KIET 산업경제분석 3D 프린팅이주요산업의가치사슬및경쟁력에미치는영향 1) 요 약 3D프린팅활용이확대되면서산업의가치사슬이변화할전망이다. 현재의가치사슬구조를기준으로 10년이후연구개발은인하우스비중약간상승, 디자인은아웃소싱이다소증가, 3D프린팅소재사용비중대폭증가, 3D프린팅으로제작한부품사용비중크게증가, 재고감소로재고비용과물류비용절감, 유통채널다소증가, AS비용절감등으로분석되었다. 10년후 3D프린팅제조방식을도입한기업의경쟁력이도입하지않은기업보다평균 26.4% 높아질전망이다. 시장변화대응력이 35.7% 상승하고, 기술혁신역량 (32.2%), 마케팅역량 (30.0%), 브랜드가치 (27.8%) 기능 / 성능향상 (26.1%), 품질향상 (22.6%), 원가절감 (19.7%) 등의순으로분석되었다. 3D프린팅활용촉진을위해서는 3D프린팅소재 소프트웨어 장비개발로기술적제약요인해소, 내수창출을통한기업경쟁력을강화하여해외진출시장선점, 삼차원산업진흥법 에창업지원과금융 세제지원규정을삽입하여 3D프린팅기업의창업활성화촉진, 3D프린팅으로야기될수있는지식재산권분쟁에대해규제의대상과범위에대한연구등이필요하다. 1) 1) 이경숙외 (2016), 3D 프린팅이주요산업에미치는영향과대응방안, 연구보고서의내용중일부를발췌하여작성함. 2 0 1 7 0 3 31
3D 프린팅이주요산업의가치사슬및경쟁력에미치는영향 1. 서론 3D프린팅은재료를쌓아올려제품을제조하는첨삭가공기술로서, 1987년미국 3D Systems사가세계최초로 3D프린터를판매하면서시작되었다. 3D프린팅은기존의절삭가공공정의일부를대체하거나보완하면서제조방식패러다임을변화시킬핵심수단으로떠오르고있다. 뿐만아니라 3D프린팅은맞춤형제품시장을활성화시키고소비자가곧제조자인개인메이커출현을촉진하면서소비행태의변화도유도하고있다. 우리보다앞서서 3D프린팅을활용하고있는미국에서는항공과자동차산업의일부기업이주로시제품제작비용절감차원에서구체적인 3D프린팅활용사례들을발표하고있다. 이에비해우리나라에서는아직산업계에서 3D프린팅을활용하는수준이매우미미한실정이며, 따라서 3D프린팅영향에대한구체적인분석보고서가없다. 이에본보고서에서는우리나라제조업의가치 사슬과경쟁력에미치는 3D 프린팅의영향이향 후어느정도의수준이될것인지를전망해보고 자한다. 그런데우리나라에는현재 3D 프린팅과 관련된기초통계가없고 3D 프린팅을활용하는 기업들이소수로서사례마저거의없어서정량적 데이터가없는실정이다. 또한산업별로제조공 정이나가치사슬이상이하고활용분야도다르게 나타나고있어서정형화된설문지에의한실태조 사도어려운상황이다. 이에본보고서는마이클 포터의가치사슬이론을바탕으로하여분석틀을 설정하고전문가심층면담 2) 을통해관련데이터 를수집하여분석했다. 가치사슬에서는연구개발, 디자인, 소재조달, 부품조달, 생산방식, 생산기지, 재고구조, 물류 / 2) 2016 년 10 월 1 일 ~11 월 30 일동안총 71 명의전문가면담을수행했다. 업종별로는 3D 프린팅산업 17 명, 산업 21 명, 산업 13 명, 산업 10 명, 산업 10 명이다. 분야별로는산업계 30 명, 연구계 31 명, 학계 8 명, 정부 (R&D 전략기획단등 ) 2 명이다. 32 KIET 산업경제
유통구조, AS 구조의 9개로구분하여분석하였다. 가치사슬변화에따른경쟁력변화는생산성, 원가, 품질, 기술혁신, 브랜드, 가격, 마케팅, AS, 시장대응력의 9개부문으로나누어살펴보았다. 분석대상산업은산업 (3D프린팅으로공정 대체 / 보완되는산업 ), 산업 ( 맞춤형제품특성이매우강하고비교적고가제품중심 ), 산업 ( 맞춤형제품특성이중간정도이고비교적중고가제품중심 ), 산업 ( 제품가격은낮으나맞춤형특성이강한산업 ) 이다. 2. 3D 프린팅의가치사슬과산업적의의 (1) 3D프린팅의가치사슬 3D프린팅산업의범위는공식적으로정의되어있지않으나 3D프린팅장비 (3D프린터등 ), 3D 프린팅소재, 3D프린팅용소프트웨어 (3D모델링등 ), 3D프린팅후처리공정관련기기등이포함된다. 3D프린터는소재기술과밀접한관계에있으며소재유형에따라 3D프린터의종류와 3D프린팅방식이다양하게발전하고있다. 3D프린팅의가치사슬은제품개발 / 아이디어발굴 디자인구현 ( 모델링 ) 제작 / 조립 후처리 판매 ( 물류 / 유통 ) 로이루어져있다. 절삭가공방식과차별되는지점이디자인구현과제작 / 조립부문이다. 절삭방식에서는개인의제품아이디어가디자인구현으로연계되는과정이어려웠으나, 3D프린팅방식에서는모델링 SW을통해간편하게디자인작업을수행할수있어서개인의참여가용이해진다. 절삭방식에서는금형제작비용이크기때문에금형비용의회수를위해서손익분기점을넘어서는일정이상의물량에대한시장수요가필요하다. 그러나 3D프린팅방 식에서는별도의금형을제작하지않고도제품을만들수있으므로소량제작이가능하다. 3D프린팅도입으로새로운시장이형성되고있다. 즉, 소비자로부터의뢰를받아제품을프린팅해주는전문 3D프린팅서비스업체와이업체와수요자를연결해주는중개업체가나타나고있다. 미국쉐이프웨이 (Shapeway) 의비즈니스모델을보면, 수요자가쉐이프웨이의온라인 3D도면제작툴을이용해제품아이디어 ( 디자인 ) 를업로드하고소재와수량을결정 쉐이프웨이는전문 3D프린팅서비스업체에외주의뢰 제품생산 수요자에게제품을배송하는플랫폼을운영하고있다. 한편, 3D프린팅방식은기존제조방식에는없는후처리공정을필요로한다. 3D프린팅으로제작한제품에사용된지지대제거, 거친표면에대한연마, 채색, 표면재료증착, 불순물제거등최종제품화를위한마무리공정이요구되기때문이다. 3D프린팅으로제조한제품의물류 / 유통단계도기존제조방식과는다른모습이될것으로예 2 0 1 7 0 3 33
3D 프린팅이주요산업의가치사슬및경쟁력에미치는영향 < 그림 1> 3D 프린팅가치사슬 개인 3D 스캐너 소재 채색 배송업체 기업 아이디어 디자인디자이너기업개인 프린팅기업전문프린팅업체개인 후처리공정 물류 / 유통 전문가 자료 : 산업연구원작성. 설계 / 모델링 SW 3D 프린터 불순물제거 판매점 상된다. 기존제조방식에서는소비지에서원거리에위치한공장으로부터제품이출고되어여러물류단계를거쳐서소비자에게전달되는유통구조이다. 3D프린팅방식에서는소비지에근접한지역에서제조할수있으므로물류와유통단계가축소될수있다. (2) 3D프린팅의산업적의의 3D프린팅도입이유리한산업은대량생산제품보다는소비자맞춤형에적합한제품이면서가격이비싼제품을생산하는산업이다. 3D프린팅제조원가가규모의경제에따른비용감소효과가적용되지않고생산물량과무관하게일정한수 준을유지하기때문이다. 주로항공기와자동차의엔진시제품제작, 인공, 보청기등에서 3D프린팅이활발히도입되고있는이유이다. 아울러모양이매우복잡하여기존절삭방식으로는가공이불가능한영역도 3D프린팅이유리하다. 3D프린팅은제품제조와관련된정보장벽과제조기술의장벽을제거할수있으며이에따라다음과같은변화가발생할것으로예상된다. 첫째, 아이디어발굴이나디자인개발의중요성이커진다. 기존제조방식과는달리표준화된소재를사용하기때문에소재의차별성이사라지면서제품의차별성을표현할수있는디자인 / 아이디어의중요성이높아진다. 또한, 복잡한형 < 그림 2> 3D 프린팅이유리한영역 생산비 기존가공불가능영역 3D 프린팅비용 3D 프린팅유리 3D 프린팅불리 기존방식비용 A B 생산량 자료 : 산업연구원작성. 34 KIET 산업경제
상의물체를 3D디자인으로구현하여제품화하는능력이중요해진다. 둘째, 개인과중소기업의영역이확대되면서제품생산의주체가다양화된다. 개인은제품아이디어를 3D모델링전문가에게의뢰하여제작할수있고, 중소기업은금형제작공정을 3D프린팅으로대체하면서다품종소량생산이가능하게되어사업영역을넓힐수있다. 셋째, 생산방식과생산지의변화이다. 기계설비가없는공장과기업이등장하고, 공정이단순화되며, 무재고가가능하고, 단종된부품생산도가능해진다. 또한, 착색과마감처리등의후가공이나재가공서비스가새롭게도입된다. 한편, 소비자에게인접한지역에서생산할수있게되어글로벌생산체제의변화를촉진한다. 넷째, 물류와유통방식의변화이다. 소비자인근지역에서의생산이확대되면소비자들은가까운곳에서제품을받을수있게되어물류와유통경로가단축된다. 다섯째, 소비구조가변화하고신시장창출기 회가늘어난다. 소비자는완성된제품을구매할뿐아니라 3D디자인을구매하여전문 3D프린팅서비스업체에제품제조를의뢰할수있다. 이에따라아이디어나 3D모델링설계도를거래하는시장이형성되고 3D프린팅에최적화된제품또는기존생산방식으로는구현하지못했던새로운디자인제품시장이창출된다. 그러나 3D프린팅활용으로인한역기능도발생할수있다. 첫째, 부품단순화와제조공정변화등으로대기업의아웃소싱이감소하면서중소부품업체들의기반이약화될가능성이있다. 둘째, 3D프린터에서물건을직접제조하는데스크톱공장출현으로기존공장체제가약화되면서숙련노동의영역이축소되어고용퇴출이발생할수있다. 셋째, 기술우위요소와생산입지우위요소가변화하면서생산입지가변화할수있다. 이는기존의생산집적지의약화를가져올수있다. 넷째, 3D프린팅용제품설계도와모델링프로그램을자유롭게사용하게되면지식재산권침해문제가발생할수있다. 3. 3D 프린팅활용에따른주요산업의가치사슬변화전망 현재보다 3D 프린팅활용비중이높아지는향 후 10 년이후,,, 3) 의 4 개산업에서각가치사슬이어떻게변화할것인 지에대해분석한결과다음과같이나타났다. 3) 의범위가너무넓기때문에완구, 의류, 주얼리를중심으로분석했다. (1) 연구개발 디자인 생산방식현재의가치사슬구조를기준으로향후 10년후의변화모습에대해 9점척도 ( 인하우스매우증가 1, 현상유지 5, 아웃소싱매우증가 9) 로평가한결과다음과같이전망되었다. 2 0 1 7 0 3 35
3D 프린팅이주요산업의가치사슬및경쟁력에미치는영향 < 그림 3> 3D 프린팅활용에따른연구개발 디자인 생산방식변화 (2025 년 ) 연구개발 디자인 생산방식 인하우스매우증가현상유지아웃소싱매우증가 연구개발은 4개산업평균 3.5점으로인하우스비중이지금보다약간상승할것으로분석되었다. 산업이여타산업보다인하우스증가가능성이더크고, 그다음으로산업, 산업, 산업순으로나타났다. 디자인의경우 4개산업평균은 5.8로서연구개발과는달리아웃소싱이다소증가할것으로분석되었다. 산업에서아읏소싱이크게증가할전망이며, 그다음으로산업과산업에서아웃소싱이다소증가할것으로분석되었다. 이에비해산업은여타산업과달리오히려인하우스비중이더높아질것으로나타났다. 생산방식에있어서는 4개산업평균이 4.7로서현재와거의유사한구조가유지될것으로분석되었다. 산업에서는인하우스생산이다소증가하고, 산업과산업에서는생산방식이거의변화하지않을것으로전망되었다. (2) 소재와부품조달비중현재의가치사슬구조를기준으로향후 10년후에기존소재와부품비중의변화모습을 9점척도 ( 기존제품매우증가 1, 현상유지 5, 3D용제품비중이매우증가 9) 로평가한결과다음과 < 그림 4> 3D 프린팅활용에따른소재 부품조달중변화 (2025 년 ) 소재조달 부품조달 기존비중매우증가현상유지 3D 용비중매우증가 36 KIET 산업경제
같이전망되었다. 소재조달면에서 4개산업평균이 7.7로서 10년후에는 3D프린팅소재의사용이대폭증가할것으로전망되었다. 산업에서 3D프린팅소재의사용이가장빠르게증가하고, 그다음으로산업, 산업, 산업의순으로나타났다. 부품조달의경우, 4개산업평균이 7.3으로서소재보다는증가정도가다소낮으나, 10년후에는 3D프린팅으로제작한부품사용이크게증가할것으로전망되었다. 산업에서 3D프린팅제조부품의사용이가장빠르게증가하고있다. 그다음으로산업과산업은같은수준으로증가하며산업에서의증가가상대적으로낮을것으로분석되었다. (3) 설비투자와생산기지및재고구조생산기지의경우역시 9점척도 ( 국내이전증가 1, 현상유지 5, 해외이전증가 9) 로전망해본결과, 산업을제외한 3개산업의평균이 4.6으 로서현재와거의유사한구조가유지될것으로분석되었다. 산업에서해외공장의국내이전가능성이다소있으나, 와은생산기지이전이거의없을것으로나타났다. 설비투자에서는 9점척도 ( 비용매우감소 1, 현상유지 5, 비용매우증가 9) 기준으로 4개산업의평균이 5.3으로서현재와거의유사한비용구조가유지될것으로분석되었다. 산업에서는설비투자비용이여타산업보다는미미하나마다소절감될가능성이있다. 그러나나머지 3개산업에서는초기 3D프린팅설비도입으로인한비용증가가기존설비투자비감소를상회하기때문에설비투자비용절감효과가거의없을것으로전망되었다. 재고면에서는 4개산업의평균이 2.8로현재보다는재고가감소하면서재고비용도절감될것으로분석되었다. 특히산업에서보유해야할재고량이크게줄어들면서재고비용절감효과가여타산업보다크게나타날전망이다. 와에서도재고비용절감효과가나타나 < 그림 5> 3D 프린팅활용에따른설비투자비용 생산기지 재고구조변화 (2025 년 ) 생산기지 국내이전증가현상유지해외이전증가 설비투자 재고구조 비용매우감소 현상유지 비중매우증가 2 0 1 7 0 3 37
3D 프린팅이주요산업의가치사슬및경쟁력에미치는영향 < 그림 6> 3D 프린팅활용에따른물류 유통 AS 구조변화 (2025 년 ) 유통채널 채널수매우감소현상유지채널수매우증가 물류구조 AS 구조 비용매우감소 현상유지 비용매우증가 지만, 산업에서는상대적으로재고비용절감효과가크지않을전망이다. (4) 물류 유통 AS구조물류구조면에서는산업을제외한 3개산업의평균이 3.7로서비용이절감되는방향으로변화할전망이다. 3개산업은점수가 3.6~3.7로차이가없다. 이는 3개산업의물류구조가유사하기때문에 3D프린팅활용에따른변화모습또한비슷하게나타날것으로전망된다. 유통구조의경우 9점척도 ( 채널수매우감소 1, 현상유지 5, 채널수매우증가 9) 기준으로산업을제외한 3개산업의평균이 6.0으로서유통채널이현재보다는다소증가할전망이다. 산업과산업의유통채널은유사한수준으로증가하고, 에서는상대적으로증가수준이낮을전망이다. AS구조면에서는 4개산업의평균이 3.8로서현재보다비용이절감되는방향으로변화할전망이다. 산업에서 AS비용이큰폭으로감소할가능성이크고, 와에서는다소감소할전망이다. 그러나산업의경우현재와비슷하거나다소증가할것으로분석되었다. 4. 3D 프린팅활용에따른주요산업의경쟁력변화전망 10년후 4개산업에서 3D프린팅제조방식을도입한기업의경쟁력이도입하지않은기업보다평균 26.4% 높아질것으로전망되었다. 산업에서도입기업과미도입기업간경쟁력격 차가 30.5% 로가장크게나타나고, 그다음으로산업 28.7%, 산업 25.1%, 산업 21.1% 순이다. 3D프린팅도입기업과미도입기업간시장변 38 KIET 산업경제
< 그림 7> 3D 프린팅활용에따른산업별경쟁력변화 (2025 년 ) (%) 33.0 31.0 29.0 27.0 25.0 23.0 21.0 19.0 17.0 15.0 화대응력에서경쟁력격차가 35.7% 정도로가장크게나타날것으로분석되었다. 이는 3D프린팅제조방식을통해소비자의니즈나시장트렌드변화를신속하게디자인이나기능에반영할수있기때문이다. 그다음으로는기술혁신역량 (32.2%), 마케팅역량 (30.0%), 브랜드가치 (27.8%), 기능 / 성능향상 (26.1%) 순으로나타났다. 원가절감 (19.7%) 이나품질향상 (22.6%) 은상대적으로경쟁력격차가그리크지않을것으로분석되었다. 이는아직까지는 3D프린팅소재와장비가격이매우고가이기때문이며, 품질수준역시기존제조방식에비해낮기때문이다. 산업에서는시장변화대응력, 기술혁신역량, 브랜드가치, 마케팅역량에서경쟁력격차가 30% 이상발생할것으로전망되었다. 산업의경우시장변화대응력, 기술혁신역량, 마케팅역량, 생산성향상에서경쟁력격차가 30% 이상벌어질것으로분석되었다. 산업에서는여타산업에비해경쟁력격차폭이 30% 미만으로상대적으로낮은편이며, 시장변화대응력, 기술혁신역량, 마케팅역량에서 25% 정도경쟁력격차가발생할것으로전망되었다. 산업의경우시장변화대응력과기술혁신역량에서 30% 이상경쟁력이더강화될것으로나타났다. < 그림 8> 3D 프린팅활용에따른분야별경쟁력변화 (2025 년 ) 단위 : % 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 시장변화대응력 기술혁신역량 마케팅역량 브랜드가치 기능 / 성능향상 가격경쟁력 생산성향상 AS 대응력 품질향상 원가절감 2 0 1 7 0 3 39
3D 프린팅이주요산업의가치사슬및경쟁력에미치는영향 < 표 1> 산업별 3D프린팅활용에따른경쟁력변화 (2025년) 산업 분야 경쟁력변화율 (%) 시장변화대응력 38.3 기술혁신역량 35.0 브랜드가치 31.7 마케팅역량 31.7 시장변화대응력 38.3 기술혁신역량 35.5 마케팅역량 33.6 생산성향상 30.4 시장변화대응력 27.7 기술혁신역량 25.2 마케팅역량 25.2 시장변화대응력 38.3 기술혁신역량 33.0 마케팅역량 29.5 브랜드가치 28.8 5. 3D 프린팅활성화를위한정책제언 첫째, 3D프린팅활용을제약하는대부분의문제들이 3D프린터와소재기술에대한것이므로향후 3D프린팅의활용을촉진하기위해서는기술개발을통해이러한제약요인의해소가필요하다. 산업연구원조사에서도 3D프린팅소재와소프트웨어, 장비개발이 3D프린팅의활용촉진을위한최우선정책과제로제시되고있다. 둘째, 3D프린팅기업들이해외로진출하기위해서는내수실적이필요하므로내수창출을통해기업의경쟁력을강화해야한다. 학교를대상으로국산 3D프린터보급사업을확대하고, 3D 프린팅의보험품목조기등재로시장을창출하여기업들에매출을발생시킬기회를제공해야한다. 또한지원센터와테크노파크등에서도국산장비를구입해테스트베드역할을수행해야한다. 셋째, 아직뚜렷한주도자가없는글로벌유망시장을선점하는전략이필요하다. 이러한품목중에는대량생산-대량소비가가능하여시장잠재력이큰 3D프린팅금속합금소재 ( 강철계, 알루미늄계, 티타늄계등 ) 가있다. 또한, 우리의강점을살릴수있는분야에서 3D프린팅틈새시장을만 40 KIET 산업경제
들어가야한다. 예로서도로와교량등토목건설 에서 3D 프린팅기술을개발하여사회인프라가 낙후된개도국으로진출할수있다. 4) 넷째, 3D 프린팅산업을육성하기위해세계에 서처음으로제정된 삼차원산업진흥법 에창업 지원과금융 세제지원규정을삽입하여 3D 프린 팅기업의창업활성화를촉진하고지원하는것 이필요하다. 현재동법은기반조성 ( 전문인력양 성, 기술개발촉진, 표준화, 품질인증, 종합지원센 터, 이용환경조성 ) 과이용자보호 ( 신고, 제조물 책임, 안전교육, 이용자보호 ) 만으로구성되어있 다. 참고로제조업기반산업으로서 3D 프린팅과 유사한산업진흥법에는창업지원과금융 세제지원이명시되어있다. 다섯째, 3D 프린팅으로야기될수있는지식재 4) 중국은 3D 프린팅건축기술을확보하여아프리카시장에서주택건설을수주하고있다. 산권분쟁에대해서규제의대상과범위에대한연구가필요하다. 선제적인대응은필요하지만섣부른법률제정이나엄격한지식재산권적용은이제막시장형성기에들어선 3D프린팅산업을위축시킬수있다. 그러므로지식재산권을어느수준까지보호해야하는지에대한사회적합의형성이필요하다. 이를위해서는전문가그룹을통해먼저, 우리산업과사회에미칠 3D프린팅의영향을평가하고예측하여역기능의정도를파악하는과정이필요하다. 그런후에 3D모델도면의불법복제방지방법 ( 디지털저작권관리 (DRM) 와같은기술 ), 기존제품을개조 변조하여출력한제품에대한지식재산권침해판단또는새로운지식재산권부여기준, 판매 유통금지품목 ( 총기나무기 ) 규제등을제정해야할것이다. 또한이를근거로제조물책임법, 지식재산권법, 총포도검법의개정이추진되어야할것이다. 이경숙신산업연구실 연구위원 ekslee@kiet.re.kr / 044-287-3055 < 최근저서 > 가전산업의미래비전과발전전략 (2016) 산업의성장대응형생태계조성과과제 (2014) 2 0 1 7 0 3 41