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세빈 십
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1 3D 프린팅 산업동향 분석을 통한 연구개발정책 연구 Ⅰ. 서언 박세환 한국과학기술정보연구원 ReSEAT프로그램 전문연구위원 정 책 동 향 3D 프린팅 제조기술의 기본 원리는 합성수지(플라스틱), 금속성 가루, 목재, 고무, 바이오 재료 및 고분자 물질 등을 CAD(Computer Aided Design) 설계도에 따라 적층제조법(Additive manufacturing) 으로 점차 제품을 형상화하는 것이다 1) (The Engineer, 2010). 즉 CAD 설계파일, 산업용 및 의료용 스캐너, 비디오 게임 등 3차원 설계 데이터를 기반으로 실물 모형이나 프로토타입의 부품 및 툴 등 을 인쇄하듯이 만들어내는 제조기술이다 2) (IJETAE, 2013; 정보통신산업진흥원, 2013). 약 10여 년 전의 초기 3D 프린팅 기술은 건축이나 자동차 설계 등의 분야에서 주로 이용되었다. 이후 CAD 소 프트웨어 및 ICT 기술력의 발전과 함께 연구자, 개발자, 작업자 및 기업가 등이 모두 함께 연결되는 이른바 초연결사회(Hyper connected society) 3) 가 형성되면서 획기적인 기술혁신을 일으키고 있다 (전승수, 2012; 한국정보화진흥원, 2013). 3D 프린팅 기술은 재료소모가 적고 Supply Chain Cycle이 짧아짐에 따라 제품 제조에 사용되는 전기 및 화석연료 등의 에너지 사용을 줄일 수 있다. 아울러 과거의 제조 기술로는 만들 수 없는 새 롭게 설계된 3차원 물체를 제조할 수도 있다. 이러한 기술혁신의 물결은 새롭고 획기적인 설계방법 을 통해 보다 더 향상된 품질의 주문제작을 가능하게 할 것이다. 이러한 디지털 제작(digital fabrication) 기술은 설계도면에 정형화된 제조환경에서의 대량생산보다는 맞춤형으로 창의력을 발 휘하도록 하는 주문생산 방식에 적용할 수 있어 재료비, 제조 기간, 운송비 등을 절약할 수 있는 큰 장점이 있다. 1) 밀링(milling)공정에서 선반을 이용하여 가공재료를 점차 제거해가면서 제품을 만들어내는 수천 년 동안 인간의 삶을 지배해온 제거 제조법 (reductive manufacturing)과는 반대의 개념으로 볼 수 있다. 2) 3D 프린터로 20cm 높이의 제품 하나를 만드는 데 6~7시간이 소요되며, 제작 가능한 제품의 최대 크기도 30cm3 수준이다. 제품의 정밀도와 강도는 기존 제조공정보다 떨어지지만 향후 상업성이 높아지고 대기업의 투자가 이루어질 경우 빠른 속도로 성장할 수 있을 것으로 기대 된다(KT경제경영연구소, 2012). 3) 초연결 사회는 기술의 진화와 인간 욕구의 변화 라는 미래사회의 새로운 패러다임으로 개별 객체가 인터넷을 통해 상호작용하는 사회를 의미한다. 즉 ICT 기술력을 바탕으로 사람, 프로세스, 데이터, 사물이 서로 연결됨으로써 지능화된 네트워크를 구축하여 이를 통해 새로운 가치와 혁신을 창출할 수 있는 사회를 의미하며, 이 중심에 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 기술이 있다. 제24권 제3 4호 93

즉 CAD 설계파일, 산업용 및 의료용 스캐너, 비디오 게임 등 3차원 설계 데이터를 기반으로 실물 모형이나 프로토타입의 부품 및 툴 등 을 인쇄하듯이 만들어내는 제조기술이다 2) (IJETAE, 2013; 정보통신산업진흥원, 2013). 약 10여 년 전의 초기 3D 프린팅 기술은 건축이나 자동차 설계 등의 분야에서 주로 이용되었다.

2 정책동향 이 글에서는 3D 프린터의 다양한 응용성(생활용품/식품/엔터테인먼트/가전/의료/기계/건축 등), 국내 및 글로벌 개발사례, 특허동향(특히 특허괴물의 대응정책), 국내 및 글로벌 시장동향에 대해 설명한다. 아울러 국내 3D 프린팅 산업의 SWOT 분석 결과를 토대로 기술개발 방향과 이에 따른 중 장기 기술개발 로드맵(TRM)을 포함한 연구개발 방안을 제시한다. Ⅱ. 3D 프린팅 기술의 응용성 3D 프린터 유형은 사용하는 조형재료에 따라 액체/분말/고체 기반형으로, 프린팅 방식에 따라 레 이저 소결/수지 압출/박막/잉크젯 적층방식 등으로 분류할 수 있다. 3D 프린팅 기술은 인터넷의 발 달, 협업 및 오픈 소스 커뮤니티 문화, 소프트웨어 및 컴퓨팅 파워 등 획기적인 기술 발전에 힘입어 제품을 직접 생산해냄으로써 제조업의 혁명을 일으키고 있다. 3D 프린팅 기술의 산업적 응용분야 및 제조 가능한 제품들은 다음과 같다(정보통신산업진흥원, 2013; 박세환, 2013; Gartner, 2013; 인터넷 자료). - 생활용품분야 : 칫솔, 신발, 의류, 보석, 완구, 각종 계기판, 스마트폰 케이스, 액세서리, 장난감 등 - 식품분야 : 액상 초콜릿 등의 음식재료 4) - 엔터테인먼트분야 : 영화용 캐릭터, 애니메이션용 툴 등 - 가전분야 : 카메라, GPS 디바이스, 각종 전자부품 등 - 의료분야 : 인공 뼈, 인공 귀, 인공관절, 인공치아, 치과보형물, 임플란트, 의료용 로봇팔, 보청기, 이식 가능한 의수 및 의족 등 의료용 생체조직 - 기계분야 : 자전거, 자동차 5), 항공기 6) 등 - 건축분야 : 구조가 매우 복잡한 사무실이나 건물의 건축모형 및 건축자재 등 3D 프린팅 기술은 Rapid Prototyping 등의 산업용 소비재 및 각종 전자장치, 의료기기, 자동차, 항공기, 건축자재 등 매우 다양한 산업분야에 적용할 수 있다(정보통신산업진흥원, 2013). 3D 프린팅 기술의 산업적 이용률은 <표 1>과 같다. 4) 식품분야에서 액상 초콜릿 등의 음식재료를 사용하여 특정 형상이나 맛을 낼 수 있는 음식을 제조할 수 있다. 5) 자동차의 경우 대시보드 및 바디패널 등의 시제품을 제작할 수 있다. 6) 항공기의 경우 알루미늄 동체의 주요 부품을 제작할 수 있으며, 미국 보잉항공사는 300여개의 부품을 3D 프린터로 생산하고 있다. 94 과학기술정책

3D 프린팅 기술은 인터넷의 발 달, 협업 및 오픈 소스 커뮤니티 문화, 소프트웨어 및 컴퓨팅 파워 등 획기적인 기술 발전에 힘입어 제품을 직접 생산해냄으로써 제조업의 혁명을 일으키고 있다. 3D 프린팅 기술의 산업적 응용분야 및 제조 가능한 제품들은 다음과 같다(정보통신산업진흥원, 2013; 박세환, 2013; Gartner, 2013; 인터넷 자료).

3 <표 1> 3D 프린팅 기술의 산업적 이용률 구분 이용률(%) 소비재 가전 21.8 자동차 18.6 의료 치과 16.4 산업용 기계류 13.4 우주 항공 10.2 공학 교육 6.8 공공 국방 5.2 건축 7.6 정 책 동 향 자료 : 장웅성 외(2013); Wohlers Associates Inc.(2012)의 내용을 재구성 Ⅲ. 국내외 기술개발 추이 1. 글로벌 개발 사례 3D 프린팅 기술은 제조시간을 단축시킬 수 있으며, 가격경쟁력을 향상시킬 수 있다. 아울러 제품 의 견고성이 탁월하여 전 산업분야에 빠르게 파급되어가고 있다. 상용화 단계에 접어든 미국과 주 요국의 개발 사례를 간단히 요약하면 다음과 같다(한국과학기술정보연구원, 2013; 인터넷 자료; 정 보통신산업진흥원, 2013; 한국기계연구원, 2013) - 미국의 큐비파이는 최대 1070인치까지 인쇄가 가능하고 한 번에 3색을 출력할 수 있는 3D 프린터 큐브X와 2세대 큐브를 CES 2013 에서 공개한 바 있다. 이는 크기가 작고 WiFi 기능을 통해 원본 디자인을 다운로드받을 수도 있어 업계의 주목을 받고 있다. - 미국의 람보르기니는 3D 프린터를 활용하여 스포츠카(aventador) 시제품을 제작하여 기존의 제작기간과 비용(4개월, 4만 달러)을 각각 1/6, 1/8로 절감하고 있다. - 미국의 포드는 3D 프린터를 활용하여 자동차의 실린더 헤드, 브레이크 로터, 후륜 엑셀 등의 부품 시제품을 제작하여 기존의 제작기간(3개월)을 1~2개월로 단축하고 있다. - 미국의 아디다스는 시제품 개발에 3D 프린터를 활용함으로써 인력을 21명에서 12명으로, 개발 기간을 4~6주에서 1~2일로 대폭 절감시키고 있다. - 미국의 응용연구소(Applied Research Laboratory)는 관련 기업 등과 기술제휴를 통해 3D 프린팅 기술을 적용하여 기하학적인 개선점과 가격경쟁력을 가진 로켓 엔진과 차세대 우주선 부품을 개발하였다. 제24권 제3 4호 95

상용화 단계에 접어든 미국과 주 요국의 개발 사례를 간단히 요약하면 다음과 같다(한국과학기술정보연구원, 2013; 인터넷 자료; 정 보통신산업진흥원, 2013; 한국기계연구원, 2013) - 미국의 큐비파이는 최대 1070인치까지 인쇄가 가능하고 한 번에 3색을 출력할 수 있는 3D 프린터 큐브X와 2세대 큐브를 CES 2013 에서 공개한 바 있다.

4 정책동향 - 미국의 UC버클리 의대는 3D 프린터를 활용하여 샴쌍둥이 분리수술에 성공하여 세계적으로 화 제를 불러일으킨 바 있다. 이는 인체의 내장과 뼈를 안전하게 자르는 수없이 많은 인쇄실험의 결과이다. - 영국에서는 3D 프린팅 기술을 적용하여 티타늄으로 항공기 부품을 제조하는 방법을 개발하였다. 이는 티타늄 가루를 레이저나 전자빔으로 녹여서 부품을 제조하고 여분의 티타늄 가루는 재활 용할 수 있어 상용화의 가치가 매우 큰 것으로 평가받고 있다 7). - 스페인의 쿠니코드 디자인 회사는 아동교육용 만화나 그림을 3D 프린터를 이용하여 그림으로 제작하는 혁신적인 서비스를 제공하고 있으며, 카메라, 자전거 및 비행기 등 다양한 제품을 제 작하고 있다 8). - 덴마크의 Widex는 3D 프린터와 3D 스캐너를 활용하여 보청기 제작에 성공한 바 있다. - 네덜란드의 쉐입웨이즈는 배터리 제조를 통해 3D 프린팅 기술을 적용한 반도체 제조기술을 상 용화 단계에 진입시켰다. 이처럼 반도체와 배터리를 제조할 수 있다면 이들을 조립하여 반도체 장비를 제조할 수도 있을 것으로 평가받고 있다. - 일본 교토대학은 3D 프린터를 이용하여 경추추간판탈출증 환자 4명에게 인공 뼈(티타늄 분말 활 용)를 제작한 후 이식에 성공하였다. 2. 국내 기술개발 추이 및 개발 사례 국내 3D 프린팅 기술 관련 RP(Rapid Prototyping), AM(Additive Manufacturing) 등 연구실적 은 아직은 미미한 실정이다. 최근 우수기술연구센터(ATC) 기술개발 사업을 통해 (주)쓰리디시스템 즈코리아의 3차원 프린팅 기반의 디지털 설계 및 제조환경 구축을 위한 융합 데이터처리 및 모델링 원천기술 개발 과제가 IT 관련 과제로 진행되고 있는 것으로 나타났다 9) (장웅성 외, 2013). 2000년 초반에 RP 관련 과제들이 일부 연구되었으나, 관련 시장규모의 한계와 기반기술이 성숙 되지 않아 연구결과의 활용이 효과적으로 이루어지지 않은 상황이다. 미래창조과학부는 2013년 6월 3D 프린팅 활용기술을 기술영향평가 대상기술로 선정하고 기술영향평가위원회를 거쳐 국가연구개 발사업의 연구기획에 반영하고 있다(장웅성 외, 2013). 2013년 6월 현재 3D 프린팅 기술 관련 국가 R&D과제 현황은 <표 2>와 같다. 7) 90%의 고가의 재료를 낭비하는 절삭공정 대신 완성된 부품은 10%의 재료만을 필요로 하기 때문에 가격경쟁력이 있다. 8) YTN SCIENCE( ) 참조 9) 국가과학기술정보시스템(NTIS) 및 산업통상자원부 과제관리 시스템을 통한 검색 결과이다. 96 과학기술정책

- 스페인의 쿠니코드 디자인 회사는 아동교육용 만화나 그림을 3D 프린터를 이용하여 그림으로 제작하는 혁신적인 서비스를 제공하고 있으며, 카메라, 자전거 및 비행기 등 다양한 제품을 제 작하고 있다 8). - 덴마크의 Widex는 3D 프린터와 3D 스캐너를 활용하여 보청기 제작에 성공한 바 있다.

5 <표 2> 3D 프린팅 기술 관련 국가 R&D 과제 현황 과제명 주관기관 총 개발기간 - 지형 데이터의 3차원 모델링 - 쾌속실물 조형 SW 개발 - CAD 설계 기반 귀금속장식 부품 개발 - 가변성 적용 완제품 개발 - 스마트폰용 300dpi급 무안경식 3D 프린터 엔진 개발 - 인쇄형 지폐 결속기의 양산 설계 - 디지털 디자인 개발 - 3D 프린팅 기반 디지털 설계 - 제조환경 구축을 위한 융합데이터 처리 - 모델링 원천기술 개발 자료 : 박세환(2013); 장웅성 외(2013)의 내용을 재구성 (주)가이아쓰리디 ~ (주)아이비씨쥬얼리 ~ (주)프리닉스 ~ (주)유일뱅킹앤시큐리티 ~ (주)쓰리디시스템즈코리아 ~ 정 책 동 향 국내 3D 프린팅 기술은 아직 초기 시장진입 단계에 있으며, 일부 대기업을 중심으로 부품산업분 야에서 점차 상용화 시장이 확대되어가고 있다. 주요 개발 사례를 간단히 요약하면 다음과 같다(한 국과학기술정보연구원, 2013; 인터넷 자료; 정보통신산업진흥원, 2013; 한국기계연구원, 2013). - 현대모비스는 3D 프린터를 활용하여 자동차의 헤드램프, 대시보드, 에어백 등 다양한 시제품을 저비용, 고속으로 생산하고 있다. 3D 프린터 활용 시제품 제작 건수는 2011년 2,119건에서 2012년에는 49% 증가한 3,159건을 기록하였다. 특히 헤드램프 시제품의 경우 제작시간과 비 용을 각각 1/30, 1/12 수준으로 절감한 것으로 나타났다. - 두산인프라코어는 3D 프린터로 제작한 컨셉 굴삭기 CX 가 2009년 레드닷 디자인 어워드에서 대상을 수상한 바 있다. 최근에는 조이스틱 디자인에 3D 프린터를 적극 활용하고 있다. - 삼성서울병원은 부비동암 수술에 3D 프린터를 활용함으로써 수술 후 부작용(얼굴 골격이나 눈의 함몰증상 등)을 최소화하고 있다. - 사회적 기업인 딜라이트는 2011년부터 3D 프린터를 활용하여 맞춤형 보청기를 제작하여 저소 득층에 보급하고 있다. 제24권 제3 4호 97

8 (주)쓰리디시스템즈코리아 2013. 6 ~ 2017. 5 정 책 동 향 국내 3D 프린팅 기술은 아직 초기 시장진입 단계에 있으며, 일부 대기업을 중심으로 부품산업분 야에서 점차 상용화 시장이 확대되어가고 있다.

6 정책동향 Ⅳ. 산업동향 분석 1. 특허 동향 가. 특허출원 동향 3D 프린팅 기술 관련 특허출원은 1986년 미국의 3D 시스템즈가 최초이며 10), 이후 1990년도 경 에 표준특허가 출원되었다. 이처럼 약 20년 전에 발명된 3D 프린팅 기술이 이제 와서 이슈가 된 이 유는 무엇일까? 3D 시스템즈는 해당 분야의 특허를 가장 많이 보유하고 있어 빈번한 특허침해 소송 으로 인해 기술상용화나 시장진입이 쉽지가 않았다. 20년이 지나 표준특허 권리기간이 만료되어 이 제는 특허 침해에 상관없이 3D 프린터를 제조할 수 있게 된 것이다(YTN SCIENCE, ; 인터넷 자료). 국내 3D 프린팅 관련 전후방 기술 분야의 특허출원은 2005년까지는 19건에 불과하였으나 2006~2011년까지 총 59건이 출원되면서 증가세가 이어지고 있으며, 향후 3D 프린터 관련 특허출 원은 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 국내 특허 출원률을 보면 3D 프린터가 2000년대 초반에 는 단순히 제품의 모형을 제작하는데 주로 이용되어 오다가 다양한 원료물질이 개발되면서 적용 분 야가 확대되면서 특허출원이 증가하고 있음을 알 수 있다(뉴아이피비즈, 2012). 나. 특허괴물의 대응정책 특허 권리기간이 족쇄가 되어 유망기술이 상용화되지 못하거나 라이선스 비용 부담으로 인해 고 급 브랜드의 값비싼 제품이 시장을 점유하다가 특허 유효기간 종료와 함께 저가의 유용한 기술시장 이 확산되는 경우가 많다. 이에 권리기간이 만료된 특허를 기술사업화하는 방법도 좋은 대안이 될 수도 있을 것이다 11). 이는 권리기간이 만료된 특허도 중요한 가치를 발휘할 수 있다는 점을 시사하 고 있다. 기업의 생명과도 같은 특허가 오히려 기술발전을 저해하는 요인이 되는 경우도 있다. 커다란 시 장창출 잠재력이 있는 유망기술이 특허권으로 인해 시장이 확산되지 못하는 사례가 많기 때문이다. 특허권을 무기로 수익을 독과점하는 세계 유수의 글로벌 기업들의 특허괴물(patent troll)로 인해 지식재산의 효과적인 보존을 위한 대응에 전 산업계의 관심이 집중되고 있다. 정부에서는 2009~2014년까지 5,000억 원의 발명 자본을 조성하여 국내 유망기술의 해외 유출을 막고 글로벌 기업들의 특허괴물 공격에 적극 대응하고 있다(인터넷 자료). 10) 최초 3D 프린팅 기술을 개발하여 특허를 출원한 발명자는 Charles W. Hull로 알려져 있다. 액체 상태에서 빛을 받으면 굳어지는 성질을 가진 광경화성 수지(플라스틱)를 사용하여 제품의 단면을 인쇄/적층하는 광조형법(stereo lithography)으로 시제품을 생산하는 기술을 출 원한 것이다. 11) 미래 유망기술로 예측되지만 특허권으로 인해 시장이 확산되지 못한 신기술을 발굴하여 상용화하는 것이다. 98 과학기술정책

국내 3D 프린팅 관련 전후방 기술 분야의 특허출원은 2005년까지는 19건에 불과하였으나 2006~2011년까지 총 59건이 출원되면서 증가세가 이어지고 있으며, 향후 3D 프린터 관련 특허출 원은 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.

7 연평균 15,300여 건에 달하는 국내 대학과 연구소의 특허출원 건수에 비해 기술이전 전담인력(수 행인력 포함)은 8.5명에 불과하여 기술개발에 비해 크게 부족한 실정이다. 미국은 특허 건수 19,600 여 건에 기술이전 전담인력 11.3명, EU는 특허 건수 3,400여 건으로 한국의 25%에 불과하지만 기 술이전 전담인력은 10.7명으로 나타났다. 이에 국가 차원에서 특허권을 보호하고 관리할 수 있는 전 문인력을 적극 양성할 필요가 있다(조선일보, ; 전자신문, ) 2. 시장 동향 가. 글로벌 3D 프린터 시장추이 정 책 동 향 글로벌 3D 프린터 판매 및 서비스 매출이 2009~2013년 사이 두 배로 급격히 성장하고 있으며, 활용률 측면에서 보면 주요 3개국(미국, 독일, 일본)이 60% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 항공기, 자동차 및 의료기기분야의 많은 기업들이 의욕적으로 3D 프린팅 기술을 도입하면서 2012년 3D 프린터 글로벌 시장규모는 22억 400만 달러에 이른 것으로 추정되며, 2021년에는 2012 년 대비 약 5배 성장한 108억 달러의 대규모 시장을 형성할 것으로 예상된다. 2016년이면 기업용 3D 프린터를 2천 달러 이하에 구입 가능할 것으로 예상되며, 2018년까지 전 세계 제조업체의 25% 이상이 3D 프린터를 도입할 것으로 예상된다(전자신문, ; Wohlers Associates Inc., 2012). 글로벌 3D 프린터 시장추이는 <표 3>와 같다. <표 3> 글로벌 3D 프린터 시장 추이 구분 CAGR(%) 시장 규모 (단위 : 억 달러) 판매 가격 (단위 : 억 달러) 73,220 (2011년) 2,000 (2016년) - 자료 : Wohlers Associates Inc.(2012); 전자신문( )의 내용을 재구성 제24권 제3 4호 99

글로벌 3D 프린터 시장추이 정 책 동 향 글로벌 3D 프린터 판매 및 서비스 매출이 2009~2013년 사이 두 배로 급격히 성장하고 있으며, 활용률 측면에서 보면 주요 3개국(미국, 독일, 일본)이 60% 이상을 차지하는 것으로 나타났다.

8 정책동향 개인용 3D 프린터의 글로벌 시장특성을 보면 2011년 평균가격 1.122달러, 총 판매량은 23,000대 이며, 오픈소스로 출발한 Reprap Project와 이로부터 파생된 Maker Bot, Bits from Bytes가 시장 의 대부분을 형성하고 있다(전자신문, ; Wohlers Associates Inc., 2012). 2011년 개인 용 3D 프린터의 글로벌 시장점유율은 <표 4>와 같다. <표 4> 개인용 3D 프린터 시장 점유율 (2011년) 구분 시장 점유율(%) Rep Rap 60 Bits from Bytes 13 Maker Bot 22 Delta Micro Factory 5 자료 : Wohlers Associates Inc.(2012); 전자신문( )의 내용을 재구성 Ⅴ. 연구개발 방안 1. SWOT 분석 3D 프린팅 기술은 제조업의 혁신을 예고하고 있으며, 이를 통해 미래 소비시장을 획기적으로 변 화시켜나갈 것이다. 이처럼 3D 프린팅 기술은 분명 제조업의 혁신을 가져올 것으로 기대되고 있다. 그러나 재료만 있으면 설계도면 상의 제품을 손쉽게 제조할 수 있어 불법복제 및 무단 제작 등의 문제가 발생할 수 있는 우려도 제기되고 있다. 글로벌 기업의 국내 진출은 3D 프린팅 관련 산업의 활성화를 예고하는 기회요인이 될 수도 있고, 이로 인해 국내 관련 기업이 경제적 타격을 입을 수도 있어 위협요인이 될 수도 있다. 아울러 제품의 불법복제 및 무단 제작 등의 법적 문제점 발생이 우 려되는 부분은 약점과 위협 요인이 될 수도 있다. 이러한 요인들을 반영한 3D 프린팅 산업의 SWOT 분석은 <표 5>와 같다(미래창조과학부, 2013; SIMTech, 2013; BBC, ). 100 과학기술정책

연구개발 방안 1. SWOT 분석 3D 프린팅 기술은 제조업의 혁신을 예고하고 있으며, 이를 통해 미래 소비시장을 획기적으로 변 화시켜나갈 것이다. 이처럼 3D 프린팅 기술은 분명 제조업의 혁신을 가져올 것으로 기대되고 있다.

9 <표 5> 3D 프린팅 산업의 SWOT 분석 Strength(강점) 요인 - 3D 프린팅 성능과 품질 향상, 기술 인지도 및 관심도 향상 - HW, SW 및 공급비용 하락, 최종 제품의 가격하락 촉진 - 다양한 소재 개발 기술의 발전 - 기본적인 CAD 기술을 갖춘 인력 확대 - 3D 모델링 SW의 확산 Opportunities(기회) 요인 - 최근 수년간 3D 프린터의 기술진보 및 가격 하락 - 활용범위가 확대되면서 광범위한 영향력에 주목하기 시작 - 네트워크+3D 프린팅+신소재의 결합, 새로운 생산/유통/소비 방식 탄생 - 제조업을 디지털화하여 신개념의 산업적 변화 잠재력 보유 - 미국/유럽/일본/중국 등 글로벌 기업의 국내 진출로 인한 국내 3D 프린팅 관련 산업의 활성화 - 공정비용과 시간을 줄이고 새로운 제조방식과 수요시장 창출 Weakness(약점) 요인 - 기존의 프린터 대비 사용의 어려움과 CAD 활용역량 부족 - 완제품 출력 시까지 장시간 소요 - 특정제품 인쇄에 필요한 소재의 부족 - 높은 소재 가격(high-end 제품의 경우 kg당 100~300달러) - 제품의 불법복제 및 무단 제작 등의 법적 문제점 발생 우려 Threats(위협) 요인 - 글로벌 기업의 국내 진출로 인한 국내 기업의 경제적 손실 - 제품의 불법복제 및 무단 제작 등의 법적 문제점 발생 우려 - 총기류와 같은 불법 무기 제조 확산에 대한 우려 - 다수 생산자로 인한 불명확한 책임 소재에 대한 우려 정 책 동 향 자료 : 미래창조과학부(2013); SIMTech( ); BBC( ) 의 내용을 재구성 2. 기술개발 방향 3D 프린팅 기술은 재료, 속도, 크기, 경도 및 정밀도 등 기술적 측면에서 아직은 제한적인 성능 을 보이고 있다. 그러나 신기술 개발, 재료물질의 발전 및 핵심 특허권 만료 등의 긍정적 요인들로 인해 수년 내 빠른 속도로 발전할 것으로 예상된다(SIMTech, ). 3D 프린팅 산업의 기술개 발 방향은 <표 6>과 같다. <표 6> 3D 프린팅 기술개발 방향 구분 현재 상황 미래 예측 느린 조형 속도 - 반나절~하루 소요 (20cm 조형물 기준 3cm/hr) - 수분~한 시간 이내 소요 제한적 재료 선택 - 플라스틱류 중심, 1~2개 재료만 가능 (ABS, 아크릴 등) - 다양한 재료 및 다양한 색상 (스태인리스, 티타늄, 섬유세라믹, Carbon Fiber, 유리, 구리 등) 조형 사이즈 - 약 30cm3 박스 크기 미만 - 수십m3 사이즈 이상 가능 상품 디자인 복잡도 - 3D CAD 전문가 중심 디자인 - 주로 외형 디자인에 집중 - 제한된 부품만 처리 가능 - 초보자용 S/W로 용이한 디자인 - 복잡한 외형 디자인 및 처리 가능 정밀도 - 0.5~0.01mm 조형 해상도 - 반도체 집적레벨 나노 스케일 정밀도 가능 자료 : SIMTech( ) 내용을 재구성 제24권 제3 4호 101

줄이고 새로운 제조방식과 수요시장 창출 Weakness(약점) 요인 - 기존의 프린터 대비 사용의 어려움과 CAD 활용역량 부족 - 완제품 출력 시까지 장시간 소요 - 특정제품 인쇄에 필요한 소재의 부족 - 높은 소재 가격(high-end 제품의 경우 kg당 100~300달러) - 제품의 불법복제 및 무단 제작 등의 법적 문제점 발생 우려

10 정책동향 3. 중장기 기술개발 로드맵(TRM) 기술개발, 기술사업화 경쟁력 및 응용분야의 확대 여부가 3D 프린팅 시장의 성장속도를 좌우할 것이며, 잠재적인 위험요소들을 줄여나가는 것이 관건이 될 것이다. 이를 해소하기 위해서는 Tipping Point에 도달한 3D 프린팅 산업의 기술사업화 경쟁력을 갖추는 것과, 응용분야를 확대하 여 기술개발을 심화시키고 나아가 저작권 침해 및 기술악용 등의 우려를 해결할 수 있는 정책적 방 안이 필요하다(정보통신산업진흥원, 2013; SIMTech, 2013). 국내 3D 프린팅 산업의 기술개발 로 드맵은 <표 7>과 같다. <표 7> 3D 프린팅 산업의 기술개발 로드맵 TRM(Technical Road Map) ~ ~ ~ 핵심 특허권 만료 - Scott Crump가 출원한 FDM 제조방식의 원천기술 특허권 만료 - RepRap과 같은 오픈소스 시스템 가능 - 텍사스주립대학과 Carl Deckard 교수의 SLS 기술 특허권 만료(2014년) 2011년 개인용 3D 프린터 2만대 보급 새로운 재료 및 적층기술 개발 예상 위상기하학 최적화 (Topology optimization) 새로운 프로세스 기술개발 - - 수학적 계산을 통한 재료의 배치 - 제품의 강도/중량/소요시간 단축기술 - 3D 프린팅 기술에서는 가능 전통 제조방식에서는 고가, 불가능 - Loughborrough대학의 레이저용형기술 현재의 SLS 기법보다 빠른 속도 - LuXeXceL 그룹의 Printoptical 기술 사후 프로세스 생략 가능 3D 프린터 대중화 금속 물질의 진화 자료 : 정보통신산업진흥원(2013); SIMTech(2013) - 플라스틱, 금속성 물질 기술 발전 - 주물 성분의 강도를 뛰어넘는 다양한 재료 등장 알루미늄/ 티타늄 합금, 니켈 성분 초합금 등 Ⅵ. 결언 ICT 시장에 3차 산업혁명이라 불리는 3D 프린팅 기술이 등장하면서 전 세계적으로 빠르게 확산 되면서 국내 제조업계에도 커다란 변화를 가져다 줄 것으로 예상된다. 3D 프린팅 기술의 확산은 구 조가 복잡하거나 내부가 비어있는 디자인처럼 기존의 생산방식으로는 제작하기 어려운 제품생산의 혁신으로 이어질 수 있다. 3D 프린팅 기술은 점차 글로벌 제조업의 경쟁력을 재편하게 될 것이며, 장기적으로는 비행기와 같은 대형 제품도 생산할 수 있을 것으로 기대된다. 아울러 상업적인 제품 102 과학기술정책

11 의 제조 차원을 넘어 생명공학, 나노공학 등 다양한 기술과 접목되어 인류의 건강과 생명 유지에 중 요한 역할을 담당하게 될 것으로 전망된다. 3D 프린팅 기술은 어떤 물건이든지 손쉽게 설계하고 제조할 수 있어 총기류와 같은 불법 무기제조 확산에 대한 우려가 있다. 아울러 기술의 대중화와 함께 제품 디자인의 저작권 침해에 대한 우려도 제기되고 있다. 이에 대해서는 초 연결 사회로의 변화과정에 대한 긍정정인 인식의 전환과 아울러 관련 업계 간에 공동연구개발을 통해 개발자와 수요자의 공동이익을 추구할 수 있는 기반을 조성해 나갈 필요가 있다. 3D 프린팅 기술은 제조업의 혁신을 통해 새로운 유통서비스업을 확산시켜 미래 소비시장을 변화시켜 나갈 것이다. 이에 전문가의 산업분석 정보를 기반으로 글로벌 시장 선점을 위한 핵심 및 원천기술(특허) 개발에 산 학 연 관 민의 지혜를 모아야 할 때이다. 정 책 동 향 참고문헌 뉴아이피비즈(2012), 3D 프린터에 관련된 특허출원 동향. 미래창조과학부(2013), 3차원 프린팅 기술영향평가 국민 의견수렴. 박세환(2013), 3D 프린팅 산업동향, 주간기술동향, 제1,613호, 정보통신산업진흥원. 장웅성 외(2013), 3D 프린팅 제조혁명에 대한 한국 금속산업의 대응전략, PD ISSUE REPORT, 제13호(6), 한국산업기술평가관리원. 전승수(2012), 초연결 사회의 빅 데이터 생태계 분석과 시사점, ISSUE PAPER, 한국과학기술기획평가원. 정보통신산업진흥원(2013), 3D 프린터, 차세대 제조업 혁신 주도 전망, 주간기술동향. 정보통신산업진흥원(2013), 국내, 3D 프린터 시장 확대, IT융합시스템, 제36호. 특허청(2012), 3D 프린터 특허출원 동향. 한국과학기술정보연구원(2013), 3차원 인쇄기를 이용한 공학 교육, 글로벌동향브리핑. 한국기계연구원(2013), 글로벌 3D 프린터 산업 기술동향 분석, 기계기술정책, 제71호. 한국정보화진흥원(2013), 창조적 가치연결, 초연결사회의 도래, IT & Future Strategy, 제10호. YTN SCIENCE( ), 3D 프린팅 기술과 디자인, 사이언스 24: 특허&이슈. KT경제경영연구소(2012), ICT와 3D 프린팅에 의한 제3차 산업혁명. IDG Korea( ), 현실화되는 3D 프린팅 총기 제조 합법과 우려 사이. Gartner(2013), Gartner Says Early Adopters of 3D Printing Technology Could Gain an Innovation Advantage Over Rivals. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering(2013), 3D Printing. SIMTech(2013), Opportunities and Applications of 3D Additive Manufacturing. 제24권 제3 4호 103

이에 전문가의 산업분석 정보를 기반으로 글로벌 시장 선점을 위한 핵심 및 원천기술(특허) 개발에 산 학 연 관 민의 지혜를 모아야 할 때이다. 정 책 동 향 참고문헌 뉴아이피비즈(2012), 3D 프린터에 관련된 특허출원 동향. 미래창조과학부(2013), 3차원 프린팅 기술영향평가 국민 의견수렴.

12 정책동향 The Engineer(2010), 3D Printing Technology. Wohlers Associates Inc.(2012), Cumulative Industrial AM Systems installed by country from 1988 to 전자신문( ), 특허 괴물에 대응할 지식재산 전문인력 양성. 조선일보( ), 특허 괴물(특허료로 먹고사는 외국 기업)을 퇴치하자. BBC( ), Artificial blood vessels created on a 3D printer. 104 과학기술정책

전자신문(2011. 1. 10), 특허 괴물에 대응할 지식재산 전문인력 양성. 조선일보(2009. 7.

<4D6963726F736F667420576F7264202D204954B1E2C8B9BDC3B8AEC1EE2DB0ADB9CEC8A3>

<4D6963726F736F667420576F7264202D204954B1E2C8B9BDC3B8AEC1EE2DB0ADB9CEC8A3> IT 기획시리즈 3D 프린팅 산업 동향 1) 강민호 한국과학기술정보연구원 ReSEAT 프로그램 전문연구위원 gcwang@kisti.re.kr 박종규, 박세환 한국과학기술정보연구원 1. 서언 2. 3D 프린팅 기술개발 동향 3. 3D 프린팅 특허성 관련 이슈 4. 3D 프린팅 글로벌 시장 동향 5. 결언 1. 서언 3D 프린팅 기법을 이용한 제품제조 기술의 기본