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1 현안분석과제 길광수선임연구위원 _ kskil@kmi.re.kr 김은우전문연구원 _ hisgrace@kmi.re.kr 안영균연구원 _ ahnyg@kmi.re.kr 3D 프린팅기술혁신과 해운 항만물류분야대응방향 CONTENTS 요약 Ⅰ. 서론 01 Ⅱ. 3D 프린팅기술동향과전망 03 Ⅲ. 3D 프린팅기술이해운 항만물류에미칠영향분석 32 Ⅳ. 해운 항만물류분야대응방향 47 Ⅴ. 결론 58

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3 < 요약 > 3D 프린팅기술은 제3차산업혁명 을가져올미래제조기술 3D 프린팅기술은디지털데이터로부터물리적인 3D 개체를만들어낼수있는조형기술로 1984년미국 3D 시스템즈사의창립자척헐 (Chuck Hull) 에의해처음발명됨 척헐이발명한 3D 프린팅기술을근간으로다양한 3D 프린팅기법이개발되어초창기의시제품제작에서부터현재는다양한산업의제조영역에서활용되고있음 3D 프린팅기술의급속한확산 적용, 글로벌공급사슬및물류체계변화초래 3D 프린팅기술도입으로제품의기획과디자인에서부터생산후최종소비까지의전과정이단축되면서기존대량생산체제하에형성되어온글로벌공급사슬이간소화 유연화, 로컬화, 디지털화양상을나타낼전망임 3D 프린팅기술은해운 항만물류시장의근본틀 (market fundamentals) 을바꿀수있는잠재력을가지고있음 3D 프린팅기술의단기적인영향은미미할것이며중장기적으로도해운 항만물류기업에게기회또는위협의어떤요인으로작용할지여부또한불확실함 그러나 3D 프린팅으로기존에존재하지않았던새로운사업모델을가진물류기업이등장하고제조와물류, 소비자와생산자의경계가모호해질것으로예상됨

4 우리나라해운 항만물류업계는 3D 프린팅기술확산에따른글로벌공급사슬및해운 항만물류시장변화에선제적으로대비해야함 우리기업과정부는글로벌공급사슬에서 3D 프린팅혁신기술이가져올변화의흐름을파악하여이에대응하면서산업내부적으로새로운기술의활용과발전방향등을진지한고민해야할것임 동시에산 학 연 정공동의 3D 프린팅혁신기술대응및활용체계를구축해미래선점을위한준비태세에만전을기해야할것임

5 기술혁신대응해양수산분야현안분석 1 Ⅰ. 서론 3D 프린팅, 미래사회를바꿀핵심기술 1980 년대후반디지털데이터로부터물리적인 3D 개체를만들어낼수있는기술이개발되면서우리사회의모든것을바꿀잠재력을가진 3D 프린팅의역사가시작되었음 3D 프린팅기술은 제조업의혁명, 제3차산업혁명 을가져올미래의제조기술로, 파괴적혁신을통해제조업의패러다임을바꾸고나아가세계산업지형까지변화시킬혁신기술임 초창기단순한제품이나제조업체의시제품만생산했던 3D 프린터는정밀기계와부품, 자동차, 항공기, 주택, 의류, 인체조직, 식품등까지제조영역을넓혀가고있음 - 사용공간의제약도거의없어, 바다에서우주공간까지, 공장에서소비자의가정까지활용영역이확대되고있음 3D 프린팅기술의급속한확산 적용, 글로벌공급사슬및물류체계변화초래 3D 프린팅에의한생산방식의변혁과산업지형의변화등은지난수세기에걸쳐진전되어온생산과소비의글로벌화추세도변화시킬것으로예상됨 3D 프린팅혁신기술은글로벌공급사슬체계의단순화 지역화 유연화를초래하여글로벌화의첨병역할을해온글로벌물류산업계에물동량감소라는위협요인으로작용할가능성도있지만, 신규물동량창출과신사업분야진출이라는새로운기회도제공할것임

6 2 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 본현안분석은 3D 프린팅혁신기술이해운 항만물류산업에미칠영향을분석하여그에대한대응방향을제시하는것이목적 3D 프린팅에관한이해를돕기위해기존의기술적 실무적논의를체계적으로정리하며, 해운 항만물류산업에미칠영향을물류체계 물동량 ( 수요 ) 사업영역( 공급 ) 측면에서분석한후기업과정부차원의대응방향을제시함

7 기술혁신대응해양수산분야현안분석 3 Ⅱ. 3D 프린팅기술동향과전망 1. 3D 프린팅개요 3D 프린팅의개념 3D 프린팅은디지털디자인데이터를사용하여레이어를적층하는방식으로 3차원의물체를만들어내는프로세스, 즉적층가공 (Additive Manufacturing) 을의미함 1) - 세계최대규모의표준화기관인 ASTM(American Society for Testing and Materials) 과 3D 프린팅산업발전전략을수립한미래창조과학부등국내외다양한기관에서는 < 표 2-1> 과같이 3D 프린팅을정의하고있음 < 표 2-1> 각기관별 3D 프린팅에대한정의 기관 ASTM 2) Gartner 3) MRI 4) 미래창조과학부 5) 정의 3D CAD 데이터를바탕으로재료를적층하여물체를제조하는방법 (process of joining materials to make objects, usually layer by layer, from 3D CAD data) 연속적인계층의물질을뿌리면서 3 차원물체를만들어내는부가제조기술의일종 3D CAD 데이터를바탕으로컴퓨터에서얇은단면의형상을계산하여, 이계산결과를바탕으로재료를적층하여 3 차원조형물을제조하는기술 3 차원의모델링데이터를한층한층 (Layer by Layer) 적층하여, 손으로직접만질수있는물리적형상으로제조하는것 1) IRS 글로벌, 3D 프린팅 ( 프린터, 소재 ) 시장, 기술전망과국내외참여업체사업전략, ) 미국재료시험학회 (American Society for Testing and Materials), ) 미국정보기술연구및자문회사,

8 4 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 3D 프린터의작동원리와과정 6) 3D 프린팅의기본원리는 3D 프린팅에사용되는원재료 ( 플라스틱, 세라믹, 금속등 ) 를녹여얇은막을무수히쌓아올려입체적인형태를가진사물을제작하는것임 (< 그림 2-1> 참조 ) - 입체적인물건을미분하듯이가로로매우얇게잘라분석하고이러한얇은막을한층씩바닥부터꼭대기까지쌓아서사물의형태를완성함 7) - 이때원재료는파우더나액체, 녹인실등의형태로분사되며한층의두께는 0.01~0.08mm 수준으로분사되어적층됨 < 그림 2-1> 3D 프린팅의작동원리 출처 : 연합뉴스, (HP/3D 시스템즈자료를연합뉴스재가공 ). 3D 프린팅과정은크게모델링, 프린팅, 후처리의 3가지과정으로구분됨 (< 그림 2-2> 참조 ) 4) 일본 Mitsubishi Research Institute Inc., ) 미래창조과학부, 3D프린팅산업발전전략, ) 연합뉴스 (2013.7); 일본경제산업성, 3D CRAFT JAPAN(2014) 자료를토대로 KMI 재작성. 7) IRS Global, 3D 프린팅 ( 프린터, 소재 ) 시장, 기술전망과국내외참여업체사업전략, , p.27.

9 기술혁신대응해양수산분야현안분석 5 - 우선 CAD와같은소프트웨어로 3차원설계도를제작하는모델링과정이며, 완성된 CAD 파일은 3D 프린터에서사용할수있는 STL(STereoLithography) 8) 파일형태로변환되어야함 - 그다음은전송된설계도를바탕으로조형물의성질에맞는원재료를선택하고, 등고선을그리듯촘촘히원재료를투입하여물체를프린팅함 - 조형이완료되면자외선이나레이저를쏘아물체를경화시키며, 경화과정이끝나면표면청소와매끄럽게만드는작업, 코팅이나페인팅과정을거쳐최종완제품을만들어냄 < 그림 2-2> 3D 프린팅과정 출처 : 연합뉴스, (HP/3D 시스템즈자료를연합뉴스재가공 ). 3D 프린터의구조 3D 프린터는크게 ⅰ) 기계본체, ⅱ) 전자부품, ⅲ) 압출기, ⅳ) 소프트웨어로구성됨 9) (< 그림 2-3> 참조 ) 8) 3차원데이터를표현하는국제표준형식중하나로대부분의 3D 프린터에서입력파일로많이사용되고있음.

10 6 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 기계본체 - 본체는일반적으로 X/Y/Z 축의선형운동체부분 과 Print bed( 인쇄판 ) 로구성됨 - X/Y/Z 축은각각좌우이동, 전후이동, 상하이동에해당하는것으로, 벨트 폴리모션구동과리드스크류모션의반동에의해제품이적층되는것임 - 프린트베드는인쇄물이올려지는곳으로, 고정되어있을수도있고 X/Y/Z 축을따라움직일수있음 < 그림 2-3> 3D 프린터 X/Y/Z 축 3 차원공간 출처 : 씨이피테크, Making Ideas Become Reality_3D Printing System, 전자부품 - 전자부품은일반적으로컨트롤러, 스테퍼모터, 스테퍼드라이버, 엔드-스탑, 히티드베드의 5가지부품으로구성되며, 3D 프린팅의제조과정을조정하는역할을수행함 9) 3D 프린팅웹사이트자이지스트 자료 ( ) 를토대로 KMI 재작성.

11 기술혁신대응해양수산분야현안분석 7 - 컨트롤러는 3D 프린터의브레인역할을담당하는부품으로제조과정을전반적으로조율함 - 스테퍼모터는전자모터의한종류이며컨트롤러에의해정밀한컨트롤이가능함 - 스테퍼드라이버는스테퍼모터와컨트롤러간일종의중개인역할을하는칩으로스테퍼모터의움직임을위해전송해야하는신호를단순화함 - 엔드-스탑은멀리떨어져있는부품에직접연결할수있는스위치가있는간단한회로보드로컨트롤러와스테퍼드라이버를연결시켜줌 - 히티드베드는인쇄되는동안일정온도의열을인쇄물에가해주면서뒤틀림현상을미연에방지해주는역할을수행함 압출기 - 압출기는원료필라멘트를노즐에공급하고베드에필라멘트를녹여안착시키는역할을담당하며콜드엔드와핫엔드로구성됨 - 콜드엔드는절연체또는써멀브레이크를통해핫엔드로연결되어있으며제조시에열전달을방지함 - 핫엔드는압출기에서원료필라멘트를가열해녹여내는부분의일부로서미스터를통해온도를모니터링함 소프트웨어 - 소프트웨어툴체인은 CAD툴, CAM툴, 펌웨어의 3가지로구성되며, 컴퓨터와연결되어 3D 프린터의구동을제어함 3D 프린터제품 최근국내외에서저가보급형 3D 프린터제품들이유통되고있으며, 산업용 3D 프린터의경우최소 1~2억원을호가하던것이현재는개인용조립식 3D 프린터가 70만원대에시판되고있음 10)

12 8 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 - 저가형 3D 프린터의보급확산으로 2012년에는전세계약 3만 5천대이상의개인용 3D 프린터가보급됨 11) - 국내 IT 전문판매업체인 컴퓨터월드 는 500달러 ( 약 53만원 ) 미만 3D 프린터를소개하고저가제품이점차늘어날것이라고전망하고있음 (< 표 2-2> 참조 ) < 표 2-2> 보급형 3D 프린터의확산 제품 가격 ( 달러 ) 특징 시판여부 프린트봇심플 399 완제품, 강한내구성, PLA 수지사용현재판매 솔리드들 QU-BD 원업 199 피치프린터 100 버커니어 379 완제품, 큰제품베드, ABS 필라멘트와 PLA 동시사용 직접조립, 오픈소스소프트웨어사용, 비용추가로기능업그레이드 직접조립, 레이저빔사용물건조형, 디자인파일을오디오파일로변경해사용 직접조립, 무선 3D 프린터, ABS 필라멘트와 PLA 동시사용 자료 : etnews, 500 달러이하저가 3D 프린터가늘어난다, 자료를토대로 KMI 작성. 현재판매 현재판매 2014 년상반기출시 현재판매 (2014 년 4 월출시 ) 한편시장에출시된주요글로벌 3D 프린터제품은다음과같음 10) etnews, 500 달러이하저가 3D 프린터가늘어난다, 자료를토대로 KMI 작성. 11) 경기중소기업종합지원센터, 3D 프린팅기술이초래할제조업의패러다임변화와제 3 차산업 혁명,

13 기술혁신대응해양수산분야현안분석 9 < 그림 2-4> 한국 Np-Mendal: 고체형 FDM 제품명 : Np-Mendal, 메이커 : Np-Mendal Corp., 가격 : 15만 9천엔소재 : PLA, ABS, 해상도 : 0.1mm, 프린트면적 : cm특징 : 한국에서개발된 Rep Rap 3D 프린터, 가정용으로개발되었음에도작동중소음이적고, 비교적고밀도의제품제작이가능 자료 : 3D CRAFT JAPAN 2014 자료를토대로 KMI 작성. < 그림 2-5> 미국 da Vinci 1.0: 파우더형 SLS 제품명 : da Vinci 1.0, 메이커 : XYZ Printing, 가격 : 6만 9천 8백엔소재 : ABS, 메탈해상도 : 0.1~0.2mm, 프린트면적 : cm특징 : 조작이매우단순하며 ABS 등의합성수지뿐만아니라메탈형식의재료도사용가능자료 : 3D CRAFT JAPAN 2014 자료를토대로 KMI 작성.

14 10 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 < 그림 2-6> 영국 CubeX: 액체형 Polyjet 제품명 : CubeX, 메이커 : 3D시스템즈, 가격 : 42만엔소재 : PLA, ABS, 해상도 : 0.1mm, 프린트면적 : cm특징 : 스마트폰케이스의조형시간이 2~3시간정도소요의빠른스피드, 3색혼합제작가능, 원재료투입시카트리지형식으로간단교환가능 자료 : 3D CRAFT JAPAN 2014 자료를토대로 KMI 작성. 2. 3D 프린팅기술개발동향 3D 프린팅기술개발연혁 12) 3D 프린팅기술은 1984년척헐 (Chuck Hull) 이디지털데이터로부터물리적인 3D 개체를인쇄할수있는과정인 Stereolithography 를개발하면서시작되었음 - 이후 3D 프린팅기술은지속적으로발전을거듭하여현재제조업뿐만아니라의학, 항공공학, 자동차, DIY, 보석류등다양한분야의생산시스템발전에기여하고있음 (< 표 2-3> 참조 ) 12) IRS Global, 3D 프린팅 ( 프린터, 소재 ) 시장, 기술전망과국내외참여업체사업전략, ; 서일대학교, Industrial Design Education and Business Start-up Using 3D Printing Technology, 등을토대로 KMI 재작성.

15 기술혁신대응해양수산분야현안분석 11 < 표 2-3> 3D 프린팅기술개발연혁 연도분야비고 1984 제조업척헐 (Chuck Hull), 3D 프린팅기술 (Stereolithography) 발명 1987 제조업 Stereolithography 3D 프린팅레이저기술응용하여감광성중합체의얇은고체막을최초제작 1992 제조업 SLA(Stereolithography apparatus) 개발 1996 제조업 MIT 파우더바인더잉크젯 (MIT powder binder inkjet) 개발 1999 의학 장기보조기구를 3D 프린터로제조 2000 제조업 기존포토폴리머 (photopolymer) 를더강화한소재를잉크젯 3D 프린터 ( 폴리젯방식 ) 로최초제작 2002 의학 소형신장을 3D 프린터로제조 2005 DIY 오픈소스프로젝트인 RepRap Project 발족 2006 제조업 SLS(Selective Laser Sintering) 기술개발 DIY RepRap Project에서첫자가복제 3D 프린터 Danwin 개발 2008 DIY Shapeways사의공동창조시범서비스출시 의학 맞춤형의족을 3D 프린터로제조 2009 DIY 3D 프린터를직접만들고제품제조할수있는 DIY Kit 출시의학혈관을 3D 프린터로제조 항공공학 무인비행기를 3D 프린터로제조 2011 자동차 자동차를 3D 프린터로제조 보석류 3D 프린터의제조재료로금과은제공 2012 의학 맞춤형턱을 3D 프린터로제조 2013 제조업 3D시스템즈社 CJP(Color Jet Printing) 기술개발 2014 DIY 스트라타시스社폴리젯방식 3D 프린터인 Object500-Connex3 출시 자료 : IRS Global, 3D 프린팅 ( 프린터, 소재 ) 시장, 기술전망과국내외참여업체사업전략, ; 서일대학교, Industrial Design Education and Business Start-up Using 3D Printing Technology, 등을토대로 KMI 재작성. 3D 프린팅방식 13) 3D 프린터에재료를투입하여입체적으로조형하는것, 즉출력방식을 3D 프린 13) 미국재료시험학회 (American Society for Testing and Materials) 홈페이지 ; 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, 자료를토대로 KMI 작성.

16 12 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 팅방식이라고할수있으며, ASTM 에서는프린팅방식을일곱가지종류로분류하고있음 (< 표 2-4> 참조 ) < 표 2-4> 일곱가지 3D 프린팅방식 방식방법원료주요메이커 vat photopolymerization ( 액상탱크광중합 ) material extrusion ( 재료압출 ) powder bed fusion ( 분말융합 ) binder jetting ( 결합분사 ) sheet lamination ( 시트적충 ) material jetting ( 재료분사 ) directed energy deposition ( 지향성에너지적충 ) 자료 : ASTM 홈페이지. 탱크에투입된광경화성수지를빛에의해선택적으로경화유동성재료를노즐에서압출 분말을투입한공간을선택적으로융합결합 액상결합제를분말로분사하여선택적으로응고시킴 시트모양의재료를접착시킴 재료방울을분사해선택적으로고체화 재료를공급하면서열발생하는위치를제어하여재료를선택적으로용해 결합 광경화성수지, 모노아 열가소성수지 금속 ( 구리, 티타늄, 니켈합금, 코발트크롬합금 ), 수지 ( 나일론, 아미드 ), 세라믹 3D 시스템즈 ( 미국 ), 씨멧토 ( 일본 ) 스트라타시스 ( 미국 ), 3D시스템즈 ( 미국 ) EOS( 독일 ), 3D시스템즈 ( 미국 ), SLM솔루션스 ( 독일 ), 마츠우라기계 ( 일본 ), 아스펙토 ( 일본 ) 석고, 플라스틱 3D 시스템즈 ( 미국 ) 종이, 수지, 금속호일 광경화성수지, 왁스 엠코아테크놀러지 ( 아일랜드 ), 솔리디오 ( 영국 ) 스트라타시스 ( 미국 ), 3D시스템즈 ( 미국 ), 키엔스 ( 일본 ) 금속옵트멕 ( 영국 ) 3D 프린팅방식은이처럼매우다양하기때문에, 목적하는조형물의특징에맞추어프린팅방식을선택하는것이필요함 - 7가지프린팅방식중에서는이미특허기간이만료되어대중에게사용소스가오픈되는한편개인용염가품생산이가장용이한재료압출방식이가장보편화되어있음

17 기술혁신대응해양수산분야현안분석 13 3D 프린팅소재 ( 원재료 ) 14) 3D 프린팅소재는크게합성수지, 금속소재, 기타소재로분류할수있음 합성수지 - PLA(Polylactic acid): 옥수수및감자의전분등과같은 100% 재생가능한자원으로부터얻어진단량체를이용하여합성된열가소성고분자소재임 - ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene): ABS는경량아크리로니트릴부타디엔스티렌을의미하며, 3D 프린터로제품제조시에가장넓게활용되는열가소성플라스틱임 < 그림 2-7> 3D 프린터소재 : 합성수지 PLA ABS 열가소성플라스틱류중에서가장친환경적인소재라고할수있어, 3D 프린터차세대원재료로각광받고있음 작물로제조가가능하여천연자원이풍부한제 3 세계국가들에서생산이유리한소재이나폴리유산소재의낮은결정화속도로높은내열성 내구성이요구되는점은향후해결해야할단점임 자료 : TOUCH 3D PRINTER AND FILAMENT 사홈페이지. 2 차가공이용이하여제품의신축성이좋다는장점이있지만, 반면 200 이상의고온처리가불가능하다는단점이있음 PLA 대비적은마력으로도생산이가능하여, 소형제작에더용이하며, 향후개인용 3D 프린터분야에서일반인이가장많이사용할것으로전망되는재료임 14) IRS Global, 3D 프린팅 ( 프린터, 소재 ) 시장, 기술전망과국내외참여업체사업전략, 등을토대로 KMI 작성.

18 14 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 금속소재 - 티타늄 (Titanium): 티타늄은탄력성이좋고인체에자극이적어생체적합성을가지므로알레르기에대한우려가없으며, 현존하는 3D 프린터원재료중에서가장강도가강한물질임 - 스테인리스스틸 (Stainless Steel): 3D 프린터금속소재재료중에서가격이가장저렴하면서도일정수준이상의고강도를보유한물질로튼튼하다는장점이있지만, 얇은소형물질제작에는부적합함 < 그림 2-8> 3D 프린터금속소재제조품 티타늄소재자전거 스테인리스스틸생활용품 자료 : TOUCH 3D PRINTER AND FILAMENT 사홈페이지. 기타소재 - 목재 (Laywood): 일반적으로 3D 프린터로제작시재활용목재를사용하고무공해화학재로접착하여마감함 - 원가가비교적저렴하여향후상용화가확산될것으로전망됨 - 아크릴 (Acrylic): 잉크젯적층방식 (MJM) 에서사용되는재료로, 뛰어난정밀도를가지고있으며, 일반적으로가전제품등전문가용제품개발에적용이용이함

19 기술혁신대응해양수산분야현안분석 15 < 그림 2-9> 3D 프린터소재 : 목재, 아크릴 목재 아크릴 자료 : TOUCH 3D PRINTER AND FILAMENT 사홈페이지. 주요 3D 프린팅기술 3D 프린팅기술은주로고체기반, 액체기반, 파우더기반세종류로분류할수있음 고체기반기술에는 FDM(Fused Deposition Modeling 또는 Fused Filament Fabrication) 이있음 - 타방식에비해장치의구조와프로그램이간단하기때문에장비가격과유지보수비용이낮다는장점이있으나, 표면조도가뒤떨어져세부형상구현이불가능하다는단점이있음 < 표 2-5> 3D 프린팅 : 고체기반기술 기술명원리원재료 FDM - 가는실 ( 필라멘트 ) 형태의열가소성물질을노즐안에서녹여얇은필름형태로출력하는방식으로적층 PLA 등주요합성수지 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, 자료를토대로 KMI 작성.

20 16 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 액체기반기술에는 SLA, DLP, Polyjet 등이있음 - SLA 기술은레이저를사용하여정밀도가우수하나, 강도가약하고고온에서형태의변형이발생할가능성이있음 - DLP 기술은비교적저렴한 DLP 프린팅이존재하고비교적작업속도가빠르다는장점이있지만, 원료선택이제한적이고조형물의사이즈가작다는단점이있음 - Polyjet 기술은재료의신축적조절이가능하여다양한제품군을제조할수있는반면에, 고비용이들어간다는경제적문제점이상존함 < 표 2-6> 3D 프린팅 : 액체기반기술 기술명원리원재료 SLA DLP Polyjet - 액체광경화성수지가담긴수조안에저전력 고밀도의 UV 레이저를투사하여경화시키는방식으로적층 - 액체상태의광경화성수지에조형하고자하는모양의빛을 DLP(Digital Light Projector) 에투사하여적층 - 프린트헤드의수백개의미세노즐에서재료를분사함과동시에자외선으로경화시키는방식 ABS, PC 15) 등합성수지 ABS 등 폴리프로필렌유사소재등 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, 자료를토대로 KMI 작성. 파우더기반기술은가장널리사용되는 3D 프린팅기술로 SLS, DMLS, 3DP, SLM, SHS 등이있음 - SLS 기술은다양한분야에광범위한활용이가능하다는장점이있으나, 다만레이저장비와같은고가부품사용으로일반적으로프린터단가가높다는단점이있음 - DMLS 기술은제작품의강도가매우높지만표면조도가미흡하여별도의후처리작업이필요함 15) Polycarbonate.

21 기술혁신대응해양수산분야현안분석 17-3DP 기술은컬러잉크사용으로다양한색상의섬세한작업이가능하지만표면처리, 분말제거등별도의후공정작업이필요함 - SLM 기술은복잡한형상의금속제품생산이용이하다는장점이있는반면, 정밀도와표면조도가다소미흡하다는단점이있음 - SHS 기술은얇은형태의제품제작이가능하고또한다수의제품을동시제작하는것이가능하지만, 제작속도가느리고사용가능한소재가제한적임 < 표 2-7> 3D 프린팅 : 파우더기반기술 기술명 원리 원재료 SLS 베드에도포된파우더 ( 분말 ) 에선택적으로레이저를조사 소결하나일론, 폴리스티렌고, 파우더를도포하는공정을반복하여적층등 DMLS 도포된금속파우더에선택적으로고출력 Ytterbium-Fibre 레이저를스테인리스스틸, 조사하여용융시키는방식으로적층강철등 3DP 노즐에서액체상태의컬러잉크와경화물질을분말원료에분사하는방식으로적층 ABS 등합성수지 SLM 도포된금속파우더에선택적으로고출력 Ytterbium-Fibre 레이스테인리스스틸, 저를조사하여용융시키는방식으로적층공구강등 SHS Thermal Printer Head를이용하여챔버에얇게도포된파우더를녹여경화시키는방식으로적층 ABS 등합성수지 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, 자료를토 대로 KMI 작성. 이상주요 3D 프린팅기술의장 단점및가격을비교하면다음과같음 < 표 2-8> 주요 3D 프린팅기술별장 단점및가격비교 기술명 가공정밀도 표면조도 제작속도 재료강도 장비가격 (US 달러 ) FDM 매우낮음 낮음 낮음 보통 200~18,000 SLA 높음 높음 보통 낮음 600~50,000 DLP 매우높음 높음 매우높음 낮음 약 5,000 Polyjet 높음 높음 보통 보통 15,000~750,000 SLS 보통 보통 보통 높음 최대 250,000

22 18 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 기술명 가공정밀도 표면조도 제작속도 재료강도 장비가격 (US 달러 ) DMLS 낮음 낮음 보통 높음 최대 600,000 3DP 보통 보통 매우높음 낮음 약 15,000 SLM 낮음 낮음 보통 높음 최대 500,000 SHS 높음 높음 낮음 보통 약 25,000 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, 자료를토 대로 KMI 작성. 3. 3D 프린팅기술의활용현황 현재 3D 프린터는산업용을중심으로다양한국가에서활용되고있음 (< 그림 2-10> 참조 ) 1998~2012 년국가별산업용 3D 프린터누적보유율은미국이 38% 로가장높으며, 그다음으로일본 (9.7%), 독일 (9.4%), 중국 (8.7%) 순임 이에비해우리나라의산업용 3D 프린터누적보유율은 2.3% 에불과함 < 그림 2-10> 국가별산업용 3D 프린터누적보유율 (1988~2012) 자료 : Wohlers Report 2013.

23 기술혁신대응해양수산분야현안분석 19 3D 프린팅기술은다양한용도로다양한산업분야에서활용되고있음 3D 프린팅기술은초기에는기업의시제품제작에제한적으로사용되었으나최근에는기술의발전으로 FDM 방식의목업및시제품제작에서부터 SLS 방식의실제제품용부품제작까지다양한용도로활용되고있음 - 용도별로기능부품, 맞춤및조립, 프로토타입툴링패턴, 금속주조패턴, 시각보조자료등순으로 3D 프린팅기술이사용되고있음 산업분야에서는소비재 전자제품분야에서가장많이활용되고있으며, 자동차, 의료 치과, 산업기계 사무기기, 항공우주등분야순으로활용도가높음 < 그림 2-11> 3D 프린팅기술활용현황 [ 용도별점유율 (2012) ] [ 분야별활용비중 (2012) ] 자료 : Wohlers Report D 프린팅기술의적용사례 3D 프린팅기술은완구, 패션, 엔터테인먼트산업과기술적난이도가높은자동차, 항공우주, 방위산업, 의료기기등다양한분야에서제품개발에적용되고있음 자동차분야에서는대시보드, 보디패널등시제품의제작에 3D 프린팅기술을적용하고있음

24 20 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 - 이를통해시제품의제작비용과시간을절감할수있으며, 신제품출시시점을앞당겨시장을선점할수있음 - 뿐만아니라단종된부품을바로제작가능하여고객의수요에적시대응할수있음 - 아울러사내에서시제품을생산하게되어기밀유출가능성을차단할수있음 < 표 2-9> 자동차분야적용사례 기업적용사례 스포츠카 Aventador 시제품제작에 3D 프린터를사용람보르기니 기존의시제품제작시간 비용 (4개월 4만달러 ) 을각각 1/6, 1/8로절감 5곳의 3D 프로토타입제작센터를보유하고있으며, 실린더헤드, 브레이크로터, 포드후륜엑셀등의부품시제품을 3D 프린터로제작 제작기간 (3개월) 을 1~2개월단축 FDM 및 SLA 방식의 3D 프린터를활용하여헤드램프, 대시보드, 에어백등다양한부품의시제품생산현대모비스 3D 프린터활용시제품제작건수 49% 증가 : 2,119 건 ( 11) 3,159 건 ( 12) 헤드램프시제품의경우제작시간 비용각각 1/30, 1/12 수준으로절감자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, , p.16. 재정리. 의료 치과분야에서는인공치아 인공뼈 인공관절 인공혈관등보형물의제작에적용되고있음 - 개인맞춤형제작이용이해졌으며, 다품종소량생산도가능해짐 < 표 2-10> 의료 치과분야적용사례 기업 / 대학 적용사례 미국 Oxford 고성능소재 PEKK(Polyetherketoneketone) 를활용하여제작한두개골임플란트를환자의함몰된두개골복원 ( 삽입 ) 에사용 덴마크 Widex 3D 프린터와 3D 스캐너를활용한보청기제작기술을개발, 개인맞춤형귓본제작에성공 미국 Bespoke Inno. 3D 프린터기술을이용하여만든의족 Bespoke Fairings를개발하여기존의족의비대칭성문제를극복 일본교토대 경추추간판탈출증환자 4명에게적합한모양의인공뼈 ( 티타늄분말활용 ) 를 3D 프린터를이용하여제작한후이식에성공 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, , p.17. 재정리.

25 기술혁신대응해양수산분야현안분석 21 항공우주분야에서는알루미늄동체등주요부품의제작에적용되고있음 - 복잡한형상제작및재료비절감이가능하며완제품제작시제조공정이간소 화되어이에따른인건비및조립비절감이가능해짐 < 표 2-11> 항공우주분야적용사례 기관 / 기업 미국 Oak Ridge National Lab. NASA GE 적용사례 1:1 수준의 Buy-to-Fly Ratio 를달성한항공기부품제작에성공하였으며, 유체흐름의효율성제고달성 로켓연료분사장치생산에 EBF3 기술을적용, 4 개월만에생산 기존가공방식으로는최소 2 3 년소요되는매우복잡한부품 3 년내 25,000 개의연소기노즐을 3D 프린팅기술을통해확보예정 3D 프린팅기술을활용할경우, 질소산화물 (NOx) 발생을저감하기위한복잡형상의연소기노즐생산에용이 재료 ( 코발트크로뮴 ) 사용량감소, 경량화및연료사용저감 : 층별두께는 20 μm수준 2015 년 2016 년경상용화예정이며, 시장규모는약 220 억달러로예상 ( 제트엔진기준 ) 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, , p.18. 재정리. 최근에는건축분야에서도다양한시도가이루어지고있음 - 3D 프린팅기술을적용하면건설현장에서건축자재를생산할수있어운송비용을절감할수있고, 공사기간을단축할수있으며다양한디자인의건축모형을구현할수있음 16) 16) 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, , pp 재정리.

26 22 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 < 표 2-12> 건축분야적용사례 적용산업 중국잉촹신소재 (Yingchuang New Materials Inc.) 17) 네델란드 DUS 아키텍츠 (DUS Architects) 18) 적용사례 4 대의거대한 3D 프린터를이용하여 4 시간내에집 10 채건축 FDM 기술사용, 한채당건축비용 5 천달러 세계최초로건물블록인쇄프로젝트에도전 향후기술혁신을통해 3m 높이의건물주춧돌을인쇄하는데소요되는시간이두시간가량으로단축될것으로예상 현재의기술력으로는일주일가량소요 그외에도 3D 프린팅기술적용시의다양한장점으로인해소비재 전자제품, 산업기 계 산업기기, 교육 연구, 해운 조선분야에서다양하게적용되고있음 < 표 2-13> 기타분야적용사례 적용산업 소비재 전자제품 산업기계 사무기기 교육 연구 해운 조선 패션 적용사례 개인맞춤형제품제작으로소비자의구매욕구자극 기존의부식 / 절삭방법이아닌적층방식으로정밀한회로제작비용절감 복잡한형상 극미소부품제작용이 주변환경맞춤형사무기기제작 회의 컨퍼런스개최준비물의자체제작 수업의특성에맞는실험장비및저렴한비용으로교육보조재제작 가정에서교육콘텐츠를스스로생산하여활용 ( 머스크 ) 자사컨테이너선에금속분말소재의 3D 프린터를설치하여선박의수리부품을제작하는용도로활용예정 ( 아디다스 ) 시제품개발에필요한인력 (12 명 2 명 ) 및개발기간 (4~6 주 1~2 일 ) 대폭절감 ( 나이키 ) 다양한신발의시제품에사용하고있으며, 시제품제작비용을과거수천달러에서수백달러로대폭절감 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, , pp 재정리. 17) CIO( 검색일 ) CIO( 검색일

27 기술혁신대응해양수산분야현안분석 주요국별 3D 프린팅산업육성정책및시장전망 주요국의 3D 프린팅산업지원정책동향 미국, EU, 일본, 중국등은 3D 프린팅산업을제조혁신의핵심수단및신성장동력으로주목하고정부주도하에집중육성중임 19) (< 표 2-14> 참조 ) - 3D 프린팅시장을선점하기위한 3D 프린터개발과 3D 프린팅기술에대한선진국들의공격적투자가가속화되고있음 이에반해우리나라의 3D 프린팅산업은태동기로, 2014년 4월에야비로소제조업혁신, 신시장창출등을위한 3D프린팅산업발전전략 을수립함 - 3D 프린팅활용수요창출및국내장비 소재 SW 관련산업성장을위한 4대추진전략, 11대세부추진과제를마련했으며, 2020년장비 소재 SW 등글로벌선도기업 5개육성, 글로벌시장점유율 15% 달성목표를설정함 < 표 2-14> 주요국의 3D 프린팅산업지원정책동향 자료 : 박윤규, 3D 프린팅, 미래전략산업으로육성, Inside 3D Pringting Conference 발표자료, 미래창조과학부, 를참조하여 KMI 재작성. 19) 박윤규, 3D프린팅, 미래전략산업으로육성, Inside 3D Pringting Conference 발표자료, 미래창조과학부,

28 24 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 국내외 3D 프린팅산업생태계 3D 프린팅산업은장비및소재를개발 생산하는제조업, 생산대행 제작지원을제공하는서비스업등다양한유형의기업들로구성됨 20) 산업용및개인용 3D 프린터제조분야에서는소수의선두기업 21) 들이 70% 이상의세계시장을과점하고있음 (< 그림 2-12> 참조 ) < 그림 2-12> 세계 3D 프린터시장의상위업체점유율 (2011) 자료 : Wohlers Report 우리나라의 3D 프린터제조분야는기존에저가산업용장비를생산하던중소 기업과신규로제조시장에진입하고있는중견기업들로구성되어있음 22) 20) 미래창조과학부, 3D프린팅산업발전전략, ) 미국의 3D Systems 와 Stratasys 는현재세계 3D 프린터시장을주도하고있는대표적인선두기업으로, 3D Systems는 1987년 SLA 방식의 3D 프린터를출시했으며, Stratasys는가정용 3D 프린터의대표적인제조방식인 FDM을처음개발함. 2012년 Stratasys 는이스라엘의 3D 프린터기업인 Object 와 Solid-scape 를인수하여업계내위상을크게강화함. 3D Systems는시장을주도하기위해 Z Corporation을인수했으며, 2013년 7월에는프랑스의금속 3D 프린터기업인 Phoenix Systems 을인수함. 22) 3D 프린터제조사는현재캐리마, 인스텍, 에디슨등 5 6군데로추정됨 ( 허제, 3D Printer

29 기술혁신대응해양수산분야현안분석 25 서비스분야에서는개인맞춤형제품제작대행, 온라인마켓플레이스기반의 3D 도면유통등관련비즈니스기업이시장을선도하고있음 23) - 벨기에의머티리얼라이즈 24) 와미국의쉐이프웨이즈 25) 가대표적인기업임 3D 프린팅시장규모전망 2008년 3D 프린팅기술중가장대중화된 FDM 방식의특허만료, 그리고 2014년 2월고급기술인 SLS 방식의특허만료등에따라장기적으로는 3D 프린터가가정및개인으로확산될것으로예상됨 세계 3D 프린팅및관련서비스시장 26) 규모는 2021년 108억달러에이를것으로전망됨 (< 그림 2-13> 참조 ) - 3D 프린팅제품및관련서비스의글로벌시장의규모는 2010년 13.2억달러에서 2013년 30.7억달러로연평균 32.5% 나증가했음 < 그림 2-13> 세계 3D 프린팅시장규모전망 자료 : Wohlers Report Changing the Business of Today, KMI 미래기술포럼발표자료, ). 23) 미래창조과학부, 3D프린팅산업발전전략, ) 제작서비스, 제품생산컨설팅, SW 개발및판매, 3D 프린팅제품판매등서비스제공. 25) 대행및제작서비스, 1.3만개의개인디자이너샵입점, 월 10만개이상상품업로드. 26) 3D 프린팅으로제작된생산물의가치, 3D 프린팅관련 2차서비스시장, 3D 프린터제조시장을포함함 (

30 26 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 Gartner는보급형 3D 프린터 ( 대당 10만달러미만 ) 의전세계출하량이 2017년에가면 108만대에이를것으로전망함 (< 그림 2-14> 참조 ) - 이중기업용및개인용 3D 프린터의출하량은각각 25.7만대와 82.6만대에이를것으로전망함 < 그림 2-14> 보급형 3D 프린터세계시장규모전망 자료 : Gartner 2013 의자료를김종승, 3D Printing Concept & Trend, KMI 제 5 차해운 물류협의회발표자료, 에서재인용. 3D 프린터소재시장전망 27) Markets and Markets 에따르면플라스틱류, 금속류등 3D 프린터소재시장은 2018 년에 4억 850만달러규모로성장할것으로전망됨 - 현재는합성수지가상용화의중심이되고있으며, 향후금속소재가또하나의상용화중심이될전망임 28) 27) 3D 프린팅웹사이트자이지스트 자료 ( ) 를토대로 KMI 재작성. 28) IRS 글로벌, 3D 프린팅 ( 프린터, 소재 ) 시장, 기술전망과국내외참여업체사업전략,

31 기술혁신대응해양수산분야현안분석 27 - 또한 ABS 등플라스틱및일부금속류중심의소재에서향후복합소재, 바이오등소재가개발될것으로전망됨 29) 플라스틱류소재는특히 ABS, PLA에서수요가높으며, 향후 5년간 3D 프린터의기본적인소재로활용되면서수요성장세가지속될전망임 (< 표 2-15> 참조 ) - 수익측면에서플라스틱류소재시장의가치는 2012년약 7,050만달러에서 2018년에는약 2억 960만달러규모로성장이예측됨 < 표 2-15> 소재별적용분야 구분플라스틱류금속류도자류기타 적용분야 ABS, PLA, 나일론, 포토폴리머, 기타등등의개인소비자층을겨냥한 3D 프린팅원료및제조와관련된몇가지산업 강철, 금, 은, 티타늄, 알루미늄, 기타등등의자동차, 의료및치과, 우주항공및방위등의하이 - 엔드산업 유리, 실리카, 석영및기타등등의홈 - 데코 ( 가정인테리어, 장식등 ) 를위한식탁, 예술조각품등에대한산업 레이우드, 왁스, 종이및기타저렴한원료관련분야 금속류소재는프린팅시레이저기술을사용하기때문에비용소요가큰기술방식으로하이엔드응용산업에제한적으로사용될것으로예상되며, 도자류및기타저렴한원료등도향후높은수요가예상됨 2013 년 ~2018 년아태지역은북미지역보다훨씬높은약 27.6% 의성장이전망되며, 유럽은해당지역에서의소비증가로인해아태지역다음으로가장빠르게성장 (15.7%) 하는지역이될것으로전망됨 년세계 3D 프린팅소재매출의 68% 이상을북미와아태지역이차지하였 29) 산업통상자원부, 3D프린팅산업육성방향, Inside 3D Pringting Conference 발표자료,

32 28 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 으며, 북미지역의매출규모가가장컸고아태지역이그뒤를이음 - 이두지역은최대규모의 3D 프린팅소재최종소비지역이며첨단 3D 프린터소재개발과함께 2018년까지시장지배를위한경쟁심화가예상됨 3D 프린팅소재시장은점점세분화되고있으며, 기업들은지리적시장범위확대에집중하고있음 - 미국 3D Systems, Stratasys, 스웨덴 Arcam AB, 독일 ExOne 등의기업이생산및공급량의약 75% 를차지할것으로전망됨 3D 프린팅시장에대한평가 향후 3D 프린팅기술의발전및확산, 그리고 3D 프린팅비용이하락하면제조업 및일상생활에서긍정적인효과가기대됨 30) (< 그림 2-15> 참조 ) < 그림 2-15> 3D 프린팅관련비용의하락추이 자료 : 정보통신산업진흥원, 글로벌 3D 프린팅산업및정책동향, IT R&D 정책동향, , p.2. 30) 김준철, 3D 프린팅산업과기업의대응전략, 딜로이트컨설팅, 2014, p.5.

33 기술혁신대응해양수산분야현안분석 29 - 개인맞춤형제작, 1인제조업및전문가시장확대, 다품종소량생산제품영역에서효율성확보가가능해지며, 특히정밀도와복잡한디자인이요구되는전문분야에서탁월한효과가예상됨 3D 프린팅산업은 3D 프린터의보급확산으로 2025년 2,300억 5,500억달러규모의직접적경제효과를창출할것으로전망됨 31) (< 표 2-16> 참조 ) - 3D 프린팅기술로인해 2025년경 3.2억명의글로벌제조업고용, 11조달러의글로벌제조업 GDP 창출등의경제적파급효과가예상됨 32) 그러나아직까지 3D 프린터시장자체는협소한실정임 년글로벌 3D 프린터시장전체매출은 22억달러에불과하며이는사양산업으로전락한일반프린터와복합기시장매출이 2011년 1,300억달러였던점에비추어보더라도너무작은규모임 33) < 표 2-16> 3D 프린팅기술의경제적파급효과 적용분야 가정용 3D 프린터 소량 고부가가치산업용 경제적파급효과 1 천억 ~3 천억달러 1 천억 ~2 천억달러 개요 구매비용절감과고객화관점에서수요증가예상 인형 장난감, 악세사리, 보석, 신발, 도자기, 의류등에서활용될것으로기대 - 상기제품군의세계시장규모는 2025 년 4 조달러에이를전망이며, 5 10% 정도는 3D 프린터를통해생산가능예상 3D 프린터디자인판매비즈니스출현과함께온라인에서무료로유통되는디자인도많을것으로기대 2025 년에도전통제조기술은 3D 프린팅기술에비해대량생산시압도적인원가우위유지예상 31) McKinsey Global Institute, Disruptive Technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy, May ) 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, , p ) 중앙일보, 수요부족에휘청, 시간이보약이다, ( 검색일 )

34 30 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 적용분야 부품생산 3D 프린팅기술로생산한금형 (Secondary Market) 계 경제적파급효과 3 백억 ~5 백억달러 2 천 3 백억 ~ 5 천 5 백억달러 개요 3D 프린팅기술은복잡형상 소량 높은고객화가필요한제품생산에확산 적용전망 - 의료, 항공기엔진등 (2025 년시장규모 7,700 억달러 ) 의 30 50% 가량이 3D 프린팅기술로생산될전망 - 재료비절감, Tooling Handling 비용절감을통해 40 55% 의원가절감기대 2025 년에도사출성형과같은전통제조기술이 3D 프린팅기술보다우위에있을전망 짧은 Setup 시간, 공구작동오차감소, 생산성향상에기여할수있는부분에서 3D 프린팅기술이널리활용될전망 - 사출성형시금형의 Conformal Cooling Channel 등 ( 냉각속도개선, 사이클타임감소, 제품품질개선 ) 30 50% 플라스틱제품이 3D 프린터제조금형으로생산전망 자료 : 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No.71, , pp.11~12. 뿐만아니라낮은생산성과내구성, 제한적인재료의수및제작가능한제작물크기로 3D 프린팅기술의활용범위는아직까지협소함 (< 표 2-17> 참조 ) - 예컨대전통적인사출성형을이용하면몇초만에같은모양의플라스틱제품수백개를찍을수있지만 3D 프린팅은한개의플라스틱제품을만드는데수분에서수십분이걸림 34) - 현재다양한합금과세라믹일부만이 3D 프린팅에이용되고있고원소재가격이kg당 1천 ~3천달러에달할정도로비쌈 35) - 또한 3D 프린터에사용되는금속파우더와플라스틱은외국에서수입되고있는데금속파우더가 1kg에 50만원으로가격이높아상용화되기까지는오랜시간이걸릴것으로예상됨 36) 34) 상동. 35) 코리아쉬핑가제트, 3D 프린터의최신동향과미래를한눈에, ( 검색일 ). ory=ksg&schkey=all&schval=3d 프린터 &pnum=95951&backurl=news_search)

35 기술혁신대응해양수산분야현안분석 31 < 표 2-17> 3D 프린팅기술적용의한계및미래발전방향 제약사항현재미래예측 느린조형속도 제한적재료선택 반나절 ~ 하루소요 - 20cm조형물기준 3cm /hr 수준 플라스틱류중심 1~2개재료만가능 (ABS, 아크릴등 ) 수분 ~ 한시간이내소요 다양한재료 ( 스테인리스, 티타늄, 유연한섬유세라믹, Carbon Fiber, 유리, 구리등 ) 여러가지색깔이가능 최대조형사이즈 약 30 cm3박스크기미만 수십m3큐빅사이즈이상가능 상품디자인 복잡도 정밀도 3D CAD 전문가들중심으로디자인 주로외형디자인에집중 제한된내부부품개수처리가능 0.5 mm ~0.01 mm조형해상도 초보자용 S/W 등장으로쉽게디자인 복잡한외형디자인과수백, 수천개내부부품등복잡한디자인처리가능 반도체집적레벨나노스케일정밀도가능 자료 : 이보경외, ICT 와 3D 프린팅에의한제 3 차산업혁명, ISSUE CRUNCH SPECIAL, 2012 년제 3 호. 그러나, 전반적인산업의발전추세에비추어보면이러한한계는대부분기술진화및 시간경과에따라극복될수있는문제로보여지며, 본질적인한계라고판단하기는곤란함 37) 36) 상동. 37) 김준철, 3D 프린팅산업과기업의대응전략, 딜로이트컨설팅, 2014, p.5.

36 32 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 Ⅲ. 3D 프린팅기술이해운 항만물류에 미칠영향분석 1. 글로벌공급사슬에미치는영향 글로벌공급사슬간소화 유연화 최근수년간 3D 프린팅기술은급속히발전하여모형제작은물론특수제품의제조에도사용되고있음 - 향후 3D 프린팅기술이완제품의대량생산에적용된다면공급사슬관리에상당한영향을미칠것으로예상됨 3D 프린팅기술도입으로제품의기획과디자인에서부터생산후최종소비까지의전과정이단축되면서기존대량생산체제하에형성되어온글로벌공급사슬이간소화 유연화될전망임 (< 그림 3-1> 참조 ) 3D 프린팅은전통적인생산방식보다빠르고유연하게저비용으로제품을생산 공급할수있는혁신적대안이되고있음 - 기업은한정된수량을고객의요구에맞게훨씬쉽고보다저렴하게생산및정시 (right on time) 배송하는방식을모색할것임 3D 프린팅기술은새로운산업혁명을촉발할잠재력을가지고있어기존의제품생산및배송방법을획기적으로변화시킬것임 - 3D 프린팅기술도입으로대량의제품을생산하는기존의공장개념은제품을

37 기술혁신대응해양수산분야현안분석 33 고객의수요에맞춰소량으로신속히생산하는샵들의네트워크 (networks of small, nimble production shops) 개념으로대체될것임 < 그림 3-1> 3D 프린팅기술적용에따른글로벌공급사슬간소화 3D 프린터를전략적으로설치 운영할경우전세계어느곳에서나단기간에제품의생산이가능함에따라유연하고민첩한공급사슬이요구됨 - 특히 3D 프린팅기술은예기치않은사태로공급사슬이붕괴될경우제조업체로하여금즉시대응할수있는체제를갖출수있게해줌 글로벌공급사슬의로컬화 3D 프린팅기술체제하에서기업들은규모의경제를통한경쟁보다는고객또는소비자가위치한로컬시장과인접한곳에서제품을생산할것으로예상됨

38 34 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 - 그동안비용최소화를지향하는대량생산체제하에서의공급사슬은규모의경제, 글로벌조달, 복잡한공급사슬구조등의특징을지니고있었음 - 그러나신공급사슬은범위의경제에따른유연화와단순화는물론로컬화라는특징을띨것으로보임 소비지또는소비자인근지역으로의생산시설 (3D 프린터설비 ) 이전으로공급사슬의로컬화가촉진될것으로예상됨 - 소비자의개인프린터또는주변상품판매대리점, 3D 프린터소매점등에서 3D 프린터로직접생산 공급하는체제가도입될전망임 - 이에따라제조업체들은기존의공장기반생산방식하에구축한글로벌배송전략을재고하게될것임 한편제품의수요량, 생산비, 가치등을고려, 생산시설의자유로운재배치가가능해져 3D 프린팅기반의새로운형태의제조및배송허브 (3D printing-based manufacturing and distribution hub) 가등장할것으로예상됨 글로벌공급사슬의디지털화 3D 프린팅기술의발달로지구촌을아울러모든생산정보가적층가공결절점 (AM nodes) 으로집결 공유되는새로운제조플랫폼 (a new manufacturing platform) 이등장할전망임 - 3D 프린팅은컴퓨터로디자인한디지털파일 (a digital file of the computer-aided design) 이프린터로전송되어수마이크론의두께로원재료를지속적으로적층하여제조하는방식임 새로운모델또는제품의디자인이컴퓨터로이루어지고온라인상에서유통될것으로예상됨 - 심지어상품의형태도디지털파일형태로온라인상에서유통될전망임

39 기술혁신대응해양수산분야현안분석 35 웹상에서제품의디자인과주문이이루어지고온라인디지털디자인도서관 ( 디자인전자도서관 ) 도범용화될것으로예상됨 - 이는결과적으로클라우딩컴퓨팅기반 3D 프린팅상품유통시장활성화에도기여할것임 2. 글로벌물류산업에미치는영향 38) 국제해운및항공운송등원거리운송물동량은감소하고단 근거리운송증가 3D 프린팅기술의발전에따른소비지또는소비지인근으로의생산시설이전으로국제해운및항공운송물동량은감소하고단거리및근거리운송물동량은증가할것으로예상됨 - 중국과기타아시아국가에서생산되던제품의일부가북미나유럽과같은소비지인근에서생산 - 즉, 기존에개도국 ( 저임금, 원거리운송 ) 에서이루어졌던생산또는아웃소싱이미국 유럽등소비지로의이전 (re-shoring) 또는소비지인근으로의이전 (near-souring) 증가 권역간생산품의운송을담당해온글로벌물류기업의물동량이감소하게되어사업규모의축소내지폐지가불가피할것으로예상됨 - 이들물류기업들은근거리물동량을운송하는소규모운송기업내지사업의변경 축소가불가피할전망 3D 프린터의등장으로글로벌물동량이품목별로얼마나증감할것인지는 3D 프린팅기술수준, 프린터개발속도, 경제성에좌우 38) JOHN MANNERS-BELL & KEN LYON, THE IMPLICATIONS OF 3D PRINTING FOR THE GLOBAL LOGISTICS INDUSTRY, Transport Intelligence Ltd., Aug. 2012, p.3.

40 36 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 재고의디지털구축으로보관및창고수요감소 대량맞춤형주문생산 (mass customisation) 39) 의증가에따른재고감소및그에따른창고수요가감소될전망임 3D 프린팅기술을적용하면주문즉시제품생산및배송이가능하여재고수준이급격히감소할것으로예상됨 부품공급물류 (service parts logistics) 감소 현재는자동차로부터 X-레이기계부품에이르기까지수십억달러의부품을공급하기위해재고를보유해야함 - 일부경우매우짧은시간내에부품을공급하여가능한한빨리기계를재가동시키기위해상당량의재고분을공급사슬에포함시켜관리중임 향후부품기술자 ( 엔지니어 ) 는온라인도서관에서부품디자인을다운로드하여 3D 프린터로제작후최단시간내에수리할수있을것임 이에따라글로벌및국가단위의부품창고는물론사전재고보관지역 (stock location) 의운영은불필요해질전망임 물류기업의조달공급사슬 (upstream supply chains) 참여기회상실 제조공정의단일시설 (3D 프린터 ) 내통합으로조달물류단계가축소되고단순화될것으로예상됨 부품공급단계의단축내지소멸로필수공급사슬만존재하게될것임 39) 현재는소량주문생산에불과하나 3D 프린팅기술발전및제조용량증가시대량맞춤형주문생산가능함.

41 기술혁신대응해양수산분야현안분석 37 판매물류 (downstream logistics) 단축 생산자가주문받는즉시생산하여소비자가정으로배송함에따라현재의생산자 - 도매업자- 소매업자라는판매공급사슬관계의변화는불가피해전망임 소매업자가사라지거나생산자의숍윈도우 (shop window) 역할로전환될것으로예상됨 3D 프린터용원재료의공급물류사업기회발생 3D 프린터의보급확대로 3D 프린팅기반제조및배송허브또는가정으로의원재료배송시장이확대내지새로이형성될것으로예상됨 이에따라 3D 프린터용원재료의저장및이송관련새로운물류사업기회도발생할것으로예상됨 3. 해운물류에미치는영향 개요 3D 프린팅기술의보급은단기적으로해운물류에큰영향을미치지않을것이나, 중장기적으로는해운물류체계, 해상운송대상품목과해상물동량, 해운사업영역에영향을미칠것으로예상됨 - 당분간은 3D 프린터가전체제조산업을대체하기보다는전통적인생산방식과함께부분적으로활용되는하이브리드 (Hybrid) 형태가될가능성이매우높을것으로예상됨 40) 40) 한국해양수산개발원, 3D 프린터가가져올미래물류산업의변화, KMI 국제물류위클리, 245호,

42 38 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 해상운송물량이직접적인영향을받게되는시기는 3D 프린팅을통한생산원가가 기존물류비를포함한생산원가보다저렴하게되는순간이될것임 41) (< 그림 3-2> 참조 ) 또한상품을즉시구매하고자하는소비자들의구매욕구가높아질때에더욱큰영향을 받게될것임 42) < 그림 3-2> 3D 프린팅제조시대로전환되는스위트스팟 43) 고 기존제조 제조단가 방 식 3D 프린팅방식 3D 프린팅방식 3D 프린팅방식 저 소 Sweet Sopt for 3D Printing 생산물량 대 자료 : 유석환, Role and Opportunity of 3D Printing in Neo-Global Era and Korea Economic Revolution, Inside 3D Pringting Conference 발표자료, Rokit Co. Ltd., 단기적영향 해운물류체계에대한영향 - 현재제조분야에서 3D 프린팅은주로시제품제작, 개인맞춤형제품, 특수하고 41) 물류신문사, 물량포식자 3D프린터등장예고에위협받는물류산업 2, ) 상동. 43) 원래 스위트스팟 이라는용어는스포츠분야에서나온것인데, 테니스나야구처럼라켓이나배트로공을맞힐때특별한힘을가하지않고도자기가원하는방향으로가장멀리가장빠르게날아가게만드는부분, 즉공을맞히는최적지점을의미함. 최적의접점, 유효접점 이라고할수있음.

43 기술혁신대응해양수산분야현안분석 39 복잡한구조를가진부품등에만활용되고있는실정으로, 3D 프린팅이단기적으로해운물류체계에미치는영향은미미할것으로예상됨 해상물동량에대한영향 - 단기적으로는 3D 프린팅기술을적용한제품의총원가가기존의대량생산방식보다높기때문에제조및공급사슬에큰영향이없을것으로보이며, 따라서전체적인해상물동량에도큰영향은없을것으로예상됨 - 3D 프린터에대한수요가증가하면서그에따른 3D 프린터제품물동량및원재료물동량이소량증가할것으로예상됨 사업영역에대한영향 - 단기적으로해운물류체계와해상물동량에미치는영향이미미하기때문에사업영역에대한영향도크게없을것으로예상됨중장기적영향 해운물류체계에대한영향 - 중장기적으로 3D 프린팅기술이더욱발전하여시제품제작에서부터부품생산, 그리고완제품생산으로이어진다면해운물류체계에미치는영향은획기적으로커질것으로예상됨 - 3D 프린팅기술의발전에따른 Tele-transportation 시대의도래로소비지또는소비지인근에서생산이이루어지게되면해상운송과같은장거리수송은줄어들수밖에없음 (< 그림 3-3> 참조 ) - 항해일수가긴원거리해상운송은운송중재고관리비용과운임을합한비용, 그리고납기등의조건에영향을받을것임

44 40 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 < 그림 3-3> 3D 프린팅기술확산에따른개별소비자운송사슬변화 자료 : CSC(Computer Sciences Corporation), 3D PRINTING AND THE FUTURE OF MANUFACTURING, Fall 해상물동량에대한영향 - 대량생산체제하에서저임금의중국등아시아지역에서생산된소비재를북미, 유럽시장에수출할수있도록데일리서비스로대량의화물을운송하는정기선사들은컨테이너물동량감소라는부정적영향을받게됨 - 특히현행글로벌공급사슬체계에서소요되는장시간운송시간, 장거리운송에따른물류비문제가 3D 프린팅기술의발전으로극복이된다면글로벌무역량의감소로해상물동량도줄어들것으로예상됨 44) - 기존컨테이너화물중물량감소가예상되는품목으로는소비지또는소비지인근에서생산이증가하게될품목이될것이며, 중기적으로중간재, 장기적으로완제품이될것으로예상됨 (< 표 3-1> 참조 ) - 한편생산국에서소비국으로이동하는 3D 프린터의수요가증가하고 3D 프린팅기술의확산에따른글로벌해상물동량의감소는 3D 프린터용원재료공급물동량의증가로이어질것으로예상됨 45) (< 그림 3-4> 참조 ) 44) 물류신문사, 물량포식자 3D 프린터등장예고에위협받는물류산업 1, ) 물류신문사, 물량포식자 3D 프린터등장예고에위협받는물류산업 3,

45 기술혁신대응해양수산분야현안분석 41 < 표 3-1> 3D 프린팅기술확산에따른해상물동량변화품목 해상물동량감소품목 소비재, 전자제품, 완구, 신발, 식품등분야의완제품 자동차 선박 항공등부품, 일반기계부품을포함한중간재 해상물동량증가품목 3D 프린터 [ 미, 독, 일등주요생산국에서소비지로이동, 17 년연간출하규모약 108 만대 (Gartner)] 3D 프린터원재료 ( 합성수지, 금속, 바이오, 복합소재등 ) < 그림 3-4> 3D 프린팅기술적용가능품목 <3D 프린팅원재료 > 플라스틱류 : ABS, PLA, 나일론, 포토폴리머등 금속소재 : 강철, 금, 은, 티타늄, 알루미늄등 도자류 : 유리, 실리카, 석영등 기타소재 : 목재, 아크릴, 원재료의다양화 재료가격의인하 제조원가저감 대량생산체제구축 적용제품확대 대량생산가능성제고 <3D 프린팅제조품 > 소비재 / 가전 : 완구, 소비자가전, 신발, 의류, 생활소품등 의료 / 치과 : 인공관절 치아 뼈 혈관등 자동차 / 운송기기 : 헤드램프, 대시보드등부품 항공우주 : 부품 건축 : 건축자재 조선 : 선박수리부품 산업기계 : 금형제조, 기계부품 사업영역에대한영향 - 중장기적으로는 3D 프린팅기술의확산으로컨테이너물동량이감소하고소비지인근에서의생산증가로단거리운송이증가할것으로전망됨 - 이에따라해운기업들은제조업체들의글로벌배송전략변화, 3D 프린터샵들의글로벌네트워크구축추이등을예의주시하여,

46 42 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 - 내륙 / 항만에입지하게될 3D 프린팅기반제조및배송허브에대한글로벌해운물류서비스 ( 국가간프린터및원재료의해상운송서비스 ) 역량을강화할필요가있음 심지어기존의사업영역을확장하여국제또는국내간소량화물 (LCL cargo) 서비스역량강화도필요 - 한편장기적으로 3D 프린팅제조설비를갖춘선박 (3D Printer manufacturing ships) 이등장하여목적지로항해하는동안제품을생산하는사업모델도등장할것으로예상됨 4. 항만물류에미치는영향 46) 개요 3D 프린터의보급이확대되고있지만아직그범위가산 학 연전방위로확산된것은아니기때문에단기적으로는항만물류에큰영향을미치지않을것으로전망됨 중장기적으로는 3D 프린팅활성화가해운물류에영향을미치면서그파급효과로항만물류체계, 항만물동량, 항만물류사업영역에영향을미칠것으로예상됨 단기적영향 항만물류체계에대한영향 - 생산의필수불가결한 3요소는토지, 노동, 자본이있으며, 토지는토지자체외에광석이나석유와같은자연자원이포함된개념임 - 기존에는노동력이싼지역에서원재료를조달하여제품을생산한후항만을거 46) Industry Week, The Impact of 3-D Printing on Supply Chains, ; 트랜스인텔리전스 & 버추얼파트너사, 3D 프린터가물류산업에미치는영향, 자료를 KMI 작성.

47 기술혁신대응해양수산분야현안분석 43 쳐수요지까지운송하는 조달 생산 물류 의 3원화된프로세스가일반적임 - 단기적으로는 3D 프린팅기술의활용도가미흡하기때문에배후단지에값싼노동력을다수확보하고있는항만이물동량창출에용이하여대외교역항만으로서의지위를유지해나갈것임 항만물동량에대한영향 - 항만물동량이란항만내에서항만시설을통해처리되는화물 ( 수출입화물, 환적화물등 ) 을의미함 - 해상물동량은해상운송되는화물량을의미하며, 이는해상을경유하여운송되는물량의총계를의미하므로항만에서하역작업을거치는항만물동량의개념과는다른것임 - 해상물동량의변동은항만물동량의변동에영향을주는바, 해상물동량의증감에따라항만물동량또한영향을받을것임 * 해상물동량 (1차파생수요 ) 은경제활동과국제무역에의해파생되며, 잠재적항만물동량 (2차파생수요 ) 은해상물동량에의해결정되므로, 해상물동량과항만물동량은상당히높은정 (+) 의상관관계형성 < 그림 3-5> 우리나라해상물동량과항만물동량의상관관계

48 44 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 - 단기적으로는 3D 프린터로생산되어국제적으로유통되는제품의종류와물량이많지않아해상물동량이크게변동하지않을것으로예측되어항만물동량에미치는영향도크지않을것으로전망됨 사업영역에대한영향 - 3D 프린팅기술은제조업과물류사업에큰영향을미칠것이며이는다시항만산업관련비즈니스모델에도영향을미칠것으로예상됨 - 단기적으로 3D 프린팅기술의영향으로기존의항만비즈니스가큰폭의변화를겪지않겠지만, 중장기적으로는 3D 프린팅기술을활용한신사업아이템개발이지속적으로확대될것임 중장기적영향 항만물류체계에대한영향 - 3D 프린팅기술의발달로주요간선항로상에위치한글로벌항만의역할과위상이변화될가능성이높음 - 역사적으로주요간선항로상에위치한항만의위상은국제경제및교역패턴의변화 ( 생산지와소비지의변화등 ), 선박의대형화 운하의개통및폐쇄 항해술의발달등의다양한요인에따라상시변동해왔음 - 3D 프린터의활성화로원재료를보유하고있는경우즉각적인생산이가능해짐에따라향후에는항만인접지역에풍부한원재료를보유하고있는항만이글로벌항만으로부상할가능성이높음 - 즉원재료가풍부한지역에서 3D 프린터로생산하여생산지에서바로소비하거나다른 3국으로수출하는 생산 소비또는수출 의프로세스가확산될것으로전망됨 (< 그림 3-6> 참조 )

49 기술혁신대응해양수산분야현안분석 45 < 그림 3-6> 3D 프린팅기술확산에따른항만물류체계변화 자료 : Industry Week, The Impact of 3-D Printing on Supply Chains, 항만물동량에대한영향 - 중장기적으로는 3D 프린터와원재료의공급사슬편입여부에따라기존항만들의물동량이크게변동될가능성이있음 - 원재료 ( 합성수지, 금속, 목재등 ) 생산공장을배후단지에보유하고있거나광산과인접해있는항만들이 3D 프린팅제조및배송허브로부상하고이들항만의물동량이증가할것으로예상됨 사업영역에대한영향 - 3D 프린팅기술활용이본격화될경우 3D 프린팅기술을항만및배후단지와연계하여새로운비즈니스모델을창출하려는시도가증가할것으로전망됨 - 일례로 배후단지 3D 프린팅제조및배송기지구축, 3D 프린팅완제품 중간재 원재료의생산 보관클러스터구축, 3D 프린팅기술을활용한선용품제조 공

50 46 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 급 등이새로운항만비즈니스로대두될것으로예상됨 - 한편항만관련연구개발 (R&D) 비즈니스에서도 3D 프린팅기술의활용이가능한바, 3D 프린터로제작한하역장비축소모형을활용하는경우연구개발비의절감이가능할것임 - 또한터미널전체축소모형을제작 활용할경우터미널내정체지점을정확히찾아내운영효율성을제고할수있을것임

51 기술혁신대응해양수산분야현안분석 47 Ⅳ. 해운 항만물류분야대응방향 1. 부문별영향과전망종합 3D 프린팅기술은일반경제 사회는물론글로벌경제활동과무역, 공급사슬 전반을변화시켜궁극적으로는해운물류및항만물류산업에도영향을미칠것 으로예상됨 (< 그림 4-1> 참조 ) < 그림 4-1> 3D 프린팅기술확산에따른해운 항만물류영향도 경제 사회 문화 기술발전 경제및무역정책 세계경제 무역의구조변화 점진적기술발전 (IT 교통 통신, 글로벌화 ) 전통적제조방식 (Mass Production) 점진적개선 / 현행유지 현행국제물류체계 경제활동 국제무역 글로벌공급사슬 (GSC) (1 차파생수요 ) 혁신적변화 / 신규창출 신국제물류체계형성 혁신기술 ( 제조업의디지털화 / 프로세스혁신 ) 3D 프린팅제조방식 (Mass Customization) (GSC 의간소화 유연화 / 로컬화 / 디지털화 ) 수요구조의점진적변화 수급불균형지속 전통적시장점유경쟁 물류사슬총비용 시장지배력 교섭력 ( 이용계약 ) 항만 / 터미널경쟁적지위 ( 경쟁력 ) 현행사업모델 해운수요 ( 해상물동량 ) 항만수요 ( 항만물동량 ) 긍정적영향 / 부정적영향 ( 물류체계 / 물동량 / 사업영역등 ) 수요구조의급격한변화 서비스공급패턴변화 (2차파생수요 ) 신사업모델전통수요 + 신규수요개발창출경쟁 해운수요에대한의존도변화 공급 물류사슬통합 로컬 3D 프린팅업체와의전략적제휴 항만 / 배후단지기능재정립

52 48 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 3D 프린팅기술이당장은해운물류분야에큰영향은미치지않을것이나중장기적으로기술적한계를뛰어넘어다양한품목의대량생산에활용된다면해운수요감소로이어져해운물류체계를변화시킬수있음 (< 그림 4-2> 참조 ) 현단계에서는시제품까지일부적용되고있거나개인맞춤형제품에활용되고있어해운 항만물류체계에는큰영향이없을것으로예상됨 중기적으로부품분야까지확장되면부품분야해상물동량이감소될것으로예상되며, 장기적으로최종제품의생산에활용된다면소비지생산체제가구축되면서장거리해상운송수요가크게줄어들것으로예상됨 항만물류분야는해상물동량의증감에따라 2 차적으로영향을받을것으로예상됨 < 그림 4-2> 3D 프린팅기술확산에따른단계별물류사슬변화

53 기술혁신대응해양수산분야현안분석 기본방향및추진전략 3D 프린팅기술은해운 항만물류시장의근본틀 (market fundamentals) 을바꿀수 있는잠재력을가지고있는바, 향후그기술동향을철저히모니터링해대응책 을마련해야할것임 해운항만물류기업들은물류체계 물동량 사업영역의변화에대응하여 ⅰ) 사업구조전환, ⅱ) 신시장 / 신사업진출, ⅲ) 신규비즈니스모델발굴, 그리고 ⅳ) 3D 기술환경에적응할수있는전문인력양성과 R&D 사업추진등의대응방안을모색할필요가있음 < 그림 4-3> 3D 프린팅기술확산에따른해운 항만물류분야대응방향 대응과제기본방향추진전략추진주체 해운물류시장 사업구조전환 서비스매니지먼트기업으로의전환 제조 (manufacturing) 겸업형 3PL 기업으로의전환 4PL 로발전 물류체계변화 신시장 / 신사업진출 3D 프린팅원재료운송분야진출 해운 항만 내륙운송 택배연계신사업분야진출 3D 프린팅디자인판매틈새시장개척 해운 항만물류기업 물동량변화사업영역변화 신규 Biz Model 발굴 3D 프린팅 One-stop 제조허브구축 3D 프린터원재료보관 공급클러스터구축 운영 3D 프린팅연계선용품 선박기자재물류센터구축 운영 정부 (PA) 학 연 항만물류시장 전문인력양성, R&D 사업추진등 3D 프린팅관련해운 항만물류 ( 해양수산 ) 전문가육성 3D 프린팅활용해운 항만물류 R&D 사업추진 3D 프린팅디자인디지털전자도서관구축

54 50 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 3. 업계의대응방향 해운 항만물류사업재구조화 3D 프린팅기술발전에따른물류체계변화에대응하기위해해운 항만물류기업은 4PL 47) 과유사한형태의물류기업또는서비스매니지먼트기업으로의전환등사업영역재구조화문제에직면하게될것임 - 국제물류관련소프트웨어개발, 배송서비스, 파트너관계관리, 계약및브랜드파워관리등기존에존재하지않았던새로운사업영역으로확대 진출이가능함 - 소비자와연계되는정밀한웹사이트구축을통해다품종소량주문시에도소비자가원하는제품을즉각적으로생산 배송가능한 4PL Web System 구현이필요함 - 수요계획, 제조, 배송, 시장모니터링, 부품관리 반송및회수물류, 재활용서비스를포함하는통합솔루션을설계 제공하고, 본질적으로제품의수명주기를관리하는서비스제공자로의변신도필요할것임 - 이에따라주요물류기업들은선제적으로다양한대응방안을추진중에있음 글로벌물류기업 UPS는 2013년 7월부터배송거점및사무서비스를제공하고있는 UPS Store 6곳에서 3D 프린팅서비스를개시했음 (< 표 4-1> 참조 ) 년 9월현재 3D 프린팅서비스를제공하는 UPS 매장은 45곳이며, 조만간거의 100곳의미국내 UPS 매장에스트라타시스의 uprint SE Plus 3D 프린터를갖추게됨 - UPS는향후에도이서비스를발판으로 3D 프린터에기반한신규서비스를개발할예정임 47) 3자물류 (3PL) 보다발전한개념으로, 물류기업이화주기업에 IT와컨설팅등다양한분야를통합한솔루션을제공하는물류기업을지칭함.

55 기술혁신대응해양수산분야현안분석 51 프랑스메일서비스회사 La Poste 는 2013 년최신 3D 프린터의인쇄서비스사업을 3 개점포에서시험적으로시작했음 - 사용자는제공되는카탈로그에서 3D로프린트할항목을선택해프린트할수있으며, 원하는부분만지정해프린트할수도있음 영국 TOR Logistics 사는 3D 프린팅산업과관련한보관, 제품운송, 유통, 기술지원등전문물류서비스를제공중임 < 표 4-1> 주요기업의 3D 프린팅기술활용사례 국적기업주요활용사례 미국 UPS 3D 프린팅서비스제공 프랑스 La Poste 인쇄서비스제공 영국 TOR Logistics 3D 프린터부품, 대체프린터, 3D 프린팅제품관련물류서비스 미국 보잉 항공부품제조 미국 GE 기계부품제조 ( 계획중 ) 덴마크머스크라인선박수리부품제조 3D 프린터및원재료운송분야진출 3D 프린팅기술의확산에따라반제품또는완제품대상컨테이너해상물동량은감소할것으로우려되나 3D 프린터용원재료공급물동량은증가할것으로예상됨 - 내륙 / 항만에입지하게될 3D 프린팅기반제조및배송허브에대한 3D 프린터및원재료의해상운송서비스역량을강화할필요가있음 - 항만의경우에도 3D 프린터및원재료의공급사슬편입여부에따라처리물동량또한변동가능성이있음 - 원재료 ( 합성수지, 금속, 목재등 ) 생산공장을배후단지에유치하거나원재료의양하항역할을강화하여항만운송물동량을증대시킬필요가있음

56 52 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 해운 항만 내륙운송 택배연계신사업분야진출 3D 프린팅활성화는완제품보다원재료중심의물동량창출가능성을높이고이는기존대량운송에서다품종소량운송으로의변화를가져와해운 항만 내륙운송 택배를연계한소량화물집화체제구축이필요할것임 - 해운기업은대량운송으로수익을확보했던기존집화체제에서탈피하여 3D 프린팅시대에필요한소량화물집화체제를구축하여해상물동량감소에적극적으로대응할필요가있음 - 직접투자또는해당네트워크를확보하고있는기업과의전략적제휴를통해소량화물집화체제구축이가능할것임 - 항공산업, 전기 전자산업등다양한분야의글로벌기업들은향후 3D 프린팅활용을지속적으로늘려가면서해운기업과의협력을통한소량운송확대를검토중에있음 - 따라서해운 항만물류기업들은이들글로벌기업또는 3D 프린팅제조업체와의전략적제휴등을통해 3D 프린팅관련글로벌공급사슬구축사업에참여할필요가있음 1997년부터첨삭가공관련 R&D를진행해온미국항공사보잉은현재 300여개의항공부품을 3D 프린터로생산하고있음 48) - 보잉사는최근 10년간 3D 프린팅관련총 40여개의특허를출연했음 - 향후보잉사는부품필요시 3D 프린팅으로이를주문 제작할계획을가지고있으며, 제조된부품은해상운송을통해소량출고시킬예정임 글로벌엔진메이커 GE는주로엔진관련 3D 프린팅기술특허를확보 49) 하고있으며향후물류기계부품제조에 3D 프린팅을적극활용할계획임 48) etnews, 3D 프린터기회인가? 제조업활용사례, ) 상동.

57 기술혁신대응해양수산분야현안분석 년에는미국오하이오신시내티에위치한 3D 프린팅기업 2곳을인수했음 - 부품조달시기존의대량운송체제를탈피하고, 3D 프린팅기술로제작된부품을해운기업과의협력을통해소량조달받는프로세스를도입할계획임 3D 프린팅디자인판매틈새시장개척 3D 프린터자체나주변기기또는 3D 프린터원재료시장의경우어느정도오프라인 온라인상에서판매자와수요자가형성되어있으나, 3D 프린팅디자인관련온라인사이트는크게활성화되어있지않음 2013년구글의연매출은약 65조원, 글로벌소셜네트워크페이스북은연매출약 8조원등으로온라인시장수요는매우큼 개인용 3D 프린팅디자인파일등을공유하는온라인 P2P Space 틈새시장을개척 진출할필요가있음 - 3D 프린팅디자인의다양화를통해고객요청을적기에수용할수있는역량개발도필요할것임 3D 프린터원재료보관 공급클러스터구축 운영 3D 프린터원재료는폴리머, 플라스틱, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), PLA(Polylactic acid) 등의합성수지, 티타늄, 스테인리스스틸, 목재등으로다양함 - 이외에도원재료가여러소재로점차확대되고있기때문에배후단지내에원재료를공급하는해운 항만물류기업들의집적 (collecting) 과네트워킹 (Networking) 을확대하여클러스터를구축할필요있음 - 클러스터를통한집적과네트워킹확산시, 기업들간네트워킹에의해나타나는협력과경쟁, 원가절감효과, R&D 협력등의시너지효과발현이가능함 - 한편 3D 프린터에소요되는원재료의품질과화학적 물리적특성변화를방지할수있는보관능력을필수적으로보유해야하며, 경우에따라서는적정온도를

58 54 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 유지하여바이오소재도보관할수있는시설과 GDP(good distribution practice) 규격도충족해야할것임 3D 프린팅연계선용품 선박기자재물류센터구축 운영 선박수리용예비부분품또는부속품등을인터넷등으로미리주문을해놓으면선박이해당항만에접 이안할시점에맞추어 3D 프린터를통해해당선용품또는선박부품을제작 제공하는서비스가가능할것임 - 이는복잡한부품의수급절차를단축할수있고, 단한척의최소주문수요충족도가능하기때문임 - 또한항만배후단지물류센터에서이용자가요청하는세부요구사항을개별디자인된 3D 프린팅도면으로쉽게매칭시킬수있어고객만족도제고할수있을것임 이를위해물류센터또는선용품공급센터내에 3D 프린터설치및관련부품의디지털디자인파일확보필요 - 이미덴마크선사머스크라인은자사컨테이너선에 3D 프린터를설치해선박의수리부품을제작하는용도로활용중에있음 50) - 한편항만배후단지내에항만시설물 ( 부이등안전시설물 ) 이나어구제작등을위한 3D 프린팅연계물류센터건립 운영도고려해볼필요가있음 4. 정부의대응방향 항만과배후단지에 3D 프린팅 One-stop 제조허브구축 3D 프린터원재료보관 제조 ( 혼합, 분쇄등 ) 공급, 3D 프린터설치및프린팅서 50) 해운항만물류포럼인터넷자료,

59 기술혁신대응해양수산분야현안분석 55 비스제공 제품생산, 배송, 전시 (shop window) 판매가일괄적으로이루어지는 3D 프린팅 One-stop 제조허브구축사업을정부 (PA) 주관하에추진하는방안을적극검토할필요가있음 - 대소비지이면서원재료조달 ( 수입항 ) 의최적지라판단되는부산, 인천, 울산, 포항등을대상으로추진하되, 우선시범지역 / 항만을선정하여추진하는것이바람직할것임 - 시범지역에서는 3D 프린터를활용하여주문 생산과배송서비스를동시에제공하여상류와물류사업을겸업할수있는포괄적물류센터건립도고려할필요가있음 - 특히항만배후단지에 3D 프린터소재사용빈도가높은원재료의보관 공급클러스터를구축하거나또는 3D 프린팅제조관련글로벌기업들의공장을유치하여해당항만의물동량을증대시켜야할것임 항만과배후단지를해운 항만물류기업을위한 3D 프린팅기술관련테스트베드로활용하는방안을강구해야함 - UPS가 3D 프린팅스토어를통해 3D 프린팅관련신규서비스발굴을모색하는것처럼우리나라에서도항만과배후단지의 3D 프린팅 One-stop 제조허브를통해신규서비스를발굴하고테스트할수있는여건을조성해야함 3D 프린팅기술확산및물류체계에미치는영향모니터링실시 3D 프린팅기술발전트렌드, 글로벌 3D 프린팅선진국들의정책동향은물론 3D 프린팅기술확산이글로벌물류체계에미치는영향을주기적으로모니터링할수있는시스템을구축해야할것임 - 물류체계변화에대한지속적인모니터링을통해그영향을파악하고적기대응할수있는체계를구축해야할것임 해운 항만물류분야에서의 3D 프린팅기술적용사례를지속적으로모니터링하여우리기업들에게동향정보를상시적으로제공함으로써 3D 프린팅기술활용능력을제고해야할것임

60 56 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 한편 3D 프린팅기술확산에따른물동량변화를계측하기위한 3D 프린팅관련해운 항만물동량예측센터 를구축 운영하는방안을검토할필요가있음 - 3D 프린팅기술활용증가로영향을받는품목과이들품목의글로벌공급사슬변화로인해변동하는물동량을계측하고, 관련정보를정기적으로분석해야할것임 - 특히물동량예측센터는해운항만관련산 학 연 정전문가로구성하고상시정보공유및협의할수있는체제를구축하여적기대응이이루어지도록해야함 3D 프린팅관련전문인력양성 R&D 사업추진등 3D 프린팅기술을활용할수있는전문가양성교육 훈련시스템을마련해야함 - 3D 프린팅전문교육프로그램을마련하여 3D 프린팅기술동향및활용관련최신정보를적시에파악하고 3D 프린팅기술확산이물류체계에미치는영향과이에대한대응책을모색할수있는전문가양성시스템을구축해야함 - 관련자격증제도의실시, 자격증관련교육훈련프로그램개발및교육시설등의확충도필요함 - 기존 3PL을위한물류전문가가양성되었다면, 3D 프린팅제조겸업형 4PL 시대에부응하여 3D 프린팅전문가육성을위한정부차원의교육훈련프로그램개발이긴요함 3D 프린팅기술활용을위한해운 항만물류 R&D 사업을추진해야함 - 덴마크선사머스크와같이국적선사의선박내에 3D 프린터를설치하여선박의수리용부품을제작 활용하는시범사업을추진할필요가있음 선박내에서 3D 프린팅기술사용환경에의적응력및선사의이미지제고를위한감성마케팅수단으로활용가능 - 출항지에서목적항으로의항해도중선박에설치된 3D 프린터를활용해제품을생산한후목적항에서판매 배송하는사업모델의가능성도검토할필요가있음 - 한편 3D 프린터로터미널전체또는하역장비및트레일러등의축소모형등을

61 기술혁신대응해양수산분야현안분석 57 제작 활용하여항만 / 터미널의운영효율성을제고하기위한시뮬레이션연구개발사업도추진해야할것임 - 해운 항만물류 R&D 사업을통해 3D 프린팅기술을활용한우수사례, 새로운비즈니스모델등을보다깊이있게조사 분석하여우리물류기업들이활용할수있도록전파해야할것임 3D 프린팅디자인디지털전자도서관구축사업을추진해야함 - 전자도서관구축사업을 3D 프린팅디자인판매틈새시장개척, 3D 프린팅 One-stop 제조허브구축, 3D 프린터원재료보관 공급클러스터구축 운영, 3D 프린팅연계선용품 선박기자재물류센터구축 운영등과연계하여추진할경우시너지효과가크게나타날것으로기대됨 - 국가적으로선용품 선박기자재 ( 해양수산기자재 ) 관련 3D 프린팅디자인센터를만들어국제표준화를주도하고판권 (Copyright) 을선점할경우우리나라의소프트경쟁력제고에기여할것으로기대됨 3D 프린팅디자인교육훈련과정을정규교육과정 ( 해사고등학교와해양대학교 ) 또는 3D 프린팅관련전문인력양성교육과정에개설하는방안검토 정부 (PA) 의재정 금융 세제지원등다각적인인센티브제공을통해범국가적으로 3D 프린팅기술활용여건을조성하고공감대를형성할필요가있음 - 3D 프린팅활용기업의법인세요율감면, 금융권투자자금차입시저리의이자율제공, 항만배후단지입주시임대료감면등의인센티브제공방안을적극검토해야함 - 특히정부 (PA) 는 3D 프린팅기술을활용한실효적인해운 항만물류산업발전전략을마련하고구체적인실행계획 (action plan) 을수립 시행해야할것임

62 58 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 Ⅴ. 결론 1. 결론 기술은과거-현재-미래세대를이어주는가교역할을함 인류역사가시작된이래기술은끊임없이발전해왔으며, 현재와미래에도이같은역사적 실체적사실은변함이없을것임 그러나기술자체만발전해나가는것은큰의미가없으며, 진보하는기술과혁신적 파괴적아이디어를결합하여성공적인비즈니스를도출해낼수있으면그것이바로혁신기술이됨 3D 프린팅은인류의모든영역에걸쳐상당한파괴력과변혁을가져올혁신기술로평가받고있음 3D 프린팅에의해제조업의디지털화 ( 디자인 물류유통 생산의디지털화 ) 가가속화되면서과거와전혀다른생산, 물류 유통, 소비방식이등장할전망임 - 다만당분간은 3D 프린팅기술이미래사회에어떤영향을미칠지에대한찬반양론속에 3D 프린터가전체제조방식을대체하기보다는, 전통적인생산방식과함께부분적으로활용되는혼합 (Hybrid) 형태로활용될가능성이높음 그러나 3D 프린팅은이미다양한제조업분야에혁신적인변화를가져오고있는바, 향후세계경제사회전반에걸쳐엄청난변화를몰고오면서글로벌경제와무역, 생산과소비, 물류 유통체계의판도를바꾸는 게임체인저 (Game Changer) 가될것임

63 기술혁신대응해양수산분야현안분석 59 이에따라지금세계각국정부에서는 3D 프린팅투자를늘리고있으며, 3D 프린팅산업을제조혁신의핵심수단및신성장동력으로주목하고정부주도하에집중육성하고있음 오바마대통령은지난해국정연두교서에서미국에제조업의혁신과부활을가져다줄신기술로 3D 프린팅을언급하고관련분야육성을적극추진중임 영국, 독일, 일본등도정부차원의투자와지원을아끼지않고공격적인투자를가속화하고있음 이에반해우리나라는금년에들어서야 3D 프린팅산업육성을위한발전전략을수립함으로써이제막첫걸음을내디뎠음 그럼에도불구하고우리나라해운 항만물류업계는 3D 프린팅기술확산에따른글로벌공급사슬및해운 항만물류시장변화에선제적으로대비해야할것임 3D 프린팅기술의단기적인영향은미미할것이며중장기적으로도해운 항만물류기업에게기회또는위협의어떤요인으로작용할지여부또한불확실함 그러나 3D 프린팅으로기존에존재하지않았던새로운사업모델을가진물류기업이등장하고제조와물류, 소비자와생산자의경계가모호해질것으로예상됨 우리기업과정부는글로벌공급사슬에서 3D 프린팅혁신기술이가져올변화의흐름을파악하여이에대응하면서산업내부적으로새로운기술의활용과발전방향등을진지한고민해야할것임 - 특히 3D 프린팅기술이해운 항만물류시장에미칠영향에대한지속적조사연구, 기업들이주도하기어려운연구개발및정책연구, 우리기업들의신사업기회발굴내지비즈니스포트폴리오변화등을위한정부의전폭적인지원이필요함

64 60 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 동시에산 학 연 정공동의 3D 프린팅혁신기술대응및활용체계를구축해미래선점 을위한준비태세에만전을기해야할것임 2. 향후연구과제 본현안분석은 3D 프린팅혁신기술이해운 항만물류산업에미칠영향을검토하여그에대한대응방향을제시하기위한선험적조사 분석이라는점에서산 학 연 정을아우르는논의의장을마련해줄것으로기대됨 향후해운 항만물류산업의 3D 프린팅기술활용방안등보다다양한관점이나방법론으로아래과제에대한후속연구가이루어지기를기대함 - 3D 프린팅기술이해운 항만에미치는영향과대책 - 해운 항만물류산업의 3D 프린팅기술활용방안 - 3D 프린팅기술을활용한해운 항만물류기업의비즈니스모델개발연구 - 해운 항만물류기업을위한 3D 프린팅기술활용시범사업연구 - 3D 프린팅제조설비장착특수선박개발연구 - 3D 프린팅영향품목조사및해운 항만수요에미치는영향연구 - 해양수산기자재의 3D 프린팅디자인표준화방안 - 3D 프린팅원재료조달 보관 공급클러스터구축방안연구 - 원스톱 3D 프린팅제조및물류센터건립방안

65 기술혁신대응해양수산분야현안분석 61 < 참고문헌 > 1) 국내문헌경기중소기업종합지원센터, 3D 프린팅기술이초래할제조업의패러다임변화와제3차산업혁명, 국가과학기술위원회, 3D프린팅산업발전전략, 김준철, 3D 프린팅산업과기업의대응전략, 김종승, 3D Printing Concept & Trend, KMI 제5차해운물류협의회발표자료, 물류신문사, 물량포식자 3D프린터등장예고에위협받는물류산업 1, , 물량포식자 3D프린터등장예고에위협받는물류산업 2, , 물량포식자 3D프린터등장예고에위협받는물류산업 3, 미래창조과학부, 3D프린팅, 미래전략산업으로육성, , 3D프린팅산업발전전략, 박윤규, 3D프린팅, 미래전략산업으로육성, Inside 3D Pringting Conference 발표자료, 미래창조과학부, 산업통상자원부, 3D프린팅산업육성방향, Inside 3D Pringting Conference 발표자료, 서일대학교, Industrial Design Education and Business Start-up Using 3D Printing Technology, 유석환, Role and opportunity of 3D printing in neo-global era and Korea economic revolution, Inside 3D Pringting Conference 발표자료, Rokit Co. Ltd., 연합뉴스, 3D 프린팅의작동원리,

66 62 3D 프린팅기술혁신과해운 항만물류분야대응방향 이보경외, ICT와 3D 프린팅에의한제3차산업혁명, Issue Crunch Special, 제3 호, 자이지스트 (3D 프린팅웹사이트 ) 홈페이지, 정보통신산업진흥원, 글로벌 3D프린팅산업및정책동향, IT R&D 정책동향, 씨이피테크, Making Ideas Become Reality 3D Printing System, 중앙일보, 수요부족에휘청, 시간이보약이다, 코리아쉬핑가제트, 3D 프린터의최신동향과미래를한눈에, 트랜스인텔리전스 & 버추얼파트너사, 3D 프린터가물류산업에미치는영향, 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책, No. 71, 한국산업기술진흥협회, 3D 프린팅기술과지재권전략, 한일산업기술협력재단, 일본의 3D 프린터시장분석, 한국정보통신기술협회, 3D 프린팅표준기술및시장동향, 한국해양수산개발원, 3D 프린터가가져올미래물류산업의변화, KMI 국제물류위클리, 245호, 해운항만물류포럼인터넷자료, 허제, 3D Printer Changing the Business of Today, KMI 미래기술포럼발표자료, 헤럴드경제 ( 검색자료. 현대경제연구원, 차세대제조산업 3D 프린팅의국내외시장동향과시사점, CIO( 검색자료. etnews, 500달러이하저가 3D프린터가늘어난다,

67 기술혁신대응해양수산분야현안분석 63, 3D 프린터기회인가? 제조업활용사례, IRS Global, 3D 프린팅 ( 프린터, 소재 ) 시장, 기술전망과국내외참여업체사업전략, ) 해외문헌미국재료시험학회 (American Society for Testing and Materials) International F42 Committee 위원회홈페이지자료, 일본경제산업성, 3D CRAFT JAPAN, CSC(Computer Sciences Corporation), 3D PRINTING AND THE FUTURE OF MANUFACTURING, Fall Gartner( 미국정보기술연구및자문회사 ) 홈페이지자료, Industry Week, The Impact of 3-D Printing on Supply Chains, JOHN MANNERS-BELL & KEN LYON, The implications of 3D printing for the global logistics industry, Transport Intelligence Ltd., Aug McKinsey Global Institute, Disruptive Technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy, MRI(Mitsubishi Research Institute, Inc.) 발표자료, TOUCH 3D PRINTER AND FILAMENT사홈페이지자료, Wohlers Associates, Wohlers Report , 각년호.