 슈퍼카를 제작하고 있는 람보르기니의 경우 아베타도르의 시제품 제작에 3D 프린팅 기술을 도입해 3만 7000 달러의 비용과 100일이라는 시간을 절약한 것으로 알려졌다. GM역시 자동차 실내 센터페시아 제작에 3D 프린팅 기술을 적용한 바 있다. 

강 상임이사는 “3D 프린터를 활용하면 기존 절삭공정 및 금형 제조가 필요없어 시간 및 비용절감 효과가 매우 크다”며 “다만 양산용 부품을 프레스, 사출, 다이캐스팅 등 전통적인 제조방식을 대체하기 위한 공정으로는 한계가 존재한다”고 설명했다. 그는 이어 “그럼에도 사형 및 정밀주조용 3D 프린터를 활용하면 대형 엔진부품 등을 효율적으로 개발할 수 있을 뿐 아니라 금속분말을 활용한 부품의 경우에는 기존 공정으로 제조가 불가능하거나 공정이 많은 부품에 활용할 경우 원가절감 및 경량화, 효율 향상 등을 기대할 수 있다”고 강조했다. 

▲조현철 두산중공업 박사


조현철 두산중공업 박사는 ‘발전 플랜트 핵심 부품 제조를 위한 금속기반 3D프린팅 기술활용 전망’에 대해 발표했다. 현재 두산중공업은 화력발전용 증기터빈 내에 필요한 LSB(last Stage Bucket) 부품 제작에 3D 프린터를 활용하고자 노력하고 있다. 

LSB란 증기터빈 내에서 가장 긴 회전 날개를 갖고 있는 부품으로 전체 출력의 약 10% 이상을 담당하는 가장 중요한 핵심 부품이다. 특히 높은 원심력을 견디기 위해선 가벼운 고강도의 소재를 사용해야 할 뿐 아니라 유동해석, 진동, 강도해석과 실증 시험 등이 필요한 고도의 설계 기술이 필요한 부품이다. 

이 부품 제작에 3D 프린팅 활용이 거론되는 이유는 공정과 디자인에서 혁명적이라고 할 만큼 효과가 크기 때문이다. 조 박사는 “LSB 제작에 금속 3D 프린팅 기술을 도입하면 설계자유도를 극대화할 수 있으며 제조 단가도 낮출 수 있다”며 “제조 기간도 단축될 뿐 아니라 결론적으로 플랜트 사업 경쟁력을 올릴 수 있다”고 밝혔다. 

▲이승재 한국기술교육대학교 교수


이승재 한국기술교육대학교 교수는 건설분야에서 3D 프린팅이 활용되는 동향을 분석하고 응용서비스 모델을 제시했다. 

이미 중국을 비롯해 유럽과 미국 등지에서는 3D 프린팅을 통해 건축 부자재 뿐 아니라 건축물 자체를 구축한 사례가 속속 나오고 있다. 중국의 원선사는 이미 3D 프린팅을 활용해 단층 건물과 5층 건물을 건축한 바 있으며, 미국 USC(University of South California) 역시 3D 프린팅으로 건물을 지은 바 있다. 

하지만 여전히 건축분야에서의 3D 프린팅 활용은 걸림돌이 작용한다. 구조적으로 기존의 철근, 콘트리트, 철골, 벽돌/블록 등을 대체해 줄 수 있어야 하지만 아직은 여전히 안정성과 신뢰성이 확보되지 못했다. 이 교수는 “강도의 문제, 시공속도 등은 기존의 공법을 3D 프린팅이 따라가기엔 역부족”이라며 “구조, 재료, 단면 등에서 새로운 혁신이 필요할 뿐 아니라 3D 프린팅의 강점인 높은 정밀도와 자유도를 활용할 수 있는 새로운 접근 방법이 필요하다”고 밝혔다. 

▲김호찬 안동대학교 교수


김호찬 안동대학교 교수는 3D프린팅을 응용한 3차원 회로장치 기술을 공개했다. MID(Molded Interconnect Device) 방식에 기초한 3차원 회로 장치로써 부품, 디바이스를 소형화했으며 기판과 부품 개수 감소, 조립공정수를 감소한 것이 특징이다. 이를 통해 로봇촉각센서와 자동차 부품 등을 만들 수 있다는 것이 김 교수의 설명이다.  

김 교수는 “3D 프린팅이 우리 생활속으로 들어오긴 했지만 제대로 쓸만한 기술이 되기 위해선 단순 디자인이 아닌 기능을 발휘할 수 있는 수준까지 올라가야 한다”며 “3D 프린팅을 응용한 3차원 회로장치 기술이 발전되면 3D프린팅으로 아이폰도 찍어낼 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 

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