과학기술일자리진흥원_기술동향보고서70호.indd

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1 VOL D 프린팅시장및 기술동향

2 목차 1. 서론 D 프린팅시장동향 D 프린팅산업동향 D 프린팅기술동향 결론 20

3 3D 프린팅시장및기술동향 1. 서론 목적 ㅇ본보고서는 3D 프린팅과관련한국내 외기술및시장정보를제공하여산 학 연각계에서사업화전략수 립시참고자료로활용하는데그목적이있음 3D 프린팅개요 ㅇ 3D 프린팅이란 3차원그래픽설계데이터를기반으로폴리머, 금속, 종이등의특정물질을적층방식 (Layerby-layer) 으로쌓아올려 3차원의입체물을형상화하는기술을말함 - 적층제조 (Additive Manufacturing, AM) 라고도불리며, 입체물을기계가공등을통하여자르거나깎는절삭가공 (Subtractive Manufacturing) 제조방식과반대되는개념임 - 3D 프린팅은제품생산을위해별도의금형이요구되지않으며, 설계도면대로제품을생산할수있어기존제조산업에서는불가능했던다품종소량생산이가능함 < 그림 1> 3D 프린팅프로세스 - 3D 프린팅산업은장비, 소재, 소프트웨어산업으로나눌수있으며, 3D 프린팅기술을이용해제품을제작하거나서비스를하는업체를별도로구분함 - 현재 3D 프린터의주용도인시제품제작이외에생산의효율성을높여비용을절감할수있고맞춤형생산이가능해짐에따라전자, 항공, 자동차, 의료, 교육등으로수요가확대되고있음 1 S&T Market Report

4 3D 프린팅종류 < 표 1> 3D 프린팅중류 3D 프린팅종류 1 FDM (Fused Deposition Modeling) - 필라멘트를헤드를통하여분출시켜서적층시키는방식으로헤드는 X, Y 축으로이동하고, 플레이트는 Z 축으로내려가면서제품이적층 - 미국 Stratasys 사에서개발되었고, 현재개인용 3D 프린터에가장많이사용되는방식으로가장보편적인기술임 * 출처 : 스트라타시스홈페이지 2 PolyJet - 광경화성액상재료를헤드를통하여분출하고, UV 램프로분사된재료를경화시켜서제작하는방식으로, 주로사용하는액상재료는아크릴계열의재료이며, 가장다양한소재를만들어낼수있음 * 출처 : 프로토텍홈페이지 3 SLA (Stereo Lithography Apparatus) - 액상수지의재료를레이저를사용하여경화시키는방식으로, 최초의 3D 프린팅기술로가장많이사용되었던방식 - 별도의보조재료를사용하지않고미세형상의기둥이보조역할을하며, Sharp Edge 의형상구현이매우좋으나, 고가의장비와레이저유지보수비용으로최근에는보급되지않음 * 출처 : PSD21 COMPANY 4 SLS (Selective Laser Sintering) - 분말재료를사용하고, CO2 Laser 를주사하여제품을제작하는방식으로녹지않는분말재료가지지대역할 - 나일론을주소재로사용하기에강성이강하거나온도가높음. 최근에는특히금속분말을이용하는사례증가추세 - 제작속도가빠르고, 대량생산이가능하기에다품종소량생산에직접적용이가능 * 출처 : 5 DLP(Digital Light Processing) 방식 - 빔프로젝터에서출력물이미지를직접투사해출력하여정밀도가우수하나사용가능한재료및출력크기가제한적임 - 빔프로젝터를재료에직접적으로투사하면서뛰어난정밀도와세밀함을갖춘출력물을기대할수있어대량생산이가능한것이최고의장점 2 S&T Market Report

5 3D 프린팅의주요이슈 ㅇ 4차산업혁명시대다시부상하는 3D 프린팅 산업 - 3D 프린팅장비및소재의가격문제, 3D 프린팅속도, 제한된크기, 활용범위한계등의단점으로기대보다 3D 프린팅산업성장이부진함 - IoT, Big data, AI 등을통한제조업의디지털화, 스마트팩토리확산등을통해소비자맞춤형다품종소량생산에대한아이디어를신속히구현할수있는 3D 프린팅이부각되고있음 - 최근독일산업현장에서시제품제작관련 3D 프린팅활용비율은 23% 에이르고있다고발표 (2017) ㅇ기존 3D 프린팅한계극복중 - 3D 프린터보급은가속화고있으며, 3D 프린터가격도대당평균가격이 6,297달러 ( 15년) 에서 2,615달러 ( 18 년 ) 로낮아지고있으며, 3D 프린팅원천기술특허가만료되면서시장이확대기대 - 메탈프린팅확대로최근산업용로봇에 3D 프린팅시스템을적용하고있음 최근 3D 프린팅산업은응용분야확대및기술경쟁력강화에주력중임 - 산업현황은 3D 프린팅기기의가격하락, 재료의다양화, 메탈 3D 프린터확대, 프린팅속도향상, 의료 / 바이오 3D 프린팅확산, 출력물품질과정확도향상, 3D 프린팅의대량생산가능환경조성등의이슈가있음 - 기술적으로는제조공정의혁신과메탈 3D 프린터기술적용확대, 바이오 / 의료등생명공학기술산업혁신주도, 건설산업의공정혁신주도, 3D 프린팅기술과로봇제작공정에접목등으로기술개발이진행중임 < 표 2> 4 차산업혁명과 3D 프린팅관련업계전문가의견 분야 아밋드로 ( 나노디멘션 CEO) 마우리지오코스타베버 (DWS CTO) 아비레이첸탈 ( 엑스포넨샬웍스회장 ) 알렉스라루미에르 (HP 아태지역디렉터 ) 전략목표 - 3D 프린팅은 인더스트리 4.0 개념을완성하는기술로구체적인맞춤형제품을빠르게만들수있다는점이핵심 ( ) - 산업현장에서는 AI 를통해제품의무게를줄이면서강도를늘리고부품을단순화하는설계를하고 3D 프린팅을통해이를출력하는식의기술융합이이뤄지고있음 - 3D 프린팅의이점은여러진보된기술과최적화된기술을통해제품을경량화한다는점이며설계분야에서많은발전이이뤄지고있다. 앞으로 AI 빅데이터등다른기술을이용해맞춤형생산의비용이저렴해질것 (2018) - 3D 프린팅은인더스트리 4.0 의일부이며자동화, AI, 빅데이터들과결합해변곡점을만들것 * 출처 : IITP(2018), 산업혁명시대에서의 3D 프린팅산업동향과시사점 보고서의범위 ㅇ 3D 프린팅의시장동향 ㅇ 3D 프린팅의산업동향 ㅇ 3D 프린팅의기술동향 3 S&T Market Report

6 2. 3D 프린팅시장동향 세계시장동향 17 년세계 3D 프린팅시장은 77 억달러규모이며, 20 년 161 억달러규모로성장전망 - 기계, 항공, 우주등高부가가치분야의성장주도하에고성장이전망되고, 기업간인수합병 (M&A), 협업체계 구축으로빠르게부가가치를창출해나가고있음 < 표3> 세계 3D 프린팅시장규모 ( 단위 : 백만달러, %) 구분 CAGR 세계시장 7,784 9,932 12,673 16,171 20,634 26, % * 출처 : 중소벤처기업부 (2018), 중소기업전략기술로드맵 ( ) - 미국이 3D 프린팅시장의 38.0% 로가장큰시장을차지하고있으며, 일본, 독일, 중국이전체시장의 65.8% 를점유 < 표 4> 3D 프린팅시장의국가별점유율 (2016) - 3D 프린팅시장은장비 소재등제품과출력대행등의서비스로구분되고최근서비스비중이높아지는추세 * 출처 : 중소벤처기업부 (2018), 중소기업전략기술로드맵 ( ) 4 S&T Market Report

7 국내시장동향 2018년국내 3D프린팅시장규모는 3,958억원이며, 16.2% 로성장하여 2022년에는 6,296억원에이를것으로전망됨 - 3D프린팅시장은장비, 소재, S/W, 서비스로구분되며, 장비분야가전체시장의 45% 를차지하고있으며, S/ W 24%, 서비스 20%, 소재 11% 순으로시장을점유하고있음 < 표 5> 국내 3D 프린팅시장규모 구분 (f) 2020(f) 2022(f) ( 단위 : 백만원 ) CAGR ( ) 장비 142, , , , , , % 소재 27,057 37,047 43,741 51,658 61,008 72, % S/W 79,099 87,474 94, , , , % 서비스 48,752 68,016 79,561 93, , , % 합계 297, , , , , , % * 출처 : NIPA(2019), 2018 년 3D 프린팅산업실태조사, 2019 년이후시장은과거성장률 ( cagr) 로추정 국내 3D 프린팅사업체수는 351 개업체로, 2017 년 302 개에비해 16.2% 성장하였으며, 총종사자수는 1,912 명으로 2017 년 1,834 명에비해 78 명증가함 < 표6> 국내 3D 프린팅기업체및종사자수 ( 단위 : 백만원 ) 구분 사업체수 종사자수 1,701 1,834 1,912 * 출처 : NIPA(2019), 2018 년 3D 프린팅산업실태조사 국내응용산업별시장규모는교육부분이매출이 20.5% 로가장높은가운데공공 17.1%, 자동차 14.5%, 의료 / 치과 13% 순으로나타났으며, 전체적으로공공대민간비율은공공 37.6%, 민간 62.4% 구조를보임 5 S&T Market Report

8 < 표 7> 국내 3D 프린팅응용산업별매출비중 2018년국내시장에서 3D프린터국산대외산의시장비중은 45.8% 대 54.2% 로외산의존도가높게나타났으나, 국산비중은전년대비 1.4% 증가하면서지속적으로확대되고있음 - 또한, 보급용대산업용비율은 43.7% 대 56.3% 로나타났으며, 2017년대비보급용비율이 4.2%p 급증함. 이는올해조달시장에서교육기관과공공기관중심으로 3D프린터장비도입이활발한데기인함. < 표8> 국내 3D 프린팅국산, 외산, 보급용, 산업용추이 증감률 보급용 산업용 비율 보급용 산업용 비율 보급용 산업용 국산 27,145 19, % 37,693 22, % 38.9% 12.6% 외산 14,776 44, % 19,786 51, % 33.9% 16.7% 합계 41,921 64,160 57,479 74, % 비율 39.5% 60.5% 43.7% 56.3% 100.0% 37.1% 15.4% * 출처 : NIPA(2019), 2018 년 3D 프린팅산업실태조사 금속 3D 프린팅시장동향 세계금속 3D프린팅시장은 2022년에약 8억달러에달할것으로예상됨. 이와관련된금속 3D프린팅특허출원도 United Technologies, GE, Siemens 등을중심으로지속적으로증가하고있음 - 금속 3D프린팅관련특허는전자빔용융및정제기술, 선택적레이저용융기술 (SLM), 고강도재료, 인코넬, 니켈등에대한적층기술임 - 타분야로는임플란트, 마이크로적층기술, 항공우주및자동차분야에적합한금속재료개발과관련된특허기술임 6 S&T Market Report

9 < 표 9> 금속 3D 프린터특허현황 * 출처 : Frost & Sullivan(2018), "Metal 3D Printing Revolutionizing Modern Manufacturing 바이오 3D 프린팅시장 전세계 3D 프린팅의료기기시장은 2018년 12억 9,848만달러에서연평균성장률 23.02% 로증가하여, 2023 년에는 36억 5,888만달러에이를것으로전망 - 3D바이오프린팅시장은 2016년 11억 2,334만달러에서연평균성장률 25.06% 로증가하여, 2021년에는 34 억 3,614만달러에이를것으로전망됨 (TechNavio, Global 3D Bioprinting Market, 2017) - 의료용 3D프린팅국내시장은 2015년기준 474억원규모에서 2020년까지 1,335억원규모로연평균 23% 씩성장전망 ( 중소기업전략기술로드맵 2018) 7 S&T Market Report

10 3. 3D 프린팅산업동향 3D 프린팅기술변화 3D프린팅기술의개발방향은출력속도향상, 결과물의대형화, 적용소재의다양화및융복합화, 다양한적용분야등으로기술발전이이루어지고있으며, 최근금속 3D프린팅의활용이최근급속성장하고있음 - 세계금속 3D프린터시장은장비도입대수가급성장하고있으며, `21년에는금속 3D프린팅이플라스틱계열 3D프린터와비슷해지거나앞지를것으로예상됨 (Deloitte, Wohlers Associates) - 국내 3D프린팅시장은금속프린팅이가능한레이저방식의프린터가 1.8%, 금속계열활용소재가 2.4% 로매우미미한수준 (3D프린팅산업실태조사, 2018) < 표 10> 3D 프린팅기술적용수준 * 출처 : NIPA(2019), 국내외 3D 프린팅활용사례와시사점 금속 3D 프린터확대를통한제조혁신 - 금형의설계및보수, 항공용부품제조, 산업제품의수리, 국방제품제조, 자동차특수부위등기존전통적인제조업분야에금속 3D프린터적용을통해생산방식개선 - 일반소비재산업, 항공우주, 국방, 산업용기계부품, 금형, 자동차, 로봇, 산업용설비및장비, 의료및바이오, 전기전자등이적용가능한분야로중장기적제조업산업군에해당함. 현재기술개발이진행되고있고시장이창출되어야하는분야로시장진입초기단계에있음 - 금속 3D프린팅산업과 3D프린트용금속분말소재산업은기술의난이도가높고생산비용및원소재의높은단가가시장확대의장벽으로나타나고있으나, 향후제조패러다임을변화시킬수있는잠재력이큰산업임 8 S&T Market Report

11 < 표 11> 금속 3D 프린팅산업산업현황 주요이슈 Market Market Drivers Advantages Major Markets Key Participants Challenges 설명 - 세계금속 3D 프린팅시장은 2022 년에약 8 억달러예상 - 맞춤형제품수요 - 전통적인제조비용대비생산비용절감 - 생산성및대기시간개선 - 타분야로의확산 - 복잡구조디자인가능 - 생산시간단축 - 최소재료사용으로원가절감 - Aerospace and Defense - Automotive - Healthcare - Electronics - General Electric, Desktop Metal, 3D Systems, ExOne, EOS, Renishaw - 표면처리이슈 - 최종제품생산에필요한여러공정필요 - 높은재료비 - 제한된구성요소크기 * 출처 : Frost & Sullivan(2018), Metal 3D Printing Revolutionizing Modern Manufacturing 실린더헤드에 3D 프린팅하는모습 ( 인스텍 ) 3D 바이오프린팅으로맞춤형의료기기제작 - 바이오분야는다품종소량생산에적합하고, 환자맞춤형제작이요구되어있어 3D프린팅기술활용속도가빠르게진행되고있음 - 보청기, 틀니, 치과임플란트, 인공뼈, 인공관절의족, 의수, 인공관절등을제작되어환자에적용중이며의료기기의임상결과를바탕으로많은병원들이 3D프린팅의료서비스를도입을검토하고있음 9 S&T Market Report

12 3D 프린터로인공뼈와인공장기제작 ( 티앤알바이오팹 ) 3D 프린팅출력 SW 국산화필요 - 최근 3D프린팅혁신설계기술인 DfAM(Design for Additive Manufacturing) 에필수적으로필요한적층해석 ( 시뮬레이션 ) SW의개발출시가가속화되고있음 - Materialise 社 -Simufact, Autodesk 社 -Netfabb, 3DSystems 社 -Amphyon, CAE SW 社, ANSYS 社 -Additive Suite 등글로벌기업적층해석 SW 출시 (2018년) - 국내관련 SW시장은자체개발비중이증가하고있으나, 아직까지는 Materialise, Autodesk 등외산 SW의의존도가높음 - 국내중소기업에서는빅데이터 / 머신러닝기업의데이터분석기술을활용하여, 최적의 3D프린팅출력이가능한알고리즘을중심으로기술개발이필요 ( 중소기업전략기술로드맵 2018) DLP 방식치아용 3D 프린터맞춤형슬라이서 SW( 전자부품연구원신화선책임 ) 3D 프린팅기술의건설산업의혁신주도 - 기존 3D 프린터에건설현장에적용하여시멘트를적층으로쌓아벽면조립, 교각건설등의실제콘크리트구조물을사용하는 3D 프린터개발 - 한국건설기술연구원에서 3D프린팅건설기술은몰타로 적층방식 을활용하여구조물의하단부터상단까지한층씩콘크리트층을쌓아올리는방식으로크레인장비가반복해움직이면서층을쌓는기술을개발함 10 S&T Market Report

13 3D 프린팅장비가건축구조물을시험출력하는모습 ( 한국건설기술연구원주기범단장 ) 3D 프린팅기술과로봇제작공정에접목 - 로봇을 3D 프린터를활용하여제작하는최첨단기술확보. 3D 프린팅기술을활용하여로봇의각종근육, 뼈, 관절등을만들고로봇을완성하는기술개발완료 * 출처 : UNIST 배준범교수특허 3D 프린팅을이용한 3 차원손가락움직임측정시스템과이의제조방법 자동차산업분야 - 자동차산업은 2만여개의부품으로생산되는전후방연관효과가가장큰산업으로 3D프린팅부품상용화에성공할경우막대한시장창출이가능하나, 대규모자본집약형산업으로부품공급계열화, 제품단가, 마진율등 3D프린팅부품적용시경제성확보가어려우며, 안전성 주행성 편의성 심미성등다양한평가요소에대한요구수준이까다로움 - 초기에는전기차, 컨셉카를중심으로일부 3D프린팅기술이적용되었지만, 최근특장차, 스페셜에디션, 경주용차량등을중심으로기술적한계를극복한경량화부품개발사례가급증하는추세 - 예를들어독일포르쉐는클래식모델의주요부품제작, 벤츠는트럭용예비부품제작, 혼다는전기차컨셉카제작등을 3D프린팅을이용하여제작하고있음 항공 우주분야의고부가가치창출 - 항공 우주산업은기계, 전자, IT, 소재등분야별최첨단기술이복합적으로작용하며고부가가치를창출하 는대표적인첨단유망산업임 11 S&T Market Report

14 - Boeing은공기공급배관, GE는터빈블레이드, 미국의 UTC사는항공기엔진부품등을완제품및핵심부품제작에 3D프린팅을활용하고있음 - 국내 성진테크윈 은한국주력전투기 KF-16에장착되는전술정찰영상정보수집체계의덕트 3종을대상으로 3D프린팅기술로제작하고검증하는프로젝트추진중임 주요국가별정책동향 - 12 년이후주요선진국들은 3D 프린팅기술을제조업위기탈출및혁신을위한핵심기술로선정하고국가주도 의지속적인정책지원추진중 ( 미국 ) 국가제조업혁신네트워크전략계획 에따른 3D프린팅부문제조혁신센터 (America Makes_NAMII) 설립을통해 3D프린팅관련표준화, 재료, 장비연구및산업화체계구축 년도에는 국가제조업혁신연례보고서및전략계획 을수립하여 3D 프린터산업인프라조성지원 - 자국제조산업부활, 중국등저임국국에서자국으로제조업리쇼어링유도, 제조업원가절감, 에너지소재절감등에중점을두고있음 ( 유럽 ) 유럽은 20년까지 GDP 중제조업비중을 16% 에서 20% 로확대하기위해 3D프린팅기술을주요수단으로설정하고전략개발및투자가활발히지원중 독일은 인더스트리 4.0 구현하기위한기술분야로 3D프린팅에주목하였으며, 프라운호퍼연구소를중심으로산업내 3D프린팅활용지원하고있으며, 의료 / 바이오, 금속소재분야에집중하고있음 ( 중국 ) 중국제조 2025 에서 10대전략산업의하나로 3D프린팅을포함한 3D프린팅산업의국가성장동력화추진하고있으며, 국가적층제조혁신센터및메이커스페이스설립하여운영지원하고있음 - 3D프린팅기술을활용한스마트제조, 제조기술및부품대외의존도저하, 친환경공법지향등첨단기술개발을추진하고있으며, 우주 / 항공, 복합부품및금형, 신소재분야에집중하고있음 - 3글로벌 3D프린팅기업육성을목표목표로산업플랫폼구축등전방위적지원을추진하고있음 ( 일본 ) 2015년 3D 프린팅산업경쟁력강화방안 발표 - 3미국과유럽에뒤쳐진 3D프린팅산업을추격하기위해콘텐츠, 뿌리산업, 금속소재에집중하고있으며, 창업, 인력양성및장비구입보조금지급, 융합기술개발등에집중지원 12 S&T Market Report

15 한국의정책동향 국내 3D프린팅산업진흥을위한종합적인실천전략으로써 3D프린팅산업진흥기본계획 ( 17~ 19)* 수립 ( 월, 정보통신전략위원회 ) - 기본계획의충실한이행을위해관계부처합동으로세부정책과제및추진내용을마련하여 2019년 3D프린팅산업진흥시행계획 수립 < 표 12> 3D 프린팅산업진흥기본계획추진전략및정책과제 4 대추진전략 12 개추진과제관계부처 1. 수요창출을통한시장성장지원 2. 기술경쟁력강화 3. 3D 프린팅산업확산기반강화 4. 산업육성을위한제도적기반강화 융합형비즈니스모델발굴및시범사업추진 시장확산을위한선도사업추진 주력산업제조분야의수요창출추진 차세대핵심분야기술개발지원 제조혁신기술개발지원 3D 프린팅기술표준선도 3D 프린팅산업인프라고도화 3D 프린팅전문기업육성 3D 프린팅전문인력양성및현장형교육강화 3D 프린팅장비등신뢰성기반마련 산업육성을위한정책기반강화 안전한이용환경조성 과기정통부 과기정통부, 산업부 산업부 과기정통부, 산업부 산업부, 국토부 과기정통부, 산업부 과기정통부, 산업부, 중기부 과기정통부 과기정통부, 고용부, 산업부, 국방부 과기정통부, 산업부, 식약처 과기정통부, 기재부, 중기부 과기정통부 * 출처 : 관계부처합동 (2019), 2019 년 3D 프린팅산업진흥시행계획 < 그림 2> 지역별 K-ICT 디바이스랩 * 출처 : K-ICT 디바이스홈페이지 13 S&T Market Report

16 4. 3D 프린팅기술동향 특허분석을통한 3D 프린팅연구개발동향 < 특허분석개요 > - 기술분야 : 3D 프린팅 - 대상특허 : 국내특허 1,889건 ( 유효데이터구간 : ) - 사용DB 및분석 : edossier( 도시에 ) 사용, 진흥원기술팀분석수행 3D프린팅관련 2011년이후국내특허동향을살펴보면, 2011년부터 2017년까지특허출원이지속적으로증가하고있으며, 2014년이후특허증가가두드러짐 - 3D프린팅특허의증가는점차대중에게관련장비와 SW 보급이확대되고, 바이오, 건설, 금속등적용할수있는응용분야가확장됨에따라이에따른기술개발수요가증가하고있으는것으로파악됨 - 특히, 임플란트, 세포조직, 인공뼈등맞춤형의료기기등이필요한바이오분야와다품종생산과관련된제조분야, 건설산업분야등대해기술개발이증가하고있음 특허출원기관별로살펴보면, 국내기업이전체 37%(690건 ) 로가장많고, 국내공공기관이 27%(507건 ), 외국기업 19%(368건 ), 개인 17%(324건 ) 순임 - 타기술분야에비해외국기업의국내특허출원양이매우높은편으로최근 3D프린팅기술에대한국내기술선점에대한의지가매우높은것으로사료됨 < 그림 3> 3D 프린팅국내특허동향 14 S&T Market Report

17 3D 프린팅관련주요기업 / 기관의 R&D 방향 2011년이후국내주요특허권자를바탕으로 3D프린팅주요기업및연구기관의 R&D 동향을살펴보면, 국내기업에는센트롤, 캐논코리아, 쓰리딜라이트, 엘지화학, 엘지전자, 해외기업은 XYZPRINTING, Xerox, HEWLETT-PACKARD, STRATASYS등이핵심기업으로나타남 - 대학및출연 ( 연 ) 을포함한공공기관은한국생산기술연구원, 한국전자통신연구원, 울산과학기술원, 한국기계연구원, 전자부품연구원등이주요연구기관으로나타남 < 표 13> 국내 3D 프린팅관련주요특허권자현황 특허분석을통해주요기업 / 기관의 R&D방향을살펴보면, - ( 센트롤 ) 센트롤은잉크젯헤드로파우더와바인더를분사하는바인더젯 3D프린터를기존보다빠른속도와대형화가가능한신제품을출시하여자동차, 항공, 조선, 철도등을대상으로마케팅을추진하고있음 주요기술개발은성형제품의정밀도향상을위한베드의온도제어기술, 분말공급및배출기술 ( 분말평탄화기술, 분말배출제어기술, 분말비산방지 ) 등을중심으로진행중 - ( 캐논코리아비즈니스솔루션 ) 캐논코리아비즈니스솔루션은 2014년부터국내기술연구소로개발한 3D프린터마브를출시하면서 3D프린팅사업에착수하였으며, 최근쓰리디솔루션과같이의료및산업용 3D프린터사업을추진중임 주요기술개발은 3D프린팅의필라멘트자동공급장치, 재료공급량측정장치, 출력오류장치, 압출성형높이제어장치등 3D프린팅의설계및제어기술등을중심을진행중 - (3Delight) 최근덴탈 3D프린팅분야사업을집중하고있으며 3Delight는서포터의개수를최소화할수있도록프린팅방법, 마이크로 LED소자광원사용출력물의정밀도구현방법, 광경화촉진을위한촉진제공급기술, 3D프린팅레진수조설계및온도유지기술등에대해기술개발을진행하고있음 - ( 쓰리디테크놀로지 ) 3D프린터노즐용냉각기술, 하부징내부에연마, 도색, UV 경화장치를구비한구조관련기술개발진행 15 S&T Market Report

18 센트롤, 금형 임플란트금속 3D 프린터 쓰디딜라이트 덴탈 3D 프린팅 - (XYZPRINTING) CES 2019에참가해다채로운색감의 3D 프린터 'da Vinci Color mini' 를선보인 XYZPRINTING사는컬러 3차원프린팅방법, 참조이미지에따라경로생성방법, 보조벽강화를통한붕괴현상방지법, 정전에대한복구및헤드제어기술에대한개발진행중 - (Xerox) Xerox는 2019년 2월액상메탈젯 3D프린터제조사인 Vadar Systems를합병을통해본격적인 3D프린터시장을진출하고있으며, 최근에는 HP사의인수도추진하고있음 주요기술개발은불포화폴리에스테르수지, 코어-쉘구조의 150도미만용융점의폴리에스테르수지등 3D프린팅신규재료기술과압출기관련기술 ( 멀티노즐압출기속도제어및정렬방법, 다색압출구현단일압출기, 압출기헤드용히터 ) 관련개발진행중 - (HEWLETT-PACKARD) 기존메탈프린터들에비해 50배이상의높은생산성과금속파우더재활용을통해낮은재료비를갖는젯퓨젼메탈프린터를출시하여사업화를추진중 주요기술개발은신규파우더의사용과재활용파우더의사용및생성예측을통한파우더제어기술, 다수 3D프린터시스템관리시스템기술, 적층가공장치용통합형빌드및재료공급시스템기술등 3D프린팅의인쇄공정을중심으로개발진행중 - (STRATASYS) STRATASYS는 2019년에차세대 3D프린터 ( 풀컬러멀티재료폴리젯 (J850), 의료용 3D 프린터 (J750), 신규재료 2종 ) 을출시하였으며, 서울대벤쳐기업인메디컬아이피는 STRATASYS의의료용 3D 프린터 (J750) 를도입해수술연습용장기모형서비스를제공하고있음 주요기술개발은엘라스토머경화성재료및실리카입자조성물의 3차원가공방법, 분말금속재료의 3D 프린팅공정, 풀컬러 (full color) 프린팅, 광범위한특성의프린팅헤드를사용한다종 이종재료공급장치, 폐잉크수거장치, 링-오프닝복분해중합반응 (ROMP) 을이용한잉크젯프린팅등을중심으로개발진행중 16 S&T Market Report

19 XYZprinting, 다채로운색감의 3D 프린터 Vadar Systems(Xerox), MK1 metal 3D 프린터 HP, 젯퓨전 (jet fusion) 3D 프린터 Stratasys, J750 Digital Anatomy 3D Printer 출력시제품 - ( 한국생산기술연구원 ) 금속 3D프린터장비및공정개발, 금속3D프린터용균일분말도포방법, DFAM 기반설계표준화기술, 3차원레이저프린터용평탄화장치, FDM 3D 프린팅을이용한다공성스캐폴드의제조, 연속생산을위한 3D 프린터의베드회전장치등의개발을진행하고있음 - ( 한국기계연구원 ) 대형부품보수및성능향상을위한 DED방식금속 3D 프린팅, 세라믹소재활용 3D프린팅공정및이를이용한골조직재생유도용 3차원구조체제조기술개발, 고온특성이우수한 3D 프린팅용타이타늄-알루미늄계합금등에대한기술개발추진중 - ( 울산과학기술원 ) 3D 프린팅을이용한소프트센서, 3D 프린팅기반의유전체공진기, 드론형 3D 프린터, 인공혈관제조를위한구조체의제조방법, 열전소재용잉크, 바이오잉크조성물등으로 3D프린팅용소재및 3D프린팅적용제품개발등을중심으로기술개발진행중 17 S&T Market Report

20 레이저기반 PBF 금속 3D 프린터 ( 생기연손용 ) 3D 진공증착프린터 ( 생기연송영식 ) DED 금속 3D 프린터 ( 기계연이창우 ) 세라믹 3D 프린팅제품 ( 재료연윤희숙 ) 3D 프린팅슬라이서 SW( 전품연신화선 ) DLP 3D 프린팅치조골소재 공정 (ETRI 최은창 ) 3D 프린팅산 학 연공동연구진행현황 2011년이후 3D프린팅의각기술분야별기업, 대학, 출연 ( 연 ) 들의공동연구현황및관련기술을살펴보면, - 티앤알바이오팹은한국산업기술대학교윤원수교수창업기업으로 2016년부터 3차원생체조직구현을위해바이오 3D프린팅잉크에대한공동기술개발진행 - 링크솔루션은 2014년부터한국산업기술대학교심재홍교수와 3D 프린터노즐어셈블리, DLP방식의 3D프린터에대한공동개발을진행하였으며, 최근기술력을인정받아현대자동차와부품제작, 아모레퍼시픽과마스팩제작을진행하고투자유치에성공 - 스틸라이프는국내외다양한비정형철제외장재생산기업으로, 2017년연세대이강교수와 MPF 기반비정형외장패널 3D 프린팅시스템, 공종별분리가가능한비정형외장패널의 3D 프린팅시스템 등거품집이필요하지않고, 공정별분리작업가능한기술개발진행 - 온컴퍼니는 2016년원광대원대희교수와 3차원프린터용노즐히팅블록및이를구비한압출기 기술개발진행 18 S&T Market Report

21 - 사이버메드는치과용 Implant Guide를 3D 프린팅으로제작하여판매하는기업으로, 2017년원광대배지명교수와기계적성질이개선된 3D 프린팅용의치상레진개발진행 - 캐리마는최근데스크톱형세라믹 3D 프린터상용화에성공하였으며, 2016년부터연세대윤진숙교수와 3D 프린팅및진공흡착공정을이용한인공안구제조방법, 2019년에서울과학기술대학교박민수교수와다양한소재의연속생산기술개발등을진행 - 대림화학은한국전자통신연구원과 2015년부터 3D 프린팅용금속및귀금속소재및금속재료토출장치에대한연구를진행함 티앤알바이오팹, 개인맞춤형 3D 깁스 링크솔루션, 마스크팩 3D 프린팅제작 캐리마, 데스크톱형세라믹 3D 프린터 사이버메드, EnvisionTEC 3D 프린터 19 S&T Market Report

22 5. 결론 종합 제조업혁신의 4차산업혁명시대에맞춰시간을 3D 프린팅산업의활성화전망 - 세계적으로 3D프린팅시장은연평균 27.6% 의성장률을고속성장하고있으며, 2020년에 161억달러에이를것으로전망됨 - 현재 3D프린팅시장은소규모로산업의초기단계이나, 4차산업혁명에따른제조혁신과맞춤형제조시장의활성화에따른성장성이매우큰산업분야임 - 따라서, 다양한제품에적용될수있도록다양한기술과접목이가능한새로운형태의 3D프린팅방식과다양한소재에대한연구개발이필요함 3D프린팅기술의범용적인확산보다는산업수요와기술적파급효과가높은산업분야를발굴하고관련시장을활성화시켜선순환구조의생태계조성이필요 - 복잡형상구현, 부품과일체된제품구현, 소량맞춤형생산등 3D프린팅에적합한분야발굴이우선되어야하며, 이를점차대량생산에맞는생산체계로확대발전시켜야할필요가있음 바이오, 금속제조, 신소재등융합분야발굴및정부집중지원필요 - 바이오및금속제조분야에 3D프린팅에대한기술적수요가많이발생하고있으며, 이들의기술수요에대응하고파급효과를높이기위해서는관련신소재및공정개발이매우중요함 - 해외 3D프린터기업의소재매출은전체매출의 20-30% 수준으로높은비중을차지하고있어, 장비뿐만아니라소재개발에도집중하여기술경쟁력을확보하는것이중요 - 특히, 국내기업 2018년도매출구성은장비 45%, 소재 11%, S/W 24%, 서비스 20% 로장비분야의매출이대부분이고소재분야의비중이매우적어, 소재분야에대한경쟁력확보가필요하며이와관련된정부적극적인육성정책지원이필요함 진흥원자체특허분석으로통한 3D프린팅개발동향을살펴보면, 년이후관련출원이급속히증가하고있으며, 특히, 임플란트, 세포조직, 인공뼈등맞춤형의료기기등이필요한바이오분야, 다품종생산과관련된제조분야, 건설산업분야등대해기술개발이증가하고있음 - 또한, 특허출원비율은국내기업 37%, 공공기관 27%, 해외기업 19% 로국내연구는공공기관에많이진행하고있는반면, 해외특허권자는기업의국제특허를중심으로각국의시장선점을위해노력하고있어이에대한면밀한검토와대비가필요함 3D프린팅전문인력양성및인프라확대필요 - 관련중소기업중의 49.5% 가전문인력양성의어려움을나타내고있으며, 채용인력의경험과기술력부족해현장투입에애로사항이많음 - 현재정부에서는 K-ICT, 지역혁신센터등에 3D 프린팅인프라구축을통해기술교육, 시제품제작등을지원하고있으며, 이를더욱체계화하고고도화시켜전문적인연구활동과스마트팩토리맞춤형기술지원을할수있도록확대하는것이필요 20 S&T Market Report

23 활발한산 학 연협력을통해신규시장창출및연구산업활성화도모 - 티앤알바이오팹, 위즈메탈등이진흥원지원을통해공공기술의사업화를추진하고있는것과같이, 시장초기단계에기술경쟁력확보를위해산 학 연협력체계를구축하고이를통한지원확대가필요함 - 이에과학기술일자리진흥원은정부의우수한 R&D연구성과가 3D프린팅시장개척과스마트제조분야의연구산업활성화에기여할수있도록사업화유망기술발굴과공공기술사업화기회를제공하고있음 참고문헌 중소기업기술로드맵 3D프린팅, 중기청, 2018 중소기업기술로드맵스마트공장, 중기청, 년 3D프린팅산업진흥시행계획, 관계부처합동, 2019 국내외 3D프린팅활용사례와시사점, NIPA, D프린팅산업실태조사, NIPA, 차산업혁명시대에서의 3D 프린팅산업동향과시사점, IITP, 2018 Asia-Pacific Industrial 3D Printing Market, Forecast to 2023, Frost & Sullivan, 2019 Metal 3D Printing Revolutionizing Modern Manufacturing, Frost & Sullivan, 2018 Opportunities for Multimaterial 3D Printing in Manufacturing, Frost & Sullivan, 2019 로봇신문 ( 본보고서는관련기술 시장정보자료를제공하는데목적이있으며, 내용과관련하여문의사항이있으시면아래로연락하여주시기바랍니다. (03737) 서울특별시서대문구충정로 13 삼창빌딩 7층과학기술일자리진흥원기술사업화팀작성자 : 김용기선임연구원전화 : S&T Market Report

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