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희선 엽
6 years ago
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1 3D 프린팅산업과기업의대응전략 딜로이트안진회계법인딜로이트컨설팅 Presented by 김준철전무 1 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

2 3D 프린팅은생산혁명을유발할혁신적인기술로주목받고있다 3D 프린팅은 2013 년미국정부에의하여미국제조업부흥을위한 10 대핵심제조기술로선정되어관심이집중된바있으며, MIT, 맥킨지 (McKinsey Global Institute), 다보스포럼의 유망기술글로벌아젠다카운슬 등에서주목받는기술로선정된바있다. 또한, 세계미래학회는 3D 프린터에의한생산혁명유발을 2025 년실현될 20 대미래예측중하나로, Time 지는 2012 년최고의발명품 26 선중하나로, Economist 지는 2012 년내연기관컴퓨터에이은 3 차산업혁명의주역으로꼽은바있고, Financial Times 는 2012 년 6 월인터넷보다더영향력이클것으로예상한바있다. 본글에서는 3D 프린팅에대한일반적인이해, 제조업에미치는영향및기업관점에서의대응전략방향순으로 3D 프린팅산업에대하여정리해보기로한다. Ⅰ. 3D 프린팅 3D 프린팅은적층방식으로 3 차원물체를제조하며, 제조비용및시간절감등의장점이있다 3D 프린팅에대한이해 3D 프린팅이란적층제조 (AM: Additive Manufacturing) 라고도불리며, 디지털디자인데이터를이용, 소재를적층 ( 績層 ) 하여 3 차원물체를제조하는프로세스 1) 를말한다. 이전까지의제조기술이입체형상의재료를기계가공등을통하여자르거나깎는방식으로입체물을생산하는절삭가공 (Subtractive Manufacturing) 형식이었다면, 3D 프린팅에서는이와반대로적층방법을취하며, 쾌속조형 (Rapid Prototyping), 첨삭가공, Additive Fabrication, Layer Manufacturing, Freeform Fabrication 등의용어와함께사용되기도한다. 3D 프린팅공정은 1 디자인 SW 또는 3D 스캐너을통한 3 차원디지털도면제작을하는모델링, 2 프린팅, 3 서포터제거, 연마, 염색, 표면재료증착등최종상품화를위한마무리공정의 3 단계로구분할수있다 이러한 3D 프린팅의장점으로는 1 시제품의제작비용및시간절감 2 다품종소량생산 손쉬운맞춤형제작 3 복잡한형상제작및재료비절감에기여 4 제작시제조공정간소화및이에따른인건비 조립비용절감등이꼽히고있다. 또한, 제품대신디지털도면을유통할수있으며, 원하는장소에서의출력도가능하다. 3D 프린터는산업용위주로성장하였으나, 개인용시장성장이가속화되는추세이다. ⑵ 기술동향 프린터및소재의관점에서본 3D 프린팅관련산업 기술동향은다음과같다. 3D 프린터시장동향 2) 3D 프린터는산업용을중심으로성장하여왔으나최근규모의경제효과및기술발달로인한원가절감등으로주로압출적층방식 (FDM: Fused Deposition Modeling) 에의한개인용시장의성장이가속화되는추세이다. 이러한흐름의이면에는 FDM 관련특허, 선택적레이저소결조형방식 (SLS: Selective Laser Sintering) 의주요핵심특허만료로진입장벽이어느정도낮아진점도작용했다. *1. 3D 프린팅산업발전전략 ( 안 ), 관계부처합동 ( 미래창조과학부, 산업통상자원부 ) * Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

3 다양한프린팅기술이적용되고있으며, 적용기술에따라장 단점이존재한다 한국기계연구원 3) 에서는 3D 프린팅에사용되는기술을압출 (Extrusion; FDM 기술 ), 분사 (Jetting; MJM, Polyjet, 3DP 기술 ), 광경화 (Light Polymerised; SLA, DLP 기술 ), 파우더소결 (Granular Sintering; SLS, SHS, SLM, DMLS, EBM 기술 ), 인발 (Wire; EBF 기술 ), 시트접합 (Sheet Lamination; LOM 기술 ), 직접에너지증착 (Direct Energy Deposition; DMD 기술 ) 등으로구분정리하고있는데, 각각의기술방식에따라활용되는소재의차이가있고특성면에서장 단점이존재한다. 소프트웨어 (SW) 면에서는대부분독자 SW 를사용하고있으며, 일부업체들은 SW 의중요성을인식하고오픈소스플랫폼 4) 을만들어세를규합하고있다. 모델링 ( 설계기술 ) 과관련하여이미인터넷에서는 3D 프린터로제작할수있는여러사물및상품들의도면을검색하고공유하는웹사이트들이등장하고있다. 씽이버스 5) 가대표사례다. 플라스틱, 금속은주로 3D 프린팅을위한소재로사용되나, 소재개발이계속이루어지고있다 소재 3D 프린팅을위한소재로는현재플라스틱과금속이주로사용되고있으며, 비싼소재가격이사용확대의큰걸림돌로지적되고있다. 현재 3D 프린팅의한계로지적되는제조시간, 해상도, 강도, 표면특성등의문제는프린터의문제와소재의문제가결합된문제로볼수있다. 그러나, 기술개발에따라거의모든종류의소재가 3D 프린터소재로활용가능할것으로예상된다. 구분폴리머 (Polymer) 금속 (Metal) 종이 (Film) 종류 PLA, ABS, HDPE, 폴리스티렌, 나일론, Resin 티타늄, 알루미늄, 코발트, 스테인레스스틸등거의모든금속종이, 필름형태플라스틱 기타목재, 식재료, 아크릴, 석회가루, 왁스 ( 밀랍 ) 최근에는여러재료의조합등으로새로운재료를만들어각각의개별성분만으로는제작이불가능한정밀한재료특성을모사함으로써, 사용자가의도한최종제품을재현할수있는 디지털재료 의개발도이루어지고있다. 국내기업들도 3D 프린터에활용이가능한소재를차세대먹거리로인식하고적극적인투자노력을하고있다. 6) *3. 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업 기술동향분석, 기계기술정책 No.71, *4 렙랩 (reprap.org), 이벤트오봇 ( 탄틸러스 ( 등 *5 *6. 소재기업,`3D 프린터 ` 시장주목.. 합성수지 금속등올해투자본격 3 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

4 소비재및전자장치, 의료, 자동차산업순으로활용되고있고있는 3D 산업의전세계규모는 2021 년 108 억달러로성장할것으로예상된다 ⑶ 시장규모, 점유율 Wohlers Associates, Inc. 에따르면, 장비, 소재및관련서비스를포함한 3D 산업규모는 2012 년기준프린터시장 9.8 억달러, 관련서비스 8 억달러및소재 4.2 억달러규모로총 22 억달러 7) 에서 2021 년 108 억달러로고속성장할것으로예측되고있다. 영국의시장조사기관 Canalys 는 3D 프린터, 소재및관련서비스시장은 2013 년에 25 억달러에달했고, 2014 년에 38 억달러, 2018 년에 162 억달러에이를것으로예측하였다. 8) 현재프린터시장은미국시장이중심이되고있으며, 세계상위 8 개업체중 5 개업체가미국기업이다. 특히 3D Systems 와 Stratasys 는최근제품군을다양화하고시장지배력을확고하게하기위하여공격적인 M&A 를활발하게하고있다. 9) 그리고, HP 등기존업체들도 3 D 프린터시장에진출움직임을보이고있다. 또한 2013 년 3D 프린팅은소비재및전자장치, 의료 / 치과, 자동차사업, 산업용기계산업순으로활용되는것으로 Wohler Associates 는보고있다. 국내의경우주로산업용 3D 프린터를중심으로수입에의존하고있으며, 장비제공업체주도의교육등이이루어지는수준으로파악된다. 3D 프린팅은맞춤형제작, 원가및시간절감, 일체화생산에기여하고있으며, 최근식품제조에도활용되기시작하였다 ⑷ 3D 프린팅활용사례 런던올림픽 육상, 사이클, 올림픽경기장디자인등다양한영역에서 3D 프린팅을활용하였으며, 프랑스디자이너 Luc Fusaro 는육상선수의발을스캔하여런닝화를제작하여, 런닝화무게를 96 gram. 으로줄였다. 영국사이클팀은각선수의헬멧을 3D 프린팅으로제작하여사용하였다 람보르기니 전통적인방식으로는 $40,000 와 120 일의시간이걸리는시제품의제작을 FDM 방식의 3D 프린팅을이용하여 $3,000 의비용과 30 일의기간에처리함으로써 93% 의비용절감과 83% 의시간을절약할수있었다 EADS( 유럽항공우주방위산업체 ) 다양한부품을금형을이용하여찍어만들고조립하던자전거를, 3D 프린팅을이용하여단번에생산하는 Airbike 로만들었다. 기존공정보다원료의 10 분의 1 가량만사용하며, 무게도일반자전거의 65% 수준으로조립과정이없어고장가능성도줄게되었다 MIT 3D food printer 의일종인초콜릿제조기 Digital Chocolatier 를발표 10) 하였으며, 스페인의식품회사는음식을만들어주는 3D 프린터를공개하면서향후모든음식을프린트할수있도록하겠다고한바있다 11) *7 3D 프린팅산업발전전략 [ 안 ] 미래창조과학부, 산법통상자원부 에서재인용. 가트너그룹은 3D 프린팅시장규모를 2016 년에는 31 억달러로매년평균 20%~30% 성장을예상한바있으며, Markets and Markets 에서는 AM 시장을 2013 년부터 2017 년까지 3.47 억달러로성장 13.5% 의 CAGR 을예측한바있다. ( *8. *9. 참조 *10. =10105&pID= Standard of Excellence * Deloitte & Touche

5 3D 프린팅에대하여조형속도, 표면해상도, 가공재료의제한등이한계로지적되기도한다그러나위의한계들은시간이지남에따라극복이가능할것으로보여진다 (5) 3D 프린팅기술이가진한계 12) 및주의점 일부전문가들은 1980 년대에소개된 3D 프린팅이최근에각광을받고있는현상을일종의유행으로생각하며 3D 프린팅이가진한계를지적하기도한다. 조형속도가매우느리고규모가큰물체의프린팅에한계가있다 표면해상도가아직높지않다 적층방식제조로단층방향의힘에약하고조형물강도가약하다 광경화성수지, 레이저소결수지, ABS 필라멘트및금속소재일부만활용가능하고가공재료에한계가있다 High-end 장비재료는 kg 당 100~300 달러, Low-end 개인용장비는 kg 당 15~35 달러에달하는등재료비가많이든다 높은디자인해상도로인하여상당한컴퓨팅능력을요구하며이러한능력을가진전문인력이부족하다 소멸된특허권등이있기는하나, 성격상특허의경계가모호하고이로인한지적재산권분쟁의소지가잠재되어있다. 또한이런분야는국가간분쟁도많을수있는영역이다 소재와공정에대한규격이나표준이정립되어있지않아다양한형태의소규모시도가빈발하지만아직큰흐름을잡지못하고있다 그러나, 전반적인산업의흐름에비추어보면이러한한계는대부분기술의진화및시간의경과에따라극복될수있는문제로보여지며, 본질적인한계로보기는어려워보인다. 한편, 전문가들은 3D 프린팅산업에뛰어들기전에유행에휩쓸려시장에뛰어드는것인아닌지몇가지상황을점검해보기를권유하고있다. 현재 3D 프린터는기술기대의정점에위치하고있고, 실제기술능력보다과도한관심이집중되어장비산업규모 ( 12 년 $10 억 ) 에비하여참여업체수 (100 여개 ) 가과도하게많은경쟁상황이다 성급한진입에따른상용화실패시시장의기대가급감할가능성이있으며, 제품 서비스상용화에실패하는기업은시장으로부터의퇴출이불가피할것이다 *12. 한국기계연구원, 글로벌 3D 프린터산업기술동향분석, 기계기술정책 No.71, 참조 5 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

6 미국을비롯한여러나라들은 3D 프린팅산업에대한투자및개발정책을수립지원하고있다 한국은 3D 프린팅산업발전전략을수립하여, 2020 년 3D 프린팅산업선도국가로의도약을 Vision 으로, 세계시장점유율 15% 를목표로삼아 11 대과제를제시하였다 (6) 세계각국의 3D 관련정책동향 3D 프린팅산업이가진잠재력이적지않은것으로판단됨에따라각국은국가차원에서 3D 산업의발전을위한정책을수립하고지원하고있다. 미국은저임금국가로이전된제조업의부활을위한투자대상으로 3D 산업을선정하고, 2012 년대규모투자계획을발표하였으며, 과거제조업의중심지였던오하이오에 3D 프린팅기술발전을위한연구기관 (NAMII: National Additive Manufacturing Innovation Institute ) 설립하였다. 중국은과학기술부의 국가발전연구계획및 2014 년국가과학기술프로젝트지침 에 3D 프린팅을포함시켰으며, 3D 프린터기술의산업화등을목표로설립된중국의기술산업연맹은 2016 년중국 3D 프린터시장규모가 100 억위안 (1 조 6455 억원 ) 에달해미국을앞지를것이라고발표하였다. 유럽위원회는성장이둔화된제조산업의재활성화및경제성장을목표로 3D 프린팅기술을제조업의주요트렌드로육성하기위한전략개발및개발자금투자를논의중이며, 영국은 3D 프린터기술분야 18 개 R&D 프로젝트지원계획 (840 만파운드 ) 2013 년 6 월발표하였다. 한편, 일본은민관이역할을분담하여주물용모래형제작 3D 프린터개발과제 (2013~2017 년, 30 억엔 ) 를추진하고있다. 우리나라는 3D 프린팅산업에대한인식제고요청에따라산업통상자원부 - 미래창조과학부가공동으로 14 년 4 월 23 일 3D 프린팅산업발전전략 을국가과학기술심의회에서의결하였으며, 범부처 3D 프린팅산업발전협의회를구성하였다. 3D 프린팅산업발전전략에서는 2020 년 3D 프린팅국제적선도국가도약을 Vision 으로제시하고, 세계적선도기업 5 개 독자기술력확보를통한세계시장점유율 15% 달성을목표로한다. 이를위하여 1 수요연계형성장기반조성 2 비즈니스활성화지원 3 기술경쟁력확보 4 법제도개선을 4 대전략으로두었으며, 기업제조혁신지원, 국민참여환경조성, 비즈니스모델발굴및사업화지원, 3D 프린팅용콘텐츠시장활성화, 3D 프린팅소재, 장비기술개발등 11 대과제를제시하고있다. 6 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

7 II. 제조업에미치는영향 3 산업의영향으로 1) 기술집약형산업화가이루어지고, 2) 제조업과 ICT 융합등새로운산업형태가생기며, 3) 프로슈머및콘슈팩처러의등장과, 4) 집단지성협업문화확산이이루어질것으로예측되고있다 이제까지는 3D 산업의동향을개괄해보았는데, 과연 3D 산업이앞으로의생활에미칠수있는영향은무엇일까? 3D 산업의영향력을예측하는사람들은 3D 산업이 1 차적으로는개도국보다는선진국에영향을줄것이고, 소비패턴에변화를야기할것이라고한다. 또한창업활성화및신제품 서비스를창출로생산성이증가될것으로예측한다. 3D 산업은전자, 항공, 자동차, 의료, 교육등전통산업에재도약기회를제공할것이고, 기술집약형산업구조화에기여할것이다 3D 프린팅으로인하여제조업과 ICT 의융합등새로운산업형태가창출될수있을것이다. 누구나설계와디자인, 서비스를활용하여개인맞춤형생산및거래가확산되어혁신에기여하며, 디지털데이터를중심으로한제품설계, 시제품제작, 제조 생산, 유통등이통합되는디지털시대가개막될것이다. 이를제조업의민주화라부르기도한다 아이디어제품, 부품, 취미활동용장식품등을 3D 프린팅으로직접제작 생산 소비하는프로슈머 ( 생산적소비자 ) 를촉진할것이고책상위프린터에서물건을뽑아내는데스크탑 (Desktop) 공장이실현된다 전통적인기획, 생산, 유통단계에서기획, 유통, 생산방식으로변화하여, 수요처에서즉시원격생산을하는소비지생산방식이확산될것이다 한편, 3D 산업의발달은 1) 저임금에기반한제조국가의위상을약화시킬수있고, 2) 고임금노동자인숙련노동의영역을축소시킬가능성이높다 혹자는생산자 (Producer) 와이용자 (User) 조합을의미하는인터넷 /SNS 상개념인 프로듀저 (Produser) 에대응하여, 소비자와제조업자의결합을의미하는 콘슈팩처러 (Consufacturer) 가 3D 프린팅으로인하여새로이등장할수있다고이야기한다 산업문화적으로는온라인또는공용제작공간에서소통하여창의적결과물을산출하는 집단지성협업 문화가확산될것이다 한편, 3D 프린팅기술이가져올수있는어두운면이예측되기도한다. 에드포레스트와용카오는 13) 3D 프린팅은지리경제적영향을미칠것으로예상한다. 디자인도면만존재하면세계어디서든제조할수있기에저임금에기반한국가의경제적위상이약화될수있다고보고있다. 이는소위제조업리쇼어링 (reshoring) 을가속화하는촉매로작용할수있을것이다. 이에따라 FTA 등무역관련정책의장점이없어질수도있다는성급한예측이나오기도한다. 이런시각을대기업과중소 중견기업의관계에적용시켜보면대기업의아웃소싱감소시중소 중견기업경쟁력이약화될수있다는우려가나올수있다. 미국비즈니스전문온라인잡지 아비트리지매거진 은 3D 프린팅공정은고기능노동력시장은창출하겠지만, 저임금일자리를위협한다 14) 고진단했다. 고임금노동이담당해왔던숙련노동의영역도복잡하게변화할가능성이높다고도했다. 7 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

8 3) 지적재산권에대한보호문제를이슈화시킬것이고 4) 사회적가치판단문제를부각시킬수있다 3D 산업은디지털 (Digital) 기반이기때문에, 프린터및소재기술이발전되는과정에서제조기업의설계역량은더욱강조될것이다. 때문에지적재산권보호가중요한과제가될수있을것으로예측되고있다. 한편, 지적재산권에대한과도한보호요구는지적재산의권리성에대한논의를촉발할가능성도있다고보여진다 그런가하면최근일본에서 3D 기술로제작한총기를소지한사람이붙잡혔다. 인체조직을 3D 기술을활용하여제조하는것인윤리적인가하는논란도있다. 이렇듯 3D 산업은사회적가치판단에해당하는문제를수면위로끌어올리고있기도하다. *13. Ed Forrest & Yong Cao, Digital Additive Manufacturing: A Paradigm Shift in the Production Process and Its Socio-economic Impacts, Engineering Management Research; Vol. 2, No. 2; 2013 * Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

9 기업의가치는이익, 위험및시간의함수이며. 기업은성과, 혁신또는성장을추구한다 3D 프린팅은규모의경제와범위의경제의경계를허물어버림으로써성장또는혁신하는기업에기회를제공할것이다 III. 규모의경제와범위의경제측면에서본 3D 프린팅의의미와기업전략에미치는시사점 3D 프린팅기술은규모의경제와범위의경제라는두가지기본적인측면에서변화를요구한다. 먼저 3D 프린팅은규모 (Scale) 의경제를달성하기위하여쓰여야할자본규모를감소시켜준다. 3D 프린팅기술은과거에는필요했던상당한규모의노동력이나자본없이도소비자들의요구사항을만족시킬수있도록해준다. 이런부문은장비의준비나가동준비에많은비용이들어가던과거의생산방식과는차별이되는점이다. 또한, 3D 프린팅기술의유연성은범위 (Scope) 의경제 15) 를달성시키기위하여필요한비용을감소시킨다. 3D 프린팅기술은다른구조를가진제품을낮은배치전환시간과비용으로생산할수있도록하는다양성을제공한다. 범위의경제는동일한장비, 원재료와프로세스를활용하여다양한종류의다른제품을생산할수있게해주는것이다. 또한, 전통적제조방식하에서는불가능하거나비현실적인제조방식을구현할수있게한다. 예를들어전통적제조방식하에서는복잡한기하학적구조를가진부품을한번에제작할수없었으나, 3D 프린팅기술하에서는보다쉽게처리가가능하다. 16) 3D 프린팅기술로인한범위의경제의혜택은규모의경제로인한혜택보다더클수있다. 3D 프린팅기술은규모의경제와범위의경제의경계를허물어버림으로써성과를향상시키거나성장하거나또는혁신을할수있는기회를기업에제공할것이다. 기업은전략적명제 (Strategic imperative) 를가지고공급사슬을바꾸거나제품을변경한다. 전략적명제는일반적으로성과 (performance), 혁신 (innovation) 또는성장 (growth) 이라는세가지범주중의하나에속하며, 기업이추구하는가치 (value) 는이익 (profit), 위험 (risk) 그리고시간 (time) 의함수로표현될수있다. 딜로이트에서는이러한전략적명제와가치기준을가진기업이비즈니스전반에 3D 프린팅기술을적용하는 Framework 으로다음의네가지 Path 를제시하고있다. Path I : 현재의공급망이나제품을급격히변경할예정은없으나기존공급망내에서현재제품의가치전달방식개선을위해 AM 기술에대한관심유지 Path II : 제공하는제품의공급망의변환을가능하게하는잠재적수단으로 AM 이제공하는규모의경제를활용 Path III : 제공하는제품의새로운수준의성과및혁신달성을위해 AM 기술이제공하는범위의경제를활용 Path IV : 신규비즈니스모델을추구하는과정에서공급망과제품을모두변경 *15. 한기업이 2 종이상의제품을함께생산할경우, 각제품을다른기업이각각생산할때보다평균비용이적게드는현상 *16. GE 항공기에서는과거의방식에따르면 20 개의작은부품을용접을하여만들어야하는차세대비행기엔진의연료분사노즐을하나의부품으로만들수있었다. 9 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

10 Supply chain change [ 그림 1] 적층제조경로및가치이해를위한프레임워크 High product change Path Ⅲ : 제품진화 Path Ⅳ : 사업모델진화 전략적과제 : 성장, 혁신, 성과의균형 가치동인 : 이익, 리스크, 시간의균형 핵심역량 : 고객요구사항에대한맞춤화 제품기능의증가 시장반응성 증가한복잡성에대한비용없음 Path Ⅰ : 안정상태 전략적과제 : 성장과혁신 가치동인 : 매출에초점을둔리스크를수반한이익 핵심역량 : 대규모맞춤화 사용시점에제조 공급망중간단계제거 고객에권한부여 Path Ⅱ : 공급망진화 High Supply chain change 전략적과제 : 성과 가치동인 : 비용에초점을둔이익 핵심역량 : 디자인과빠른프로토타이핑 생산과맞춤화된공구세공 보충하는또는 보험성격의 능력 낮은비율의생산 / 전환없음 전략적과제 : 성과 가치동인 : 비용과시간에초점을둔이익 핵심역량 : 사용시점에가까운제조 반응성과유연성 수요불확실성관리 필요재고의감축 No product change 10 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

11 Path I: 유연한디자인과정으로시장도달시간을단축시키며제품품질향상및원가절감을가능하게한다 Path II: 공급망에서최종소비자에게가깝게위치하게함으로써외부생산과재고보유필요성을줄여준다 Path III: 의료용제품영역에서부터개인적인니즈를반영한제품까지제조가가능하다 Path IV: 제품과제품전달경로에소비자를참여시키는방식은기존과는다른공급망또는배송을필요로할수도있다 각각의 Path 는다음과같다. Path I: 안정 (Stasis) 적층제조의출발점 3D 프린팅의통한성과를향상의기본적인동인은디자인과정을유연하게하게하고가속화시킬수있다는점에있다. 이런특성을활용하여시장에도달하는데걸리는시간을줄이고제품품질을향상시키며, 원가를낮출수있다. 예를들어보석디자이너는조립을위한지지대 (jig) 를만드는데 3D 프린팅을사용함으로써제조시간을줄일수있다. 일반적으로 Path I 과관련된노력은원가절감이나비즈니스싸이클을줄임으로써수익성을향상시키는방식으로가치를창출한다. Path II: 공급망진화 (Supply Chain Evolution) 성과와성장을추구하는적층제조 공급망을재정의하는적층제조기술의주요특성은서비스현장의활동과수선등을위하여장기간보유해야하는재고 ( long tail inventory) 에영향을미친다는점이다. 리드타임이길때수요의불확실성에신속하게대응하기위하여재고를보유하는데, 3D 기술은외부에서의생산과재고보유필요성을줄여주고, 제품생산에걸리는시간과부품을줄여준다. 아울러 3D 기술을보유한기업은공급망에서최종소비에좀더가깝게위치할수있으며, 안전재고나운전자본에대한요구가낮아지는가볍고도효율적인공급망을구성할수있다. 미군에서는 3D 기술을이용하여현장에서의료및수술도구를맞춤제작공급하는것을시연한바있다. 기업들이경쟁자들보다더빨리, 더값싸게그리고정확히전달하는것이중요한경쟁요소라는것을인식하고있다는점에서중요한성장동인이되는경로일수있다. Path III: 제품의진화 (Product Evolution) 제품혁신을추구하는적층제조 3D 프린팅기술로다른방법으로는제조할수없는제품형상을만들수있으며, 다양한재료를쓸수있고, 센서와같은것들을내장시킬수있다. 3D 프린팅으로인한범위의경제의혜택은과거에는경제적으로불가능했던시장을창출하거나시장규모를확대시킬수도있다. GE 가약 20 개의부품을결합된차세대제트엔진연료노즐을하나로구성하여제작하거나, 신발제조업자들이개개인의생체특성에맞추어신발을제작하는하는것은전통적제조시절에는가능하지않았던일이다. 3D 프린팅기술은치과용임플란트나보청기와같은의료용제품의영역에서개인적인니즈를반영하는제품까지만들수있게한다. Path IV : 공급망진화와제품진화의조합 비즈니스모델의혁신을추구하는적층제조 이경로는 3D 프린팅기술을이용하여제품과제품을전달하는경로를동시에또는순차적으로변경시키는경로이다. 시몬스사 (Symmons Industries) 는문고리와캐비닛의손잡이같은부문의디자인에고객을직접참여시키는경로를만들었다. 이러한경로는제 3 의경로의특징인제품의혁신과정을거치는데, 혁신제품은, 환자에특화된보철제품이치과에서바로제작되는예와같이기존과는다른공급망이나배송을필요로하는경우도있다. 이런경향은, 개인적특성에맞게스파이크를제조해주는경우와같이, 중간경로가중요하지않고, 제조자와최종소비자사이의협력이디지털기술등에의하여뒷받침되는부문에서는특히두드러질수있다. 11 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

12 3D 프린팅은리드타임감소, 원가절감, 기능성제고, 맞춤제작의용이성측면에서공구사업에영향을줄수있다 IV. 산업별영향의분석 가트너는 3D 프린팅이소비재및제조산업에가장큰영향을미치며건설, 교육, 에너지, 정부, 의약품, 군, 소비, 통신, 교통및유틸리티산업에는중간정도의영향을, 은행및금융보험산업에는미미한영향을미칠것 이라한바있다. 이하에서는앞서소개한딜로이트 Framework 을적용하여우리나라가경쟁력을가지고있는것으로인식되는공구산업과자동차산업에 3D 프린팅이미치는영향을간단히살펴보자. (1) 공구산업 공구산업에 3D 기술이미치는영향은앞의그림 1 에있는어느영역이라도해당될수있겠지만, 제품이다른용도로쓰이거나, 공급망에영향을줄가능성이상대적으로낮을것이므로, 대부분은 Path I 의영역에해당될것이다. 제품이 3D 기술로만들어졌다고하여기존방식하에서제조된제품과현저히다를가능성은낮을것이지만 1 리드타임감소 2 원가절감 3 기능성의제고 4 맞춤형제작용이성측면에서공구사업에영향을줄수있다. 1 리드타임감소 : 공구제조에필요한리드타임을 40%~90% 줄일수있다 17). 3D 를이용한제조방식은노동력을덜필요로하고가공공정을줄여주며, 디지털디자인파일의활용은설계도해석절차를없앰으로써설계를생산공정에쉽게적용할수있게해준다. 2 원가절감 : 가공과정에서재료의낭비를줄여주고, 생산수율을높여주며, 인력투입을감소시켜줌으로써원가절감에기여할수있다. 3 기능성의제고 : 과거에는실현할수없었던디자인의공구를, 불량을적게하면서빠른생산이가능하도록할수있다. 그리고, 공구를보다쉽게개선할수있도록해준다는장점도있다. 4 맞춤형제작이상의낮은원가, 짧아진리드타임, 그리고향상된기능성은사용자맞춤형공구제품을지원할수있게된다. 사용자맞춤형의장점은의료용기계및건강관련제품에특히유용하다. 자동차산업에서 3D 프린팅은가볍고효율적인미래자동차생산에중요한역할을할것으로예상되며, 리드타임감소및원가절감등을가능하게할것이다 (2) 자동차산업 자동차산업에서 3D 기술을이용하면, 과거전통방식하에서는불가능하였던중공구조 (Hollow structure) 를이용한와이어링 (Wiring) 이나, 격자구조 (Lattice structure) 를이용한경량화, 복잡한기하구조의적용을통하여기능성을향상시킬수있다. 3D 기술은보다빠르고안전하며가볍고효율적인미래차를생산하는데중요한역할을할것으로예상된다. 최종부품을만드는데필요한공작도구의필요성을없앰으로써리드타임을줄일수있고, 부스러기 (Scrap) 없이필요한만큼의재료만을사용함으로써원가를낮추며, 3D 기술로소재가경량화되어취급비용을줄이는동시에, 요청에따라직접현장에서만들수있어재고비용이줄어들것이다. 딜로이트의분석틀에대입하면이는 Path I 의영역에해당된다. 1) 손쉬운제품디자인이가능해짐에따라새로운제품개발이용이해진다 2) 신속한프로토타이핑으로본제품개발전테스트를통해품질을개선할수있다 3) 공작용기구를상황에맞게제작하여취급비용을줄일수있다. 4) 제품디자인에서공작용기구비용을줄일수있다. *17. Joe Hiemenz, 3D printing jigs, fixtures and other manufacturing tools, Stratasys, Inc., 12 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche es0313. pdf, accessed November,

13 실제로 BMW 는상황에맞게제작된공작기구를이용해관련비용의 58% 를줄이고, 프로젝트소요기간을 92% 줄였다고한다. Ford 역시 3D 기술을이용하여프로토타입을제작하고공작용기계작업을생략할수있도록함으로써수백만달러를줄였다고한다. Path II 에해당하는예로는부품의재고를줄일수있다는것과, 현장제조를통한정비와수리의해결이있다. 배송시간및부품의조달능력은자동차산업에서중요한경쟁요소이다. 3D 기술을이용하면요청즉시생산이가능하므로재고유지비용등을줄일수있다. 또한높은정밀도의성형이가능한기술인 LMD(Laser Metal Deposition) 를활용하면제품복잡도가중 하수준인부품은현장에서수리가가능하다. LMD 는부품의수명을연장시키거나, 교체를불필요하게해비용절감이가능하다. Path III 의예로는속이꽉찬구조대신격자구조의부품을활용하여경량화된복잡한디자인의제품을생산할수있도록하는것과부품의단순화를통하여조립과생산비용을줄이는것등이있다. Delphi 는복잡한형상의금속제품생산이용이한것으로알려진 SLM(Selective Laser Melting) 방식으로알루미늄디젤펌프를생산했는데, 이방식으로디젤펌프의부품수를줄이고조립공정을없애서하나의통일된부품 (single piece) 으로만들었을뿐아니라생산비용을크게줄였다. 또한하나의부품으로생산된펌프는누출현상도줄어들었다. 고객맞춤형대응과시장대응속도향상및공급망단축과 OEM 업체의향상된가치기여를가능하게하는 Path IV 영역도있다. 레이싱팀인 Joe Gibbs Racing 은 3D 기술을이용하여덕트아웃렛 (duct outlet) 을만듦으로써디자인과기계가공시간을 33 일에서단지 3 일로줄였다. Ford 는 2012 년에 1,250 개이상의부품공급업체등과거래를했는데, 2013 년 10 월이숫자를 40% 정도까지줄이겠다고발표했다 년기준으로는자동차산업에서 OEM 업체가전체부가가치의 35% 를차지하고부품공급업자가부가가치의나머지부문을차지하는것으로나오는데, 다른외부변화가없다면 OEM 업체가차지하는비중은 2015 년까지 23% 로떨어질것으로예측된다. OEM 업체는 3D 프린팅을이용하여파트너쉽을구축하고내부역량을강화함으로써이러한트렌드에대항할수있을것이다. 과거와는다르게다양한재료 ( 소재 ) 를활용할수있게되고, 제품품질의향상과후공정을줄일수있는 3D 기술이발전되면서, 자동차산업에적용된것이다. 13 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

14 3D 프린팅산업이미치는영향에대하여는여러가지예측이있으나, 기업경영에미치는영향뿐아니라사회문화적영향도고려해볼필요가있을것이다 VI. 결어 3D 프린팅산업은이를통하여제조업의경쟁력을다시회복하려는오바마정부의노력등이알려지며, 최근상당한주목을받는산업이되었다. 3D 프린팅산업은제조업뿐아니라삶의방식에혁명적인영향을끼칠것이라는예측에서부터, 대량생산에적용하는데는한계가있을것이므로프로토타입제작위주로활용될것이라는예측까지다양한범위의예측이있다. 현재 3D 프린팅산업에대한관심이일시적으로높아져거품이끼어있을가능성도있으나, 낙관론자와제한적활용론자중어느쪽예측이실현될지는시간이지나면서윤곽이잡힐것이다. 전문가들은일반적으로 3D 프린팅이기존제조방식을완벽하게대체할수없다는점에대하여는공감하지만 3D 로생산할수있는제품과그렇지않은제품이공존할것으로생각한다. 하지만일각에서는현재의 3D 프린팅산업이가진한계를뛰어넘는 4D 프린팅을이야기 18) 하는상황이고 3D 기술을부문적으로나마활용을하면서효과를보고있고, 더욱활용범위를넓히려는시도들이활발하다는점을감안하면, 기업경영뿐아니라미래사회의예측에있어서도 3D 프린팅산업이미칠수있는영향은클것으로판단된다. 군사적목적에서도입된인터넷이자원의분산이라는최초의기대역할을넘어서정보의급속한전달기능, 네트웍형산업의발전, 나아가체제붕괴의도구로서의역할까지하고있다는점은, 3D 산업의영향에대한분석에도시사하는바가있다고보인다. *18 [ 참고문헌 ] 3D opportunity in the automotive industry, 2014, Deloitte University Press 3D opportunity in medical technology, 2014, Deloitte University Press 3D opportunity in tooling, 2014, Deloitte University Press The 3D opportunity primer, 2013, Deloitte University Press 3D opportunity; additive manufacturing paths to performance, innovation, and growth, 2014, Deloitte Review 글로벌 3D 프린팅산업및정책동향, IT R&D 정책동향 ( ), 정보통신산업진흥원 산업부 - 미래부. 3D 프린팅성잠잠재력키운다, 산업통산자원부보도자료 제조업공정혁신의기폭제 3D 프린팅산업, 산업창조화시리즈 , , 산업연구원 글로벌 3D 프린터산업기술동향분석, 기계기술정책 No , 한국기계연구원 3D 프린팅제조혁명에대한한국금속산업의대응전략, KIET PD issue report vol. 13-6, 한국산업기술평가관리원 14 Standard of Excellence 2014 Deloitte & Touche

Art & Technology #5: 3D 프린팅 - Art World | 현대자동차

Art & Technology #5: 3D 프린팅 - Art World | 현대자동차 Art & Technology #5: 3D 프린팅 새로운 기술, 새로운 가능성 미래를 바꿔놓을 기술 이 무엇인 것 같으냐고 묻는다면 어떻게 대답해야 할까요? 답은 한 마치 한 쌍(pair)과도 같은 3D 스캐닝-프린팅 산업이 빠른 속도로 진화하고 있는 이유입니 가지는 아닐 것이나 그 대표적인 기술로 3D 스캐닝 과 3D 프린팅 을 들 수 있을 것입니 다. 카메라의