미국의 3D프린터 제조업체인 스트라타시스 직원이 3D프린터를 이용해 만들어진 제품을 살펴보고 있다. /스트라타시스 제공
미국의 3D프린터 제조업체인 스트라타시스 직원이 3D프린터를 이용해 만들어진 제품을 살펴보고 있다. /스트라타시스 제공
벨기에 루벤의 인테리어 제품 생산업체 머티리얼라이즈 본사. 3층 건물 지하에 마련된 생산라인에는 주물제작 설비도 절삭기계도 조립로봇도 없다. 50~60대의 3D프린터가 줄지어 놓여 있을 뿐이다. 그물 모양의 스탠드, 눈꽃 모양의 조명, 나무 뿌리처럼 생긴 꽃병 등 전통적 제조 방식으로는 구현이 불가능한 모양의 인테리어 제품들이 3D프린터를 통해 생산된다.

이 공장에서 주로 쓰이는 3D프린터는 선택적 레이저소결(SLS) 방식. 지금껏 SLS 방식 3D프린터는 고급 인테리어 소품이나 의족과 같은 고가 의료제품의 맞춤형 소량생산에만 적용됐다. 프린터 가격이 대당 1억~5억원 정도로 비싸기 때문이다.

내년 2월부터는 상황이 바뀐다. 미국의 3D시스템스가 갖고 있던 특허가 만료되기 때문이다. SLS 방식 프린터 가격도 1000만~수천만원까지 내릴 것으로 보인다. 3D프린터를 만드는 캐리마의 이병극 대표는 “그간 3D프린터가 산업계에 적용되지 못한 가장 큰 장애요소는 가격이었다”며 “3~5년 내 적용 분야가 크게 확대될 것”이라고 전망했다.

SLS는 레이저를 사용하는 광학기술이기 때문에 특허가 풀려 여러 업체가 개발경쟁에 뛰어들면 인쇄속도가 급격히 빨라져 대량생산에 걸림돌이 됐던 느린 속도도 해결될 전망이다.

시장조사업체 럭스리서치는 3D프린터를 이용해 생산한 제품 시장 규모가 자동차 업계를 중심으로 빠르게 커져 현재 8억달러에서 2025년 84억달러까지 늘어날 것으로 전망했다. SLS 방식 특허가 풀리면서 산업계에 미칠 수 있는 영향을 네 가지로 정리했다.

3D프린터로 만든 항공기 부품.
3D프린터로 만든 항공기 부품.
①재료혁명=3D프린터는 정확하게 필요한 부분만 찍어내는 적층 방식을 사용한다. 금속덩어리를 깎아내는 CNC머신보다 재료 사용량이 훨씬 적다. 제품의 가격경쟁력에 영향을 줄 수 있다. 또 3D프린터를 사용하면 자동차나 항공기에 쓰는 부품이나 강판을 특수패턴으로 찍어 강도를 높이면서도 무게는 줄일 수 있다. 예를 들면 재료로 철과 알루미늄을 동시에 써 강도를 높이는 대신 속이 비어 있는 형태로 제품을 인쇄하는 것이다. 3D프린터를 이용하면 속이 비어 있거나 그물 형태 등 복잡한 모양도 인쇄할 수 있다. 김소령 3D시스템스 부장은 “3D프린터를 이용한 경량화는 연비가 중요한 자동차나 항공산업에 특히 유용하다”고 강조했다.

②설계혁명=CNC 가공과 함께 금속 제품 생산에 많이 쓰이는 방식은 금형에 쇳물을 부어 주물을 제작하는 것이다. 이 같은 방법은 제품 디자인을 변경하려면 금형과 생산라인을 처음부터 다시 제작해야 했다. 3D프린터는 이런 복잡한 과정이 필요 없다. 설계도 파일만 바꾸면 되기 때문이다. 최성권 서일대 교수는 “기존에는 제품이 바뀌면 생산 설비를 다 바꿔야 해 돈이 많이 들었고 시간도 오래 걸렸다”며 “3D프린터를 이용하면 이런 비용을 줄일 수 있을 뿐 아니라 빠르게 변화하는 시장 상황에 유연하게 대처할 수 있다”고 설명했다.

③유통혁명=제품 유통에도 큰 변화가 예상된다. 예를 들어 현대자동차 아프리카 법인에서 수리용 부품이 소량 필요할 경우 지금은 한국 등 생산국에서 배나 비행기로 보내야 했다. 하지만 앞으로는 아프리카 법인에 3D프린터를 몇 대 가져다 놓고 다양한 모양의 부품을 필요한 만큼 생산하면 된다. 프린터·원료·설계도만 같다면 어디서든 균일한 품질의 제품을 생산할 수 있다.

3D프린터를 사는 게 부담스럽다면 3D프린팅 위탁업체를 이용하면 된다. 미국 유럽 등에서는 3D프린터를 이용해 고객의 요구에 따라 물건을 만들어 원하는 곳까지 배달해 주는 업체들이 속속 생겨나고 있다. 미국의 3D프린팅 위탁업체 셰이프웨이스의 서비스를 이용하면 현지 생산이 가능하기 때문에 제품 수출시에도 선적비용을 아낄 수 있다. 최근 세계적인 물류기업 UPS도 3D프린터를 이용한 위탁생산업에 뛰어들었다.

④생산기지혁명=3D프린터를 쓰면 제품 생산에 필요한 인력도 크게 줄일 수 있다. 예전엔 복잡한 모양의 제품을 만들려면 여러 부품을 만들어 조립해야 했고, 그 과정에서 사람의 손이 필요했다. 하지만 3D프린터는 어떤 모양의 제품도 조립 없이 한 번에 찍어낼 수 있다. 실제로 미국의 비행기 제조 업체인 보잉에선 복잡한 형상의 부품을 만드는 데 3D프린터를 쓰고 있다. 값싼 임금의 이점이 사라질 수 있는 것이다.

주승환 오브젝트빌드 고문은 “일부 제조업의 생산기지가 중국·동남아에서 선진국으로 옮겨갈 수 있다”고 전망했다.

박병종/남윤선 기자 ddak@hankyung.com

■ SLS

Selective Laser Sintering·선택적 레이저 소결 기술. 레이저를 이용한 3D프린팅 기술로 플라스틱은 물론 금속도 인쇄할 수 있다. 가루 형태의 원료를 원하는 부분만 레이저로 소결(열이 가해진 분말이 결합·응고되는 현상)시켜 한층 한층 쌓아나가는 방식이다.

제품 설계도를 횡단면으로 얇게 썰어 각 부분을 인쇄해 결합하는 미적분 개념이 적용됐다. 미국 텍사스오스틴대 학부생이었던 칼 R 데커드가 그의 스승이었던 조 비먼 교수와 함께 1980년대 중반 개발했다.