테마가있는스토리 : 3D Printer-Ⅰ 리테일정보팀 Analyst 한승호 02.3772-7320 seungho.han@hanwha.com Mission Impossible... 영화 미션임파서블 3편 을보면이단헌트가무기밀매업자오웬을납치하기위해작전을진행하는과정이묘사된다. 이장면에서주인공이단헌트는작전대상인오웬으로변장하기위해왼쪽그림과같은 3D프린터장비를활용하는데, 영화초반부관객의몰입도를극대화하기위한주요 ( 자료 : Google 이미지, 한화투자증권 ) 소품으로첨단장비인 3D프린터를활용했다는점은영화제작과정에서과학기술의 Trend 와현실성을심도있게고려했다는점에서흥미롭다고할수있다. 이러한특수효과의활용범위는과학기술의발전에따라점차확대되는양상이고심지어영화전체를특수효과로제작하기에이르렀다는점에서, 영화산업이과학과산업계에주는영감과영향력은생각외로크다고할수있다. 3D 프린터의역사 ( 유래 ) 미국오바마대통령은지난해 3D 프린터기술에대하여극찬을한데이어올해연두교서발표에서도 거의모든제품의제작방식을혁신할잠재력이있다 고평가하였고, 특히이를통해미국의제조업재부흥을추진하겠다는포부를밝힌바있다. 하지만이기술은최근에부각되었을뿐이지사실오래전에개발된기술이었다. 3D 프린터혹은 AM(Additive Manufacturing - 공식적으로 AM 기술로정의. AM 이라는용어는 ASTM International F42 위원회에서정의한 ASTM F2792-12a 규정에따른공식적인산업표준용어이나, 언론이나시장에서일반적으로사용하는 3D-Printing 기술또는 3D-Printer 로기술함 ) 의기원은 1970 년대부터개발되기시작한컴퓨터를이용한기초적인 Geometric Modeling System( 혹은 CAD 시스템 ) 과연관이있다. 즉, 이들시스템을활용하여작성된설계나개념을직접물리적인모형으로 형상화 하고자하는욕구에서오늘날의 고속조형기술 이태동되었다는의견이대부분의의견이다. 이후 1986 년미캘리포니아에위치한 3D Systems 사의사장인 Chuck Hull 이최초로 3D 프린터를발명했으며, 그는당시이기술에 입체인쇄술 (Stereolithography/SLA) 이라는이름을붙여상용화를시도, 1988 년에첫결실을맺었다. 이프린터는자외선 (Violet, Ultra Violet) 을쪼이면딱딱하게굳는고분자액체를사용하여개발되었으며 InVision-SR-3D 프린터 및 SLA System 등의다양한형태로개발이진행되어, 1992 년까지 17 개국에걸쳐 500 대이상이팔리면서업계를석권하기에이른다 1. 3D 프린터의유형 3D Systems 사에서 SLA 방식의 Stereolithography 를처음개발한이후최근까지매우다양한기술을선보였으며일부기술은현재시장의상용화내지범용화가상당히진행된상황이다. 개발된순서와범용화정도를기준으로주요기술을정리하면다음과같다. - Stereolithography(SLA) 방식 : 가장널리사용되는고속조형기술중하나로, 광경화성수지 에레이저광선을주사하면주사된부분이고형화되는원리를이용한장치다. 레이저광선을활용하기때문에성형속도가빠르며정밀도가높은장점이있는반면수지의고형화처리가필요하다 2 1 차원용, (2007.1.29), 아스팩미래기술경영연구소 2 경북대학교공학설계기술원 1 Research Center
데일리시황 2013 년 4 월 3 일 - Fused Deposition Modeling(FDM) 방식 : 필라멘트선으로된 열가소성물질 (ABS, Polyamide) 을노즐안에서녹여얇은필름형태로고형화시킨후적층시키는방식으로레이저를사용하지않기때문에구조가단순하나성형속도가 SLA 방식에비해떨어지는단점이있다. 반면에장비가격과유지보수비가낮은장점이있다 3 [ 그림 1] Stereolithography/SLA 작동구조 [ 그림 2] Fused Deposition Modeling/FDM 작동구조 자료 : custompartmet.com, 한화투자증권리서치센터 - Direct Metal Laser Sintering(DMLS) 방식 : 용융점이낮은금속분말과용융점이높은금속분말을사용하여레이저에의해먼저용융되는분말이용융점이높은분말에녹아붙도록하는원리를이용한것으로용융점이높은분말은팽창이나수축변형이없는소재를사용한다 4 ( DMT 방식 5 -Laseraided Direct Metal Tooling: DMT 기술은고출력레이저빔을이용하여금속분말을녹여붙이는방식을통해, 3 차원 CAD 데이터로부터직접금속제품과금형등을빠른시간내에제작할수있는레이저금속성형기술 (laser-aided direct metal fabrication) 로국내에서원천기술보유 ) - Digital Light Processing(DLP) / Inkjet Printing 방식 : 잉크젯프린터헤드를이용하여매레이어마다접착제또는광경화성수지를선택적으로분사하여 3 차원형상을만드는방식으로복잡하고정교한입체를만드는데용이하며, 레이저를사용하지않는특징을가진다. 대표적인제조사는 Solidscape 이며조형물제작시열팽창률이매우낮고잔여물이전혀남지않는특성을가져쥬얼리제작이나의료용정밀금형제작등에활용되는시스템이다 6 [ 그림 3] Direct Metal Laser Sintering/DMLS 작동구조 [ 그림 4] Digital Light Processing/DLP 작동구조 3 경북대학교공학설계기술원 4 2005.5.26 쾌속금형신기술세미나, 금형저널, 한국산업정보센터 5 Insstek.com 6 2006.8 이원희외, 잉크젯기술을이용한 3차원프린팅공정, 한국정밀공학회지 Research Center 2
- Jetted Photopolymer 방식 : 잉크젯프린트방식에 UV 램프를이용, 형상을경화시키는기술로주조속도가빠른것이특징이다 7 - Laminated Object Manufacturing(LOM) 방식 : 접착제가코팅된종이를레이저광선을이용하여원하는단면으로커팅하고이를한겹씩적층하여성형하는방식으로성형정밀도가떨어지므로가늘고작은모양보다는크고두꺼운형태의부품제작에적합하다 8 [ 그림 5] Jatted Photopolymer 작동구조 [ 그림 6] Laminated Object Manufacturing/LOM 작동구조 3D 프린터확산과전망 이러한 3D 프린팅기술이주목받는이유는 19 세기초산업혁명이래지속되어온생산성중심의산업구조및패러다임을혁명적으로바꿀수있는잠재력이있다는점을들수있다. 특히지금까지검증된적용방식만으로도산업에미치는영향이크다고볼수있는데, 특히제품개발에서부터최종생산단계에이르는과정상발생할수있는 시행착오 를최소화함으로써생산수율을조기에확보하는데기여할수있다. 이는대규모자본이투여되는생산설비구축단계이전에시제품제작을통한제품및공정설계최적화를가능케해투자의효율성을확보할수있게한다는점에서그렇다. 그러나무엇보다중요한점은이러한 자본효율성 측면의문제가아닌, 20 세기산업패러다임의중심가치인 소품종대량생산 이퇴조되고점차개개인의개성과 Needs 의충족을중시하는 다품종소량생산 기조가주류로부상하는시대상황에서이를 100% 충족시켜줄수있는유력한대안이라는데있다. 특히, 3D 프린팅기술발전의핵심인 소재 와 정밀도 확보가가시화될경우결국기존화학수지와금속소재에서벗어나점차섬유, 세라믹등다양한소재로확장되고, 정밀도까지고도화되는양상이전개되면서, 조형및산업소재뿐만아니라궁극적으로는의료소재 ( 미국코넬대연구팀이 3D 프린팅기술로사람에게이식할수있는인공귀를만드는데성공 ) 및정밀 IT 부품등적용산업이큰폭으로확장될것이 明若觀火 하다하겠다. 이미자동차, 항공 - 우주및백색가전뿐만아니라영화 아바타 나 리얼스틸 에서도 3D 프린터로제작된캐릭터가사용될정도로선진국의범용화속도는빨라지고있다. 특히, 중국의경우칭화대학교연구진이세운베이징타이얼에서 2011 년에만 3,000 만대가넘는 3D 프린터를판매 ( 글로벌시장점유율 4%) 한바있고, 일본의경우중소기업이나공업고등학교등소규모개인고객들이증가하는상황에서시부야거리에는이미 3D 스캐너와프린터를대여해주고원하는모형을제작할수있도록하는일종의 공방 도등장한상태다. 7 Custompartnet, 2009 8 경북대학교공학설계기술원 3 Research Center
데일리시황 2013 년 4 월 3 일 [ 그림 7] 3D 프린터로제작한자전거 [ 그림 8] 3D 프린터로제작한운동화 자료 : Google 이미지, 한화증권리서치센터 자료 : Google 이미지, 한화증권리서치센터 3D 프린터시장및산업동향 이처럼 3D 프린터가차세대신기술로부각되는가운데업계의움직임도활발한상황이다. 세계최초로 3D 프린터기술을개발한미국의 3D Systems 가지난해 3~4 위업체 Z-Corporation 을인수한데이어, 세계 1 위업체인미국스트라타시스와 2 위업체인이스라엘오브젯이합병을선언하는등시가총액 3 조원대거대기업으로재탄생하는과정에있다. 스트라타시스의경우현재글로벌산업용 3D 프린터시장의 52% 를점유하는리딩업체로, 올해처음국내시장에진출할계획임을발표한바있다. 전체 3D 프린터시장규모와관련하여 2012 년에는전세계적으로 16.8 억불에달하는규모로성장한데이어대부분의시장조사기관이지속적인성장세를전망하고있다. 훌러스어쏘시에이츠 의경우 2019 년까지 65 억불, 가트너는 2016 년까지작년의 2 배에달하는 31 억불에이를것으로추정하는상황이다. 특히가트너의경우향후 3 년안에전세계제조업체중 25% 이상의기업이부품생산과정에서 3D 프린터를도입할것으로전망하였다. 현재까지국내에서 3D 프린터사업을진행하고있는기업은많지않은상황이나일부괄목할만한성과를확보한사례도있다. 상장기업으로는직접장비제작을진행중인기업이없고다만엔피케이가 3D 프린터의주원료인열가소성수지의착색컴파운드및고농도안료의뱃지설계 - 개발 - 생산 - 판매를진행하고있으며, 범용플라스틱컴파운드, 엔지니어링플라스틱컴파운드및다양한색상과기능성마스터배치등을연간 55,000MT 생산할수있는능력을갖추고있다. 최근색채응용연구소의설립으로플라스틱착색제등새로운가공안료를개발중이다. 그밖에세중의경우지분 68.53% 를보유한연결대상자회사인세중정보기술이미국 3D 프린팅업체인 3D 시스템즈 의한국시장내판권을보유하고있고 A/S 를지원하고있다. 3D 프린터장비를생산하고있는기업들은대부분비상장중소기업으로 캐리마 (11 년기준자본금 4 억 / 매출액 10 억수준 ) 와벤처기업인 로킷 이 3D 프린터시장에진입해있는상황으로주로복합수지등을사용하는소형장비를생산중이다. 그밖에산업용 3D 프린팅시장에진입한회사는많지않은데, 현재까지기술개발및상품화를완료한회사로두각을나타내는회사는비상장사중 인스텍 이있다. ( 자료 : InssTek, 한화투자증권 ) 인스텍 (InssTek) 은위에서언급한 DMT 기술을기반으로금속분말과레이저를활용한금형과조형물을생산할수있는장비를개발, 관련원천기술을보유하고있으며지금까지국내전자회사, 의료회사, 연구소등에 7 대의 3D 프린터장비를납품한바있다. Research Center 4
동사는 DMT 장비및금형을제작한후이를화천기공 (2010 년매출비중 48%), ( 주 ) 코렌텍, 에이테크솔루션 ( 주 ), 영신공업사등에납품하고있으며 2010 년기준매출액 7.7 억, 2011 년 2 분기기준 1.6 억으로아직까지매출실적은크지않은상황이다. 동사의대주주에는현 CEO 인서정훈 (36%) 과화천기공 ( 전략적제휴관계로동사 17.53%, 동사의대주주및특수관계인 14.93% 보유 - 투자목적 ) 등이다. 향후전망 아직까지국내 3D 프린터시장은크지않은상황이나현재의산업소재, IT 부품, 의료부품등의소재분야에만머물지않고, 개인의개성과 Needs 가세분화되고확장되어가는시대조류를감안할때향후패션, 생활용품등전산업에걸쳐큰영향을미칠것으로보인다. 다만장비제작과원천기술측면에서발전속도가더딘것이사실이나, IT 와정밀화학등연관산업과의시너지가본격화될경우시장의성장과발전속도는급격히빨라질것으로보인다. 본자료는투자자의증권투자를돕기위하여당사고객에한하여배포되는자료로서어떠한경우에도복사되거나대여될수없습니다. 본조사자료에수록된내용은당사리서치센터가신뢰할만한자료및정보로부터얻어진것이나, 당사는그정확성이나안전성을보장할수없습니다. 따라서, 어떠한경우에도본자료는고객의증권투자의결과에대한법적책임소재에대한증빙자료로사용할수없습니다. 5 Research Center