머리말 그동안우리나라경제를주도해온주력산업들의성장세가대폭둔화되고있는가운데차세대먹거리가되어야할신성장산업발굴성과는기대에못미치고있습니다. 대내외여건악화로경제성장률도대폭낮아지고있어서우리나라의미래에대한우려가커지고있습니다. 이러한상황을타개하기위해정부에서는다양한정책을추진하고있으며그중

연구보고서 2016-816 3D 프린팅이주요산업에미치는영향과대응방안 2016. 12.

머리말 그동안우리나라경제를주도해온주력산업들의성장세가대폭둔화되고있는가운데차세대먹거리가되어야할신성장산업발굴성과는기대에못미치고있습니다. 대내외여건악화로경제성장률도대폭낮아지고있어서우리나라의미래에대한우려가커지고있습니다. 이러한상황을타개하기위해정부에서는다양한정책을추진하고있으며그중의하나가 3D프린팅을통한제조업공정혁신입니다. 미국과 EU 등선진국에서는항공과자동차, 의료기기등을중심으로 3D프린팅이빠르게도입되고있으며, 다양한제조비용절감사례들이발표되고있습니다. 선진국보다 3D프린팅도입이매우늦은우리나라는 3D프린팅관련기술경쟁력이매우취약할뿐아니라기업에서의활용도아직낮은수준에머물러있습니다. 3D프린팅연구도 3D프린터, 3D프린팅소재, 3D프린팅소프트웨어등 3D프린팅산업자체에대한내용이주류를이루고있고, 제조업전반에걸쳐서 3D프린팅이응용되고있는부문과이로인해나타나는영향에대한분석은없는상황입니다. 기존에발표된대부분의보고서들이다루는 3D프린팅효과는 3D프린팅의속성을근간으로유추하는추론적이고선언적인수준에머물러있습니다. 향후 3D프린팅기술이발전하면서산업에서활용되는분야도더욱확대될것입니다. 그러므로 3D프린팅이제조업에미치는영향을분석하여긍정적인효과는제고하고부정적인효과 ( 부품업체감소, 고용감소등 ) 는축소시키는대응방안마련이필요한시점입니다. 본보고서는활용실적이거의없기때문에통계도부재한 3D프린팅에서제조업에대한그영향을어떻게파악할것인가에대한문제의식에서출발하고있습니다. 제조공정과가치사슬관점에서해당산업의전문가인터뷰와실제로 3D프린팅을활용하는기업들과의면담을통해데이터를수집하고, 이를토대로 3D프린팅기술활용현황및전망, 활용에대한긍정적 / 부정적효과파악, 3D 프린팅기술활용에필요한요소와제약요인분석, 3D프린팅으로인한가치사슬변화와경쟁력변화, 3D 프린팅기술활용을촉진하기위한방안등을제시하고있습니다.

본보고서는산업연구원주력산업실의이경숙연구위원, 이임자연구위원, 이준연구위원, 이재윤부연구위원, 김양팽연구원, ETRI 유인규책임연구원이공동으로집필하였습니다. 집필과정에서 3D프린팅, 뿌리산업, 의료기기산업, 생활용품산업, 전자산업의산업계및관련기관의전문가를중심으로여러차례의세미나와전문가심층면담을통해의견을반영하였습니다. 심층면담에응해주신모든전문가들과아울러자문위원으로서좋은의견을내어주신산업연구원장석인선임연구위원, 조철선임연구위원, 김상훈연구위원, 산업통상자원부방규철사무관, ETRI 김봉규박사, 한국폴리텍최성권교수에게깊은감사를드립니다. 본연구결과가국내산업계에서 3D프린팅의활용현황파악과가치사슬의변화효과에대한연구의초석이되고, 이를바탕으로 3D프린팅활성화를촉진하는정책과제발굴에조금이나마유익한자료로활용될수있기를바랍니다. 끝으로본보고서의내용은필자들의견해이며, 산업연구원의공식견해가아님을밝혀둡니다. 2016 년 12 월 산업연구원장유병규

차례 제 1 부총괄편 1 I. 서론 1 1. 연구필요성및목적 1 2. 연구범위및방법 3 3. 3D프린팅의영향평가분석틀 5 II. 3D 프린팅의산업적의의와전망 10 1. 3D 프린팅의산업적의의 10 2. 국내 3D 프린팅기술수준및시장전망 20 Ⅲ. 주요산업의 3D 프린팅활용현황및영향전망 30 1. 주요산업의 3D 프린팅활용현황및제약요인 30 2. 주요산업의 3D 프린팅영향전망 36 Ⅳ. 3D 프린팅활성화를위한정책방향 47 1. 3D 프린팅문제점과정책수요 47 2. 정책방향과과제 51 제 2 부산업편 57 Ⅰ. 뿌리산업 57 1. 산업의범위와가치사슬 57 2. 3D프린팅영향분석 59 3. 3D프린팅활성화를위한정책방향 72 Ⅱ. 의료기기산업 75 1. 산업의범위와가치사슬 75 2. 3D프린팅영향분석 79 3. 3D프린팅활성화를위한정책방향 89

Ⅲ. 생활용품산업 95 1. 산업의범위와가치사슬 95 2. 3D프린팅영향분석 98 3. 3D프린팅활성화를위한정책방향 109 Ⅳ. 전자산업 112 1. 산업의범위와가치사슬 112 2. 3D프린팅영향분석 113 3. 3D프린팅활성화를위한정책방향 122 < 참고문헌 > 125 < 부록 1> 주요산업별 3D프린팅활용사례 128 < 부록 2> 전문가심층면담질문서 ( 의료기기용 ) 147 Abstract 154

표차례 < 표 1-Ⅱ-1> 3D프린팅과기존제조방식비교 16 < 표 1-Ⅲ-1> 3D프린팅활용제약요인 35 < 표 1-Ⅲ-2> 산업별 3D프린팅활용의주된제약요인 36 < 표 1-Ⅲ-3> 산업별주요 3D프린팅활용효과 38 < 표 1-Ⅲ-4> 산업별 3D프린팅활용에따른주요경쟁력변화 (2025년) 44 < 표 1-Ⅳ-1> 산업별 3D프린팅활성화정책우선순위 50 < 표 2-Ⅰ-1> 뿌리산업분야및정의 57 < 표 2-Ⅰ-2> 주요산업에뿌리산업적용사례 59 < 표 2-Ⅰ-3> 3D프린팅활용도가낮은이유 - 1비용 67 < 표 2-Ⅰ-4> 3D프린팅활용도가낮은이유 - 2품질 67 < 표 2-Ⅰ-5> 3D프린팅활용도가낮은이유 - 3제반환경 68 < 표 2-Ⅰ-6> 3D프린팅활용에따른뿌리산업가치사슬변화1 69 < 표 2-Ⅰ-7> 3D프린팅활용에따른뿌리산업가치사슬변화2 70 < 표 2-Ⅰ-8> 3D프린팅활용에따른뿌리산업가치사슬변화3 71 < 표 2-Ⅱ-1> 의료기기산업의가치사슬변화전망 (2025년) 86 < 표 2-Ⅱ-2> 의료기기산업의산업구조변화전망 (2025년) 89 < 표 2-Ⅲ-1> 생활용품산업의 3D프린팅활용제약요인 104 < 표 2-Ⅲ-2> 생활용품산업의산업구조변화전망 (2025년) 109

그림차례 < 그림 1-Ⅰ-1> 포터의가치사슬분석틀 7 < 그림 1-Ⅰ-2> 3D프린팅의산업영향분석틀 9 < 그림 1-Ⅱ-1> 3D프린팅공정과소재매트릭스 11 < 그림 1-Ⅱ-2> 3D프린팅가치사슬 12 < 그림 1-Ⅱ-3> 3D프린팅영역 18 < 그림 1-Ⅱ-4> 국내 3D프린팅분야별기술수준현황 20 < 그림 1-Ⅱ-5> 국내 3D프린팅장비별기술수준현황 21 < 그림 1-Ⅱ-6> 국내 3D프린팅소재별기술수준현황 22 < 그림 1-Ⅱ-7> 국내 3D프린팅관련 SW별기술수준현황 22 < 그림 1-Ⅱ-8> 국내 3D프린팅활용분야별기술수준현황 23 < 그림 1-Ⅱ-9> 국내 3D프린팅장비별기술수준전망 (2025년) 24 < 그림 1-Ⅱ-10> 국내 3D프린팅소재별기술수준전망 (2025년) 24 < 그림 1-Ⅱ-11> 국내 3D프린팅 SW별기술수준전망 (2025년) 25 < 그림 1-Ⅱ-12> 국내 3D프린팅활용분야별기술수준전망 (2025년) 26 < 그림 1-Ⅱ-13> 국내 3D프린팅분야별기술수준변화폭비교 27 < 그림 1-Ⅱ-14> 국내 3D프린팅활용분야별기술수준변화폭비교 28 < 그림 1-Ⅱ-15> 국내외 3D프린팅분야별시장성장전망 (2025년) 29 < 그림 1-Ⅲ-1> 3D프린팅활용높은제조공정현황 30 < 그림 1-Ⅲ-2> 3D프린팅활용낮은제조공정현황 31 < 그림 1-Ⅲ-3> 4개산업의 3D프린팅활용전망 32 < 그림 1-Ⅲ-4> 3D프린팅활용높은제조공정전망 (2030년) 33 < 그림 1-Ⅲ-5> 3D프린팅활용낮은제조공정전망 (2030년) 33 < 그림 1-Ⅲ-6> 3D프린팅활용비중상승폭높은제조공정 34 < 그림 1-Ⅲ-7> 3D프린팅활용효과전망 37 < 그림 1-Ⅲ-8> 3D프린팅활용에따른연구개발 디자인 생산방식변화 (2025년 ) 39 < 그림 1-Ⅲ-9> 3D프린팅활용에따른소재 부품조달중변화 (2025년) 40 < 그림 1-Ⅲ-10> 3D 프린팅활용에따른설비투자비용 생산기지 재고구조변화 (2025 년 ) 41 < 그림 1-Ⅲ-11> 3D프린팅활용에따른물류 유통 AS구조변화 (2025년) 42 < 그림 1-Ⅲ-12> 3D프린팅활용에따른산업별경쟁력변화 (2025년) 43 < 그림 1-Ⅲ-13> 3D프린팅활용에따른분야별경쟁력변화 (2025년) 43 < 그림 1-Ⅲ-14> 3D프린팅활용에따른고용증가 / 감소가능성 (2025년) 45

< 그림 1-Ⅲ-15> 3D프린팅활용에따른산업별고용창출변화 (2025년) 46 < 그림 1-Ⅳ-1> 3D프린팅활용촉진을위한정책우선순위 50 < 그림 2-Ⅰ-1> 뿌리산업흐름도 58 < 그림 2-Ⅰ-2> 기존제작방식과적층가공방식간의차이 61 < 그림 2-Ⅰ-3> 기존방식과 3D프린팅을활용한냉각채널 62 < 그림 2-Ⅰ-4> 기존정밀주조공정과 3D프린팅을적용한정밀주조공정비교 63 < 그림 2-Ⅰ-5> 뿌리산업의 3D프린팅활용정도 (2015년기준 ) 64 < 그림 2-Ⅰ-6> 향후뿌리산업의 3D프린팅활용전망 (2030년기준 ) 65 < 그림 2-Ⅰ-7> 부분별 3D프린팅의영향정도 (2025년기준 ) 66 < 그림 2-Ⅰ-8> 3D프린팅이뿌리산업가치사슬에미치는영향 69 < 그림 2-Ⅰ-9> 3D프린팅적용기업의경쟁력제고효과에대한전망 72 < 그림 2-Ⅱ-1> 의료기기산업의가치사슬 76 < 그림 2-Ⅱ-2> 바이오프린팅공정 77 < 그림 2-Ⅱ-3> 치과보철 / 임플란트공정변화 78 < 그림 2-Ⅱ-4> 의지제작공정 78 < 그림 2-Ⅱ-5> 3D프린팅을활용한신제품 ( 호흡기측정기 ) 개발사례 79 < 그림 2-Ⅱ-6> 의료기기의부문별 3D프린팅활용현황 80 < 그림 2-Ⅱ-7> 의료기기의부분별 3D프린팅활용전망 81 < 그림 2-Ⅱ-8> 의료기기의 3D프린팅활용효과전망 (2025년) 83 < 그림 2-Ⅱ-9> 의료기기산업의 3D프린팅활용제약요인 84 < 그림 2-Ⅱ-10> 의료기기산업의경쟁력변화전망 (2025년) 88 < 그림 2-Ⅱ-11> 의료기기산업의 3D프린팅활용촉진정책순위 89 < 그림 2-Ⅲ-1> 생활용품산업의일반적인가치사슬 96 < 그림 2-Ⅲ-2> 귀금속세공공정과 3D 프린팅활용 97 < 그림 2-Ⅲ-3> 피규어제작공정과 3D 프린팅활용 98 < 그림 2-Ⅲ-4> 생활용품의가치사슬별 3D프린팅활용현황 99 < 그림 2-Ⅲ-5> 생활용품의가치사슬별 3D프린팅활용전망 100 < 그림 2-Ⅲ-6> 생활용품산업의 3D프린팅활용효과전망 (2025년) 102 < 그림 2-Ⅲ-7> 생활용품산업의 3D프린팅도입에따른가치사슬변화전망 106 < 그림 2-Ⅲ-8> 생활용품산업의 3D프린팅도입에따른경쟁력변화전망 (2025 년 ) 107 < 그림 2-Ⅲ-9> 생활용품산업의 3D프린팅활용촉진정책수요 110 < 그림 2-Ⅳ-1> 주요전자제품의공급사슬 112 < 그림 2-Ⅳ-2> 전자산업의가치사슬별 3D프린팅활용현황 113 < 그림 2-Ⅳ-3> 전자산업의가치사슬별 3D프린팅활용전망 114

< 그림 2-Ⅳ-4> 전자산업의 3D프린팅활용효과전망 (2025년) 116 < 그림 2-Ⅳ-5> 전자산업의 3D프린팅활용제약요인 117 < 그림 2-Ⅳ-6> 전자산업의 3D프린팅활용에따른가치사슬변화전망 (2025년 ) 119 < 그림 2-Ⅳ-7> 전자산업의 3D프린팅활용에따른경쟁력변화전망 (2025년 ) 121

요약 1. 연구필요성및목적과분석틀 3D프린팅은에너지를절약하고네트워크를활용할수있는첨삭가공기술로서, 기존의절삭가공의일부를대체하거나보완하면서제조업공정혁신을가져올핵심수단으로떠오르고있다. 그러나현재제조업에서 3D프린팅도입이초기단계이기때문에 3D프린팅이활용되고있는분야나그영향에대해서는일부기업의사례들이단편적으로보고되고있을뿐이다. 본연구의목적은우리나라제조업에미치는 3D프린팅의영향이향후어느정도의수준이될것인지를가치사슬관점에서전망해보고, 이를바탕으로 3D프린팅의긍정적인효과는제고하면서부정적인효과는축소할수있는대응방안을모색하는것이다. 이를위해서본보고서는마이클포터의가치사슬이론을바탕으로 6개영향평가항목과하부평가지표로구성된분석틀을설정했다. 영향평가항목으로는 3D프린팅활용부문, 활용효과, 제약요인, 가치사슬변화, 경쟁력변화, 산업구조변화의 6개분야이다. 해당산업의전문가인터뷰와실제로 3D프린팅을활용하는기업들과의면담을통해데이터를수집했다. 이를토대로 3D프린팅기술활용현황및전망, 활용에대한긍정적 / 부정적효과파악, 3D 프린팅기술활용에필요한요소와제약요인분석, 3D프린팅으로인한가치사슬변화와경쟁력변화, 3D 프린팅기술활용을촉진하기위한방안등을제시하고있다. 2. 국내 3D프린팅기술수준현황및전망 3D프린팅산업이가장발달한미국의기술수준을 100으로했을때, 현재우리나라 3D프린팅기술수준은미국대비장비산업 42.6%, 소재 37.9%, SW 35.3% 로매우낮은실정이다. 2025년에는전반적으로기술수준이높아질것이나, 미국대비 3D프린팅장비산업은 73%, 소재 70.1%, SW 68.0% 로여전히격차가클것으로전망된다.

< 표 1> 국내 3D 프린팅기술수준현황과전망 (2025 년 ) 분야 세부분야 미국대비수준 (%) 현재 2025년상승폭 (%p) 대형금속구조물용프린터 38.8 75.2 36.4 복합가공용프린터 36.4 68.2 31.8 장비 공정혼합용다중복합 SLS 프린터 41.2 69.4 28.2 고속 / 고정밀광조형프린터 49.4 77.6 28.2 정밀검사및역설계용스캐너 47.0 74.2 27.2 평균 42.6 72.9 30.3 생체적합성소재 32.9 64.7 31.8 맞춤형금속분말소재및공정기술 42.4 75.3 32.9 소재 세라믹소재및공정기술 41.2 68.2 27.1 복합기능성고분자소재 40.0 74.1 34.1 능동형하이브리드스마트소재 32.9 68.2 35.3 평균 37.9 70.1 32.2 변환합성기반비정형 3D모델링 SW 37.6 67.1 29.4 개방형협업 저작솔루션 34.1 68.2 34.1 SW 입체프린팅시뮬레이터 35.3 68.2 32.9 지능형출력 계획 관리솔루션 32.9 64.7 31.8 저작물관리 활용오용방지솔루션 36.5 71.8 35.3 평균 35.3 68.0 32.7 자료 : 산업연구원, 전문가심층면담, 2016.10 주 : 1) 미국의 3D 프린팅산업의기술수준을 100 으로할때우리의수준 2) 심층면담전문가는 17 명 정부가선정한 10대 3D프린팅활용분야별현재기술수준을보면, 미국대비 50% 이상인분야는치과용의료기기 (60%), 맞춤형개인용품 (58%), 디자인서비스 (58%) 의 3개에불과하다. 2025년에는미국대비 90% 로선진국에근접한기술력을확보할것으로예상되는분야는치과용의료기기 (91%), 맞춤형개인용품 (91%), 스마트금형 (90%) 의 3개분야에그치고있다. 디자인서비스 (88%) 와인체이식의료기기 (80%) 는미국대비 80% 수준으로올라설것으로분석되었다. 그러나발전용부품 (66%) 과수송기기부품 (71%) 은향후에도미국대비 60% 대의기술력에머물것으로나타났다.

< 표 2> 국내 3D 프린팅활용분야별기술수준현황과전망 (2025 년 ) 활용분야 미국대비수준 (%) 현재 2025년상승폭 (%p) 치과용의료기기 60.0 90.6 30.6 인체이식의료기기 49.4 80.0 30.6 맞춤형치료물 48.2 77.6 29.4 스마트금형 49.4 89.4 40.0 맞춤형개인용품 57.6 90.6 32.9 3D 전자부품 45.9 77.6 31.8 수송기기부품 32.9 70.6 37.6 발전용부품 32.9 65.9 32.9 디자인서비스 57.6 88.2 30.6 컨텐츠유통서비스 47.1 80.0 32.9 자료 : 산업연구원, 전문가심층면담, 2016.10 주 : 1) 미국의 3D 프린팅산업의기술수준을 100 으로할때우리의수준 2) 심층면담전문가는 17 명 3. 주요산업의 3D 프린팅활용현황및전망 현재 3D프린팅활용비중을보면, 뿌리산업의평균활용비중이 6.8% 로가장높고, 그다음으로의료기기산업 5.8%, 생활용품산업 5.6% 이며, 전자산업이 4.8% 로가장낮은수준인것으로분석되었다. 3D프린팅활용비중이가장높은제조공정은생활용품산업과뿌리산업에서의시제품제작으로서각각 13.2%, 13.0% 이고, 마케팅샘플제작 ( 뿌리산업, 11.3%), 부품 / 완제품생산 (10.0%) 에서도 3D프린팅활용비중이상대적으로높다. 향후에는전자산업의 3D프린팅활용평균비중이 2020년 23.5% 에서 2030년 49.9% 로, 의료기기산업은 18.8% 에서 48.1% 로빠르게상승할전망이다. 반면, 생활용품은 11.9% 에서 31.1% 상승에그쳐서 4개산업중 3D 프린팅이도입속도가상대적으로느리게진행되고, 뿌리산업도 17.9% 에서 39.3% 로상대적으로낮을전망이다. 4. 주요산업의 3D 프린팅영향전망 절삭가공방식과비교하여 3D 프린팅을활용함으로서향후 10 년이후

에얻게되는경제적효과를보면, 시제품제작시간 45% 단축, 시제품제작비용 41% 절감, 다품종소량생산 39% 증가, 디자인작업시간 36% 단축, 주문형생산량 34% 증가등으로전망된다. 이에비해물류 / 유통비용감소 (24%), 제조원가절감 (25%), 재고비용절감 (28%) 효과는상대적으로크지않을것으로분석되었다. 또한 3D프린팅활용확대로산업의가치사슬이변화하는모습을보면, 연구개발은인하우스비중이지금보다약간상승, 디자인은아웃소싱이다소증가, 생산방식은현재와거의유사한구조유지, 3D프린팅소재사용이대폭증가, 3D프린팅으로제작한부품사용크게증가, 생산기지와설비투자비용은현재와거의유사한구조유지, 재고는감소하면서재고비용절감, 물류비용절감, 유통구조는현재보다유통채널다소증가, AS비용은현재보다절감된다. 향후 10년후 3D프린팅제조방식도입기업경쟁력이미도입기업보다 4개산업평균 26.4% 높아질전망이다. 분야별로는시장변화대응력 (35.7%), 기술혁신역량 (32.2%), 마케팅역량 (30.0%), 브랜드가치 (27.8%) 기능 / 성능향상 (26.1%), 품질향상 (22.6%), 원가절감 (19.7%) 등이다. < 그림 1> 3D 프린팅활용에따른분야별경쟁력변화 (2025 년 ) 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층면담, 2016.10 주 : 심층면담전문가는 71 명 3D 프린팅제조방식활용으로향후 10 년후전문 3D 프린팅서비스업,

3D프린팅소재제조업, 3D프린팅 SW개발, 3D프린팅장비전문인력, 3D 프린팅용컨텐츠제작업등에서상대적으로큰폭의고용창출이이루어질전망이다. 또한 3D프린팅장비제조, 3D프린팅용 CAD개발업, 1인제조기업, 3D프린팅 AS, 3D프린팅중개업, 디자인인력, 후처리공정등에서도고용창출이발생할전망이다. 5. 3D프린팅활성화를위한정책방향 첫째, 3D프린팅활용에필요한데이터수집및공유시스템구축, 둘째, 3D프린팅활용가능한공정및수요산업발굴하여지원, 셋째, 3D 프린팅활용에대한컨설팅지원, 넷째, 산업특성을반영한소재와장비개발지원, 다섯째, 유망분야를선택하여집중적연구개발지원, 여섯째, 3D프린팅제품화에대한지원, 일곱째, 수요산업및 3D프린팅지식을융합한전문기술인력양성, 여덟째, 다학제협력체제구축지원, 아홉째, 3D프린팅중소기업육성, 열번째, 3D프린팅제품관련제도개선등이다. 6. 연구기여 첫째, 대부분의보고서들이 3D프린팅의효과나영향등이 3D프린팅의속성을근간으로추론적이고선언적인수준에머물러있는데비해본보고서는 3D프린팅의효과와영향, 전망등을제조공정과가치사슬관점에서구체적으로분석할수있는틀을제시하였다. 둘째, 산업별다양한전문가면담을통해데이터를생성하고정성적 정량적분석을통해우리나라산업에미치는 3D프린팅의효과와영향, 전망등을국내최초로수치화하였다. 셋째, 우리나라에서는미국등에비해제조업에서 3D프린팅을활용하는사례가많지않은상황에서 3D프린팅영향을산업별특성을고려한 4개산업 ( 뿌리산업, 의료기기산업, 생활용품산업, 전자산업 ) 에대해분석하였다. 향후여타산업이나 3D프린팅연구자들은각자의연구목적에맞추어본보고서에제시된내용을가이드라인으로활용할수있다.

넷째, 국내 3D 프린팅정책의문제점과산업별필요한과제파악, 정 책우선순위분석등을바탕으로국내 3D 프린팅활성화를위한정책과 제를제시하였다.

제 1 부총괄편 I. 서론 1. 연구필요성및목적 (1) 연구필요성 3D프린팅은에너지를절약하고네트워크를활용할수있는첨삭가공기술로서, 기존의절삭가공의일부를대체하거나보완하면서제조업공정혁신을가져올핵심수단으로떠오르고있다. 3D프린팅의역사는 1987년미국 3D Systems사가세계최초로 3D프린터를판매하면서시작되었다. 2012년세계경제포럼 (WEF, World Economic Forum) 에서 3D 프린터가미래 10대기술중두번째로중요한기술로발표하면서관심의대상으로떠올랐다. 이는특정환경이나일부선진국에국한된기술이아니라향후전세계적으로범용화될기술 (general purpose technology) 로진단했음을의미한다. 여기에 2013년미국오바마대통령이국정연설에서 3D 프린팅을거의모든것을제조하는방법의혁신수단으로언급한뒤제조업혁신역량강화의일환으로빠르게부상하고있다. 아울러 2009년 3D프린팅의핵심특허가만료되어보급형 3D프린터개발가능해진점도 3D프린팅활성화를촉진하는요인으로작용하고있다. 3D프린팅은대량생산체제를바탕으로한규모의경제와저임우위가주요경쟁력의원천인기존절삭가공제조방식을대체하면서경쟁력원천과제조방식패러다임을변화시킬것으로전망되고있다. 뿐만아니라 3D프린팅은맞춤형제품시장활성화와소비자가곧제조자인개인메이커출현을촉진하면서소비행태의변화도유도하고있다. 이에따라 3D프린팅에대한연구가활발해지고있다. 그러나현재 3D 프린팅연구는 3D프린터, 3D프린팅소재, 3D프린팅소프트웨어등 3D프린팅산업자체에대한내용이주류를이루고있다. 또한, 정부지원정책 - 1 -

도 3D프린팅산업진흥법 하에 3D프린팅전략기술로드맵, 3D프린팅공작소설치, 1000만명인력양성등 3D프린팅기술개발지원과개인의 3D프린팅을활용한창업교육중심으로이루어지고있다. 반면, 제조업에서 3D프린팅이활용되고있는분야나그영향에대해서는일부기업의사례들이단편적으로보고되고있을뿐이며, 제조업전반에걸쳐서 3D프린팅이응용되고있는부문과이로인해나타나는영향에대한분석은거의없는상황이다. 향후 3D프린팅기술이발전하면서산업에서활용되는분야도더욱확대될것이다. 그러므로 3D프린팅이제조업에미치는영향을분석하여긍정적인효과는제고하고부정적인효과 ( 부품업체감소, 고용감소등 ) 에대한대응방안마련이필요한시점이다. (2) 연구목적 우리보다앞서서 3D프린팅을활용하고있는미국에서는시제품제작비용절감중심으로항공과자동차등일부산업의몇몇기업들에서구체적인사례들이발표되고있다. 그러나우리나라에서는아직산업계에서 3D 프린팅을활용하는수준이매우미미한실정이며, 따라서 3D프린팅영향에대한구체적인분석보고서가없는실정이다. 현재, 3D프린팅과관련하여발표되는보고서들이다루는 3D프린팅의긍정적인효과는대부분실제현장을조사분석하여제시한것이아니라, 단지 3D프린팅의속성을근간으로유추되는추론적, 선언적인수준에머물러있다. 또한이러한긍정적효과제시는 3D프린터와소재기술이산업계에서필요로하는만큼충분한수준에도달하지못하고있는점이 3D프린팅도입활용에제약요인으로작용하고있는현상황을고려하지않고있다. 따라서 3D프린팅효과또는예상되는기대치가과도하게높은측면이있다. 본연구의목적은우리나라제조업에미치는 3D프린팅의영향이향후어느정도의수준이될것인지를가치사슬관점에서전망해보고, 이를바탕으로 3D프린팅의긍정적인효과는제고하면서부정적인효과는축소할수있는대응방안을모색하는것이다. 이를위해서해당산업의전문가 - 2 -

인터뷰와실제로 3D프린팅을활용하는기업들과의면담을통해데이터를수집하고, 이를토대로 3D프린팅기술활용현황및전망, 활용에대한긍정적 / 부정적효과파악, 3D 프린팅기술활용에필요한요소와제약요인분석, 3D프린팅으로인한가치사슬변화와경쟁력변화, 3D 프린팅기술활용을촉진하기위한방안등을제시하고자한다. 2. 연구범위및방법 (1) 연구범위 3D프린팅이산업에미치는영향을살펴보기위해서는제조업전반에걸쳐서연구가이루어져야하나, 현실적으로시간적 물리적 인적자원의제약으로인해가능하지않은실정이다. 또한, 3D프린팅의영향에대한실증분석방법론이나분석틀도부재하기때문에분석틀을새롭게정립해야한다. 이에본보고서는 3D프린팅의영향분석을시도하는파일럿연구라는관점에서우선일부산업을대상으로연구하고자한다. 3D프린팅의도입과활용을촉진하는주요속성으로서는제품의맞춤형특성과가격수준이라고할수있다. 대량생산제품보다는소비자맞춤형에적합한제품일수록, 고가격제품일수록 3D프린팅의도입이빠르게진행될것이다. 고가격제품이 3D프린팅에유리한이유는 3D프린팅원가가한계비용체감의법칙이적용되지않고생산물량과무관하게일정한수준을유지하기때문이다. 이러한속성을고려하여다음과같은기준으로산업들의속성을분류하고이에부합하는산업중 1개씩을연구분석대상으로선정하였다. 첫째, 맞춤형특성이매우강하고비교적고가제품중심의산업군중에서는의료기기를선정했다. 둘째, 맞춤형특성이중간정도이고비교적중고가제품중심의산업군중에서는전자제품을선정했다. 마지막으로제품가격은낮으나맞춤형특성이강한산업군중에서는생활용품산업을선정했으며, 그범위가너무넓기때문에완구, 의류, 주얼리를중심으로분석하였다. 또한, 영향을발생시키는주체인 3D프린팅산업과뿌리산업을분석대상 - 3 -

산업에포함하였다. 뿌리산업은 3D프린팅제조방식이대체하는기존의절삭가공제조방식의근간이기때문이다. 분석대상의시간적범위로는현재로부터향후 2025년까지인데, 해당산업별로 3D프린팅활용의현재모습과향후 10년후의미래모습을비교분석하고있다. 분석대상의지역적범위는국내로국한한다. (2) 연구방법 3D프린팅은 1990년대부터도입된제조방식이나 3D프린터와소재의제약으로인해아직도디자인개발이나시제품제작을중심으로일부분야에서만활용되고있다. 현재 3D프린팅시장에대한통계 1) 는 3D프린터및서비스판매와관련기업, 산업별 3D프린터구입규모등에국한되어있다. 3D프린팅활용효과에있어서도산업차원이아니라일부기업의사례중심으로단편적인보고에그치고있다. 더욱이우리나라에서는이러한기초수준의통계도없고사례마저도거의없는상황이다. 이와같이 3D프린팅영향평가를정량적으로분석할수있는구체적인실적데이터가없으므로실태조사를바탕으로한정성분석에의존하여수행할수밖에없는실정이다. 그러나파일럿서베이를통해 3D프린팅을활용하는기업들이소수에불과하고, 산업별로제조공정이나가치사슬이상이하여활용분야도다르게나타나고있어서정형화된설문지에의한실태조사가어려운것으로나타났다. 이에본보고서는마이클포터의가치사슬이론을바탕으로한분석틀을설정하고전문가심층면담을통한영향평가방식을통해다음과같은절차를거쳐서연구를수행했다. 첫째, 3D프린팅의속성과산업에미치는영향에관한국내외문헌조사와 3D프린팅을활용한해외기업사례를참조하여긍정적영향및부정적영향과 3D프린팅이주로활용되는부문을도출했다. 둘째, 분석대상업종별로가치사슬을분석하고이를근간으로하여심층인터뷰용설문지를작성했다. 설문지구성은 3D프린팅의활용현황과 1) 세계 3D 프린팅시장관련통계자료는 Wohlers Associates 에서매년발간하는 Wohlers Report 가유일함. - 4 -

전망, 3D프린팅활용의긍정적효과와부정적효과정도, 3D프린팅활용에따른산업의가치사슬변화전망, 3D프린팅활용이경쟁력에미치는영향, 고용에대한영향, 3D프린팅활용촉진정책등으로이루어져있다. 셋째, 분석대상업종별로학계 연구계 산업계전문가들을면담하여데이터를수집했다. 우리나라에서는 3D프린팅산업 / 시장이형성단계에있는바관련전문가들을파악하는것이쉽지않았다. 주로 3D프린팅컨퍼런스강연자, 3D프린팅관련협회, 3D프린터제조 / 판매업체등을통해전문가들을선정했다. 업종담당자들이심층면담을실시한전문가는총 71명이고면담수행기간은 2016년 10월 1일부터 11월 31일까지 2개월간이다. 업종별로는 3D 프린팅산업 17명, 의료기기산업 21명, 생활용품산업 13명, 뿌리산업 10명, 전자산업 10명이다. 분야별로는산업계 30명, 연구계 31명, 학계 8명, 정부 (R&D전략기획단등 ) 2명이다. 의료기기산업의경우산업의특성상의사와의면담이 10명으로가장많았으며, 분류의편의성을고려하여산업계에포함하였다. 넷째, 분석대상업종별로전문가자문회의를통해수집된데이터에대한검증을하고 3D프린팅활용촉진방안을모색하였다. 검증대상데이터는부문별 3D프린팅활용현황과전망비중, 3D프린팅활용효과전망, 경쟁력변화전망등이다. 다섯째, 이러한과정을거쳐서우리나라산업에서 3D프린팅활용이촉진될수있는정책과제를도축하였다. 3. 3D 프린팅의영향평가분석틀 (1) 가치사슬이론 본보고서에서 3D프린팅의영향평가의기본개념으로사용하는가치사슬 (value chain) 은마이클포터가 1985년에발간한 Competitive Advantage : Creating and Sustaining Superior Performance에서처음으로사용한개념이다. 초기에는한기업의제조활동을구분하기위해 - 5 -

제시되었으나이후경영분야에도입되면서전체산업구조를나타내는의미로도사용되고있다. 포터는어느한기업이다른기업에비해어떻게차별화되는경쟁력을확보하는지를분석하기위한도구로가치사슬개념을제시했다. 한기업을평가할때에기업전체를하나의단위로보아서는그기업의활동을이해할수없으므로구분된다양한활동들로나누어분석하는것이필요하다는것이다. 즉, 기업을세분화된개별활동의집합으로정의하고각각의활동들이나이활동들이상호작용하는방식이차별적경쟁력의원천이된다고주장했다. 예로서기업의가격경쟁력을결정짓는비용우위 (cost advantage) 는저비용의배분시스템, 효율적인조립프로세스, 우월한판매운영, 양질의재료조달이나신속한주문접수시스템, 소비자니즈를반영한제품설계능력등으로부터발생하는것으로보았다. 포터가가치사슬분석틀에서제시하는기업의활동은생산에직접기여하는주활동 (primary activity) 과주활동에대한지원활동 (support activity) 로나뉜다. 주활동은유입, 제조, 유출, 마케팅및판매, 서비스가있고, 지원활동은조달, 기술개발, 인적자원관리, 기업하부구조로구성된다. 주활동의유입단계에서는생산을위한재료를다루고보관하며재고를통제하고운송스케줄을관리하는작업이이루어진다. 제조단계에서는원재료를최종제품형태로변환하는과정으로서기계작업, 조립, 포장, 장비관리, 검사, 인쇄, 설비운영등의작업이포함된다. 유출단계에서는생산품에대한수집, 보관, 구매자에게배분하는작업이이루어진다. 마케팅및판매단계는구매자가상품을구매할수있도록도와주는모든활동으로서광고, 프로모션, 경로선책, 관계설정, 가격정책등이포함된다. 마지막으로서비스단계는상품의가치를유지하거나증대시키기위한서비스를제공하는과정으로서설치, 수리, 훈련, 부품공급, 상품조정등이포함된다. 지원활동의조달은기업이사용할투입물을구매하는기능이다. 기술개발은생산성을향상시키기위한각종노하우를개발하고전수하는기능이다. 인적자원관리는인력채용, 훈련, 개발및보상체계수립에관한모든활동이다. 기업하부구조는일반관리, 기획, 재정, 회계, 법 - 6 -

률, 정부와관련된업무, 품질관리등의활동을담당한다. 가치사슬개념에따르면, 그기업에서전략적으로중요한활동을찾아내고중요한활동에대한비용경쟁력을확보함으로서경쟁우위를창출하는방법을파악할수있다. 기업은각자고유의특성이나주력하는활동이다르기때문에기업마다가치사슬의모습이다를수있다. 또한, 기업의가치사슬은기업이경쟁하는범위가어느정도인가에따라서도다르게나타나므로가치사슬분석을통해기업이경쟁우위를가질수있는경쟁범위를설정할수있다. 기업은자신의가치사슬을자신이속한산업에맞추고, 지리적시장의확장이나축소, 통합의크기를조정하는등의행위들을통해경쟁우위를확보할수있다. 더넓은경쟁범위에서이익을얻고자하는기업은다른기업과의제휴나합병등의적극적인방법을사용한다. < 그림 1-Ⅰ-4> 포터의가치사슬분석틀 자료 : Michael E. Porter(1985), Competitive Advantage : Creating and Sustaining Superior Performance 한편, 포터는한기업의범위를넘어서는가치사슬을의미하는용어로가치체계 (value system) 라는개념을제안했다. 한산업에종사하는기업들이형성하는가치체계를제조기업중심으로구분해보면, 제조기업의가치사슬, 공급자의가치사슬, 채널의가치사슬, 구매자의가치사슬등으로구성된다. 가치체계에서는공급자의가치사슬과제조기업 - 7 -

의가치사슬, 제조기업의가치사슬과채널의가치사슬사이에각각수직적관계가존재한다. 포터의가치사슬은당초정적특성을지닌기업활동집합의개념이었다. 그러나시장이변화하면서기업의활동도변화하고있고, 이에따라가치사슬에새로운요소가등장하거나기존의요소가사라지거나, 또는요소들간의연결관계와연결순서가바뀌기도하는등가치사슬도변화하고있다. (2) 영향평가분석틀 3D프린팅이산업에미치는영향을분석하기위해서가치사슬프레임워크를바탕으로다음과같은 6개영향평가항목과하부평가지표로구성된분석틀을설정했다. 영향평가항목으로는 3D프린팅활용부문, 활용효과, 제약요인, 가치사슬변화, 경쟁력변화, 산업구조변화의 6개분야이다. 3D프린팅이활용되는부문에대한평가지표는디자인, 금형, 시제품제작, 부품, 완제품의 5개로구성되어있다. 3D프린팅활용효과에대한평가지표는시제품제작비, 부품비용, 주문생산, 재고비용, 제조원가, 물류 / 유통비용의 6개로구성되어있다. 3D프린팅활용을제약하는요인에대한평가지표는장비, 소재, 후처리공정, 기술, 저작권, 전문인력, 제반여건의 7개로구성되어있다. 3D프린팅활용으로변화되는가치사슬에대한평가지표는연구개발, 디자인, 소재조달, 부품조달, 생산방식, 생산기지, 재고구조, 물류 / 유통구조, AS 구조의 9개로이루어져있다. 3D프린팅활용으로발생하는경쟁력변화에대한평가지표는생산성, 원가, 품질, 기술혁신, 브랜드, 가격, 마케팅, AS, 시장대응력의 9개이다. 산업구조변화에대해서는창출되는부문과퇴출되는부문의 2개로구성되어있다. 그러나각항목별세부내용에있어서는업종의특성과가치사슬에따라상이하게구성되었다. 특히활용분야가그러한데, 예를들어서뿌리산업에서의 3D프린팅활용분야는부품디자인, 금형제작, 패턴제작, 수리 보조가공, 표면처리 / 후처리, 접합등매우세분화되어있다. - 8 -

반면, 전자와생활용품산업에서는제품 ( 부품 ) 디자인, 금형제작, 시제품제작, 마케팅샘플제작, 부품및완제품생산등으로보다광범위하게구분되어있다. 의료기기에서는모의수술용제품제작, 교육용모형제작등의여타업종과는매우다른분야로구분되어있다. < 그림 1-Ⅰ-5> 3D 프린팅의산업영향분석틀 평가 활용 활용 제약 가치사슬 경쟁력 산업 항목 부문 효과 요인 변화 변화 구조 평가 지표 디자인시제품장비연구개발생산성창출 금형부품소재디자인원가퇴출 시제품 주문생산 후처리 공정 소재조달 품질 부품재고비기술부품조달기술혁신 완제품제조원가저작권생산방식브랜드 물류 / 유통 비 전문인력생산기지가격 제반여건재고구조마케팅 물류 / 유통 구조 AS 구조 AS 시장대응 자료 : 산업연구원작성 - 9 -

II. 3D 프린팅의산업적의의와전망 1. 3D 프린팅의산업적의의 (1) 3D 프린팅의개념과범위 3D프린팅이라는명칭은미국의 MIT에서최초로개발한 PBP(Powder Bed and inkjet head 3D Printing) 기술을 Z-Corporation사가이전받아서 1995년에 3DP TM 이라는상표로판매한것으로부터유래한다. 이후 3D프린팅이라는용어가사회적으로확산되어사용되고있다. 기존제조방식은재료를절삭 (subtracting) 하여가공하는방식인반면, 3D프린팅의제조방식은재료를쌓아올려서 (layer-by-layer) 제품을제작하는적층가공 (Additive Manufacturing) 방식이다. 3D프린팅은시제품제작등에사용하는기존의쾌속조형 (Rapid prototyping) 이진화하면서발전한형태로서부품제조보다는시제품제작에주로활용되었으나최근에는부품제조에서의활용도빠르게증가하고있다. 3D프린팅산업의범위는공식적으로정의되어있지않으나, 3D프린팅장비 (3D프린터등 ), 3D프린팅소재, 3D프린팅용소프트웨어 (3D모델링등 ), 3D프린팅후처리관련기기등이포함된다. 3D프린터는소재기술과밀접한관계에있으며소재유형에따라 3D프린터의종류와 3D프린팅방식이다양하게발전하고있다. (2) 3D 프린팅의가치사슬 3D프린팅의가치사슬은제품개발 / 아이디어발굴 디자인구현 ( 모델링 ) 제작 / 조립 후처리 판매 ( 물류 / 유통 ) 으로이루어져있다. 기존절삭가공제조방식에서는개인의제품개발이나아이디어발굴이디자인구현으로연계되는과정이쉽지않았으나, 3D프린팅방식에서는용이해지므로개인의참여가증가할것으로예상된다. 디자인단계는물체정보를수집하여 3D 설계도면으로만드는모델링과정이다. 3D모델링소프트웨어는 3D 프린터제조 판매업체나전 - 10 -

문소프트웨어업체, 3D스캐너업체등이공급하고있다. 3D CAD나모델링 SW를사용하여물체를 3차원으로형상화한도면을작성하고, 3D프린팅이가능한파일 (STL 형식 ) 로전환한다. 이파일을 3D프린팅이가능한형태로만들기위해서 Slicing SW로디지털횡단면을작성 (layer slicing) 한다. 기존절삭방식에서는전문디자이너와기업중심으로진행되었으나, 3D프린팅방식에서는 3D스캐너와설계 / 모델일 SW로간편하게작업을수행할수있어서개인의참여가증가할전망이다. 제작및조립단계의경우기존제조방식에서는금형을제작하는비용회수를위해서손익분기점을넘어서는일정이상의물량에대한시장수요가필요했으나, 3D프린팅방식에서는소량제작이가능해진다. 3D프린팅제작과정에는 3D프린팅소재와 3D프린터가투입된다. 3D프린팅소재유형에는분말, 액체, 고체등이있고, 재료에는폴리머, 금속, 세라믹등이있으며, 3D 프린터제조업체와전문소재제조업체가공급하고있다. < 그림 1-Ⅱ-1> 3D 프린팅공정과소재매트릭스 자료 : Wohlers Associates, Wohlers Report 2016 : Annual Worldwide Progress Report, 2016. 4. 이단계에서새로운가치사슬이형성되고있다. 즉, 소비자로부터의뢰를받아제품을프린팅해주는전문 3D프린팅서비스업체, 이업체와수요자를연결해주는중개업체가나타나고있다. 미국 Shapeway의사례를보면, 수요자가 Shapeway의온라인 3D도면제작툴을이용해아이디어 ( 디자인 ) 를업로드하고소재와수량을결정하면, Shapeway는 - 11 -

3D 프린팅서비스업체에외주를통해제품을생산하고이를수요자에게전달하는플랫폼을운영하고있다. 한편, 기존제조방식에는없는후처리과정이 3D프린팅방식에는필요하다. 이는 3D프린팅으로제작한제품에사용된지지대제거, 거친표면에대한연마, 채색, 표면재료증착, 불순물제거등최종제품화를위한마무리공정이요구되기때문이다. 3D프린팅으로제조한제품의물류 / 유통단계도기존제조방식과는다른모습이될것이다. 기존제조방식에서는소비지에서원거리에위치한공장으로부터제품이출고되어여러물류단계를거쳐서소비자에게유통되는구조이다. 3D프린팅방식에서는소비지에근접한지역에서제조할수있으므로물류와유통단계가축소될수있다. < 그림 1-Ⅱ-2> 3D 프린팅가치사슬 자료 : 산업연구원작성 (3) 3D 프린팅으로인한변화 1) 소재의변화 미래에사용될 3D 프린팅소재로는탄소섬유기반의복합소재, 마그네슘 (Mg) 과타이타늄 (Ti) 소재, 바이오 / 보건 / 의약소재, 화장품소재등이있다. 이러한새 로운소재의사용으로인해기존소재산업에큰영향을미칠것으로전망된다. - 12 -

1 탄소섬유소재 탄소섬유는석유화학제품인아크릴로니트릴, 석유또는석탄부산물, 펄프등을원료로최고 3,000 내외의열처리과정을거쳐탄화시킨것이다. 탄소섬유소재는탄소섬유를가공한중간재, 성형부품등의탄소섬유복합재, 최종수요제품에사용되는소재로나뉜다. 탄소섬유를이용하여수지 (Resin) 를침투시킨프리프레그및탄소섬유복합재로 3D 프린팅한부품을자동차, 항공기, 에너지등에적용할수있을것으로예상된다. 이러한탄소소재를사용한 3D프린팅제품성과들이나타나고있다. 세계최초 3D 프린팅경주용차 Areion 을 Formula group T팀이제작하였다. Areion은 20112년학생포뮬러대회에서공개되어 140km/h의속도를보였다. 이탈리아자동차업체인람보르기니는스포츠카시제품을 3D 프린터로제작해시간과비용을절감하였다. 2015년에 5억달러규모로추정되는국내탄소섬유관련생산은 2020년에 12억달러로연평균 17.6% 성장세를보일전망이다. 세계탄소섬유시장은 2013년 19억달러에서 2015년 23억달러, 2020년 37억달러로향후 5 년간연평균 10% 씩성장할전망이다. 탄소섬유복합재는같은기간 251억달러에서 294억달러, 435억달러로향후 5년간연평균 8.2% 씩성장하면서탄소섬유복합재위주의시장구조가유지될전망이다 2). 2 금속소재 금속분야의 3D 프린팅신소재로는마그네슘 (Mg) 과타이타늄 (Ti) 소재가 있다. 마그네슘은수송기기와전자기기등에서부품제조용으로사용되고 있고, 타이타늄은다양한장점을가지고있으나금속추출과후가공이어 려워항공우주, 군수, 인체장기등일부산업에서만특수용도로사용되 고있다. 타이타늄은우수한특성 ( 무게비강도, 내식 내산화 내해식성, 생체친화성등 ) 을가진고부가소재로서미래에는각광받을전망이다. 벨 기에 Melotte 사의경우, 티타늄을이용한안경을 3D 프린팅하여개인별 맞춤형서비스를실시하고있다. 2) Carbon Fiber Market (2014), 2014-2020; CFRP Composites market forecast 2014-2024, Visiongain - 13 -

국내마그네슘과타이타늄산업생산은 2015년 1조 3천억원으로추정되며, 향후 5년간연평균 5% 씩성장하여 2020년에 1조 6천억원으로확대될전망이다. 마그네슘산업은주요수요산업인자동차와전자기기분야의지속적인경량화요구에힘입어 2015년 6,500억원에서 2020년 7,800억원으로증가하고, 타이타늄산업은국방, 항공기, 플랜트등수요산업의성장에힘입어 6,200억원에서 2020년 8,400억원으로성장할전망이다. 세계마그네슘과타이타늄시장은향후 5년간각각 2.5배와 1.3배정도증가할전망이며, 특히자동차부품에사용되는마그네슘은미국의 CAFE, 유럽의 Euro-6등자동차에대한신연비규정강화로지속적으로성장할전망이다 3). 3 바이오의약소재 바이오의약소재는바이오기술기반으로생물체의기능및정보를활용하여질병치료등에활용되는의약품을개발 생산하는소재로유전자치료제, 항체및단백질치료제, 세포치료제, 천연물의약품, 혈액제제, 저분자의약품및중간체를포함한다. Organovo 사에서는수만개의세포로이루어진 바이오잉크 를원하는모양으로적층하는 3D 프린팅기술로 인공장기 의새로운가능성을제시하였다. 시장전망으로는국내바이오의약품시장규모는 2013년 2조 9,616억원에서 2020년 4조 9,455억원규모로성장할전망이며, 글로벌바이오의약품시장규모는 2011년 1,398억달러에서 2020년 2,709억불로연평균약 7.6% 의성장이예상된다 4). 4 화장품소재 화장품소재는인체를청결ㆍ미화하여매력을더하고용모를밝게변화시 키거나피부ㆍ모발의건강을유지또는증진하기위하여인체에부착하거 나이와유사한방법으로사용되는물품에사용되며인체에대한부작용이 3) Huidian Research (2015), Research and Forecast of Magnesium & magnesium Alloy Market in China, 2014-2018; Titanium Metal(Market Outlook to 2015) 4) 산업통상자원부, 한국바이오협회 (2014), 2013 년한국바이오산업통계 - 14 -

경미한것으로서의약품용소재는제외된다. 용도별로는유아용제품, 목욕용제품, 인체세정용제품, 눈화장용제품, 방향용제품, 두발염색용제품, 색조화장용제품, 두발용제품, 손발톱용제품, 면도용제품, 기초화장용제품, 체취방지용제품등이있으며, 이러한제품을 3D 프린팅으로제작할때사용될수있는소재이다. 화장품소재는현재아이디어만제시된상태이나여타소재의사례를참조할때조만간구현된제품이출시될것으로예상된다. 국내화장품시장규모는 2014년 8조 1,800억원 ( 세계 10위 ) 에서 2020년에 12조 700억원으로증가할것으로전망된다. 국내화장품생산액은같은기간 8조 9,700억원에서 16조 3,400억원으로증가하여국내시장규모를상회하면서수출에크게기여할전망이다. 세계화장품시장규모는 2013년 2,495억달러로추정되며, 지역별로는유럽 936억달러, 아시아 786억달러, 미주 708억달러, 중동 아프리카 66억달러를기록하고있다 5). 2) 가치사슬변화 3D프린팅은제품제조와관련된정보장벽과제조기술의장벽을제거할수있는바이에따라다음과같은변화가발생할것으로예상된다. 첫째, 아이디어나디자인개발의중요성이커진다. 기존제조방식과는달리표준화된소재를사용하기때문에소재의차별성이사라지면서제품의차별성을표현할수있는디자인 / 아이디어중요성이높아진다. 또한, 복잡한형상의물체를 3D디자인으로구현하여제품화하는능력이중요해진다. 둘째, 개인과중소기업의영역이확대되면서제품생산의주체가다양화된다. 개인은아이디어를 3D 모델링전문가에게의뢰하여제작할수있고, 중소기업은금형제작공정을 3D프린팅으로대체하면서다품종소량이가능하게되어사업영역을넓힐수있다. 셋째, 생산방식과생산지의변화이다. 기계설비가없는공장과기업이등장하고, 공정이단순화되며, 무재고가가능하고, 단종된부품생산도가능해진다. 또한, 착색과마감처리등의후가공이나재가공서비 5) Datamonitor Personal Care Market Data (2014) - 15 -

스가새롭게도입된다. 한편, 소비자에게인접한지역에서생산할수있게되어글로벌생산체제의변화를촉진한다. 넷째, 물류와유통방식의변화이다. 소비자인근지역에서의생산이확대되면소비자들은가까운곳에서제품을받을수있게되어물류와유통경로가단축된다. 다섯째, 소비구조가변화하고신시장창출기회가늘어난다. 소비자는완성된제품을구매할뿐아니라 3D 디자인을구매하여전문 3D프린팅서비스업체에제품제조를의뢰할수있다. 이에따라아이디어나 3D모델링설계도거래시장이형성되고 3D프린팅에최적화된제품또는기존생산방식으로는구현하지못했던새로운디자인제품시장이창출된다. 표 Ⅱ 프린팅과기존제조방식비교 기존제 조방식 프린팅 금형디자인 재고주문 제작비용大 제작기간長 제작비용小 제작기간短 구현에한계 구현에 한계無 다수부품제작조립 으로비용높고복잡 부품통합조립으로단 순화및비용절감과 적정재고유지 필수 주문제작으로 재고수준低 소량주문곤란 맞춤형불가 소량주문가능 맞춤형가능 (4) 3D 프린팅의장 단점및제약요인 1) 3D 프린팅의장 단점 이와같이소재와가치사슬변화, 3D프린팅의기술적속성으로인해 3D프린팅제조방식은장점과단점의양면성을가지고있다. 3D프린팅활용으로예상되는긍정적인효과는다음과같다. 첫째, 기존제조방식으로는제작이불가능했던제품을제조할수있다. 즉복잡한형상제품이나소량의맞춤형제품을만들수있다. 둘째, 금형없이시제품을제작할수있으므로시제품제작비용감소와제작시간단축이가능하다셋째, 금형비용감소와부품수의감축으로원가절감이가능하다. 넷째, 맞춤형및주문형생산이증가하고, 다품종소량이가능하다. 다섯 - 16 -

째, 재고비축이불필요해지면서재고비용절감이가능하다. 여섯째, 소비자근접지역으로생산공장의이전또는분산이가능하다. 일곱째, 생산지와소비지거리가가까워지면서물류 / 유통비용이감소한다. 반면, 3D프린팅활용으로예상되는부정적인효과는다음과같다. 첫째, 부품단순화와제조공정변화등으로대기업의아웃소싱이감소하면서중소부품업체들의기반이약화될가능성이있다. 둘째, 3D프린터에서물건을직접제조하는데스크톱공장출현으로기존공장체제가약화되면서숙련노동의영역축소로고용퇴출이발생할수있다. 셋째, 기술우위요소와생산입지우위요소가변화하면서생산입지가변화할수있다. 이는기존의생산집적지의약화를가져올수있다. 넷째, 3D프린팅용제품설계도와모델링프로그램을자유롭게사용하게되면지적재산권침해문제가발생할수있다. 2) 3D 프린팅의제약요인 한편, 3D프린팅활용을제약하는기술적문제도많다. 향후에도이러한기술적문제가해결되지않으면 3D프린팅활용에한계가될수있다. 첫째, 기존제조방식은생산량이증가할수록고정비감소로제조원가가낮아지는반면, 3D프린팅은단위당제조원가가동일하기때문에일정규모이상의생산량에서는기존제조방식보다원가경쟁력이취약하게된다. 둘째, 품질력이취약하다. 3D 프린팅으로제작한제품은강도, 내구성, 정밀도, 완성도측면에서기존제조방식으로생산된제품보다열악하다. 전자회로나반도체부품과같이매우정밀하면서복잡한구조의물체는 3D 프린팅방식으로생산하기어려운실정이다. 셋째, 멀티소재사용이어렵다. 대부분의제품들은다양한소재를사용한부품으로조립되고있으나, 3D프린터는하나의소재로출력되는형태가기본으로설계되어있어서실제생산에투입할수있는제품이제한된다. 넷째, 제작할수있는제품의크기가제한되어있다. 3D 프린팅은프린터내부에서제품을조형하므로생산하고자하는제품의크기가 3D - 17 -

프린터의크기보다크다면출력이불가능하다. 이러한한계를극복하기위해서는 3D 프린터의형태를개선해생산제품을 3D 프린터의밖에서출력할수있는형태로개발할필요가있다. 즉 3D 프린터가자체적으로생산제품주위를움직인다든가출력노즐을멀리뻗어출력할수있는형태로개선해야한다. 다섯째, 후처리공정이필요하다는점이다. 3D프린팅으로생산된제품은그자체가최종결과물이아니고표면가공이나치밀도향상및정밀도, 완성도향상을위해화학적, 물리적후처리가필요한것이대부분이다. 현재열처리, 화학적처리, 도색, 샌딩, 밀링, 폴리싱, 3D 프린팅소재를이용한코팅, 유리나세라믹등다른소재를이용한코팅등다양한후처리공정기술이연구되고있는중이다. < 그림 1-Ⅱ-3> 3D 프린팅영역 여섯째, 3D프린팅소재가격이비싸고, 3D프린팅장비의관리유지비용이높을뿐만아니라사용방법도복잡하다. 3D프린팅소재는아직까지규모의경제가미흡하여매우고가로판매되고있다. 또한, 소재와기술방식에따라 3D프린팅장비가매우다양하며, 이로인해 3D 모델링 연결및통신방법 운영소프트웨어사용및업데이트방법등 3D 프린터의사용이매우복잡하다. 관리유지보수의경우프린팅시발생하는찌꺼기및오염물에대한청소의문제, 프린팅소재의종류 - 18 -

에따라프린팅소재를뿜는노즐및 SLA 프린터의수조의관리방법상이, 금속출력프린터는전력소모량이매우큰점등의애로사항이있다. 이밖에프린팅소재가화학제품이므로이에따른화재및인체접촉에의한안전성문제도발생할수있다. (5) 3D 프린팅의활용가능성 3D프린팅이산업에활용될가능성은어느정도로기존의제조방식을대체할수있는가에달려있다. 이는위에서설명한제약요인들을얼마나빠른시간안에해소할수있는가와맞물려있는문제이다. 첫째, 재료면에서소재가격의하락수준과기존절삭형재료를대체하는속도가관건이다. 3D프린팅소재가격, 특히금속소재가격은기존소재대비매우고가이며, 현재항공기와자동차의일부부품, 의료용인공두개골등고가제품에제한적으로사용되고있다. 3D프린팅이다양한산업에서활용되기위해서는금속소재가격이기존소재가격수준정도로낮아져야한다. 아울러, 기존에투입되는소재규모와비교하여 3D프린팅에서어느정도로소재투입량을절약할수있는지도관건이다. 또한 3D프린팅소재가얼마나기존절삭형재료를교체할수있는가도중요하다. 이는 3D프린팅소재의품질이빠른시일내에기존재료와동등한수준으로발전해야하는것을의미한다. 둘째, 3D프린팅장비가기존제조방식, 특히금형부문을어느정도대체할수있는가이다. 현재 3D프린팅은시제품제작중심으로활용되고있고, 금형부문에서는정밀금형주조에제한적으로도입되고있다. 금형제조부담이크기때문에 3D프린팅으로제조하는것이유리한소량제품군에서얼마나 3D프린팅을도입하는가하는것이관건이다. 셋째, 제품의대체속도이다. 3D프린팅소재가단순히기존재료의교체수준에머무를것인가, 아니면기존제품에 맞춤형 이라는기능을부가한수준에머물것인가, 또는더나아가서 3D프린팅소재와기술을사용하여새로운형태의제품을개발할수있을것인가에따라서 3D프린팅의활용여부가좌우될것이다. 즉, 3D프린팅의활용을촉진하기위해서는수요산업과의연계가매우중요하다. - 19 -

2. 국내 3D 프린팅기술수준및시장전망 (1) 국내 3D 프린팅기술수준현황및전망 1) 국내 3D 프린팅산업의기술수준현황 3D프린팅산업이가장발달한미국의기술수준을 100으로하여 3D프린팅장비산업, 소재산업, 3D 모델링등소프트웨어산업, 후처리및폐기물처리등 4개분야별국내의기술수준을전문가심층면담을통해분석한결과, 전반적으로미국대비 50% 미만으로크게뒤쳐져있는것으로나타났다. 3D프린팅장비산업의기술수준은미국대비 50% 로그나마 4개분야중에서가장높았고, 그다음으로후처리및폐기물처리 44% 이며, 3D 모델링 SW와소재산업은 42% 수준으로낮았다. < 그림 1-Ⅱ-4> 국내 3D 프린팅분야별기술수준현황 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층면담, 2016.10 주 : 1) 미국의 3D 프린팅산업의기술수준을 100 으로할때우리의수준 2) 심층면담전문가는 17 명 한국기술수준에대한전문가의평가는전문가들이소속해있는그 룹에따라편차가매우크게나타났다. 연구계에서는기업계 ( 유통, 컨 설팅 ) 보다상대적으로한국의기술수준이높은것으로평가하고있다. - 20 -

이는연구계에서는핵심기술중심으로바라보고있는반면, 기업계에서는기술개발의진행속도에비해제품화가더디게진행되는것으로바라보고있기때문으로풀이할수있다. 연구계에서도자신이연구하고있어서잘알고있는분야에대해서여타분야에비해더높은수준으로평가하는경향이있는것으로나타났다. 2014년정부는 3D프린팅전략기술로드맵 에서 15대전략기술을선정하였는바전문가들이평가한이기술들의수준을보면다음과같다. 우선장비분야에서현재미국대비우리의기술수준이상대적으로높은장비는고속 / 고정밀광조형프린터로서미국대비 50% 수준으로평가되었다. 그다음으로정밀검사및역설계용스캐너 (47%), 공정혼합형다중복합 SLS 프린터 (41%) 순이다. 이에비해복합가공용프린터는미국대비기술수준이 36% 에머물러있고, 대형금속구조물용프린터기술도 39% 로낮은수준이다. < 그림 1-Ⅱ-5> 국내 3D 프린팅장비별기술수준현황 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층면담, 2016.10 주 : 1) 미국의 3D 프린팅산업의기술수준을 100 으로할때우리의수준 소재분야를보면, 맞춤형금속분말소재및공정기술 (42%), 세라믹소재및공정기술 (41%), 복합가능성고분자소재 (40%) 는미국대비기술수준이 40% 이상이나, 생체적합성소재와능동형하이브리드스마트소재는 33% 에불과하다. - 21 -

< 그림 1-Ⅱ-6> 국내 3D 프린팅소재별기술수준현황 단위 : % SW분야에서는 5개기술모두미국대비 30% 대에머물러있어서장비와소재보다더기술력이취약하다. 이는외국의 3D프린터개발기업들이필요한소프트웨어를제공하고있기때문에국내기업들이진출할수있는여지가거의없기때문이다. < 그림 1-Ⅱ-7> 국내 3D 프린팅관련 SW 별기술수준현황 단위 : % 정부가선정한 10대 3D프린팅활용분야별기술수준을보면, 미국대비 50% 이상인분야는모두 B2C 특성의치과용의료기기 (60%), 맞춤형개인용품 (58%), 디자인서비스 (58%) 의 3개에불과한것으로분석되었다. 치과용의료기기의경우임플란트등일부품목에서는국내보급이활발하게이루어지고있다. 맞춤형개인용품은 3D프린팅의장점이가장두드러지는분야이고, 디자인에서는우리의수준이높기때문에비교적높은평가를받고있다. - 22 -

반면, 제조와관련된분야인스마트금형 (49%), 3D전자부품 (46%), 수송기기부품 (33%), 발전용부품 (33%) 의기술수준은핵심기술이취약하여미국의절반수준이하인것으로평가되었다. 이러한분야의기술력이낮기때문에 3D프린팅의제조공정도입과부품제작에서의활용이지연되고있다. < 그림 1-Ⅱ-8> 국내 3D 프린팅활용분야별기술수준현황 단위 : % 2) 국내 3D 프린팅산업의기술수준전망 향후 10년후우리나라 3D프린팅산업의기술이미국수준을기준으로할때어느정도높아질것인가를전망한결과, 다음과같이분석되었다. 장비산업의기술수준은높아질것이나여전히미국대비 73% 로선진국과의기술력격차가계속될것으로나타났다. 장비중에서는고속 / 고정밀광조형프린터의기술이미국대비 78% 로가장높을전망이며, 그뒤를이어대형금속구조물용프린터 (75%), 정밀검사및역설게용스캐너 (74%) 등이상대적으로기술수준이높아질것으로분석되었다. 반면, 복합가공용프린터 (68%) 와공정혼합용다중복합 SLS 프린터 (69%) 는 3D프린팅장비중낮은기술력에머물것으로나타났다. - 23 -

< 그림 1-Ⅱ-9> 국내 3D 프린팅장비별기술수준전망 (2025 년 ) 단위 : % 소재에서도 2025년의평균기술력수준은미국대비 70% 로장비보다다소낮을것으로전망되었다. 소재기술중에서는맞춤형금속분말소재및공정기술 (75%) 과복합가능성고분자소재 (74%) 가 70% 이상의기술력을확보할것으로평가되었다. 이에비해, 세라믹소재및공정기술 (68%), 능동형하이브리드스마트소재 (68%), 생체적합성소재 (65%) 로여전히미국대비 60% 대에머물것으로나타났다. < 그림 1-Ⅱ-10> 국내 3D 프린팅소재별기술수준전망 (2025 년 ) 단위 : % SW분야에서는 2025년평균기술력이미국대비 68% 로서향후에도장비와소재보다기술력이더취약한구조가지속될전망이다. SW중에서는저작물관리활용오용방지솔루션 (72%) 가가장높은기술력을확보할것으로전망되었다. - 24 -

반면, 지능형출력계획관리솔루션 (65%) 로가장낮은기술력에머물 것으로분석되었다. < 그림 1-Ⅱ-11> 국내 3D 프린팅 SW 별기술수준전망 (2025 년 ) 단위 : % 2025년 10대 3D프린팅활용분야별기술력수준을보면, 현재와같이향후에도분야간기술력편차가좁혀지지않을것으로전망되었다. 미국대비 90% 로선진국에근접한기술력을확보할것으로예상되는분야는치과용의료기기 (91%), 맞춤형개인용품 (91%), 스마트금형 (90%) 의 3개분야에그치고있다. 디자인서비스 (88%) 와인체이식의료기기 (80%) 는미국대비 80% 수준으로올라설것으로분석되었다. 그러나발전용부품 (66%) 과수송기기부품 (71%) 은향후에도미국대비 60% 대의기술력에머물것으로나타났다. - 25 -

< 그림 1-Ⅱ-12> 국내 3D 프린팅활용분야별기술수준전망 (2025 년 ) 단위 : % 2015년 2025 년동안 3D프린팅분야별로미국대비기술수준변화폭을살펴보면, 장비는평균 30.4%p, 소재는평균 32.2%p, SW는평균 32.7%p 상승하여 SW의상승폭이미미하나마다른분야보다높은것으로분석되었다. 향후 10년이후기술수준이가장큰폭으로상승하는분야는대형금속구조물용프린터로서 36.4%p 향상되는것으로전망되었다. 그다음으로능동형하이브리드스마트소재 (35.3%p), 저작물관리활용오용방지솔루션 (35.3%p), 복합가능성고분자소재 (34.1%p), 개방형협업 저작솔루션 (34.1%p) 순이다. 반면, 향후 10년동안기술수준이상대적으로느리게상승하는분야는세라믹소재및공정기술 (27.1%p), 정밀검사및역설계용스캐너 (27.2%p), 공정혼합형다중복합 SLS프린터 (28.2%p), 고속 / 고정밀광조형프린터 (28.2%p) 등이다. 한편, 국내 3D프린팅 10대활용분야별향후 10년이후기술수준변화폭을보면, 스마트금형의상승폭이 40.0%p로가장발전속도가빠를것으로분석되었다. 그다음으로수송기기부품 (37.6%p), 맞춤형개인용품 (32.9%p), 컨텐츠유통서비스 (32.9%) 순이다. 반면, 맞춤형치료물 (29.4%p), 치과용의료기기 (30.6%p), 인체이식의료기기 (30.6%p), 디자인서비스 (30.6%p) 등은기술수준상승폭이여타분야보다낮을것으로분석되었다. - 26 -

기술수준상승폭이높은분야의경우현재 3D프린팅을응용하는기술수준이낮기는하나우리나라의높은제조업기술력이뒷받침되어향후발전잠재력이크기때문이다. 그러나상승폭이낮은분야에서는핵심기술이취약하여발전여력이없거나 ( 맞춤형치료물등 ), 기술이성숙하여발전여지가크지않기 ( 치과용의료기기등 ) 때문으로보인다. < 그림 1-Ⅱ-13> 국내 3D 프린팅분야별기술수준변화폭비교 단위 : %p 주 : 미국 =100 으로했을때 2015 2025 년동안우리나라의분야별기술력상승폭 - 27 -

< 그림 1-Ⅱ-14> 국내 3D 프린팅활용분야별기술수준변화폭비교 단위 : %p (2) 국내 3D 프린팅시장전망 현재대비 2025년국내 3D프린팅시장이어느정도성장할것인가에대해서전문가의응답을보면, 10년동안평균 168% 성장할것으로전망되었다. 소재산업이 183% 성장하여가장성장률이높고, 그다음으로 SW(3D모델링 ) 산업이 171%, 후처리및폐기물처리산업 161%, 장비산업 157% 로분석되었다. 세계시장성장전망과비교해보면, 후처리및폐기물처리산업에서는국내외성장률격차가 9%p로거의없는반면, 소재산업과 SW(3D모델링 ) 산업에서는성장률격차가각각 36%p, 32%p로크게나타났다. 이는두산업에서우리나라의경쟁력이취약하여세계시장의성장세를따라가지못하기때문으로풀이할수있다. - 28 -

< 그림 1-Ⅱ-15> 국내외 3D 프린팅분야별시장성장전망 (2025 년 ) 단위 : % - 29 -

Ⅲ 주요산업의 3D 프린팅활용현황및영향전망 1. 주요산업의 3D 프린팅활용현황및제약요인 (1) 주요산업의 3D 프린팅활용현황과전망 1) 주요산업의 3D 프린팅활용현황 본보고서의분석대상인 4개산업에서현재제조공정별로 3D프린팅이활용되고있는비중을보면, 뿌리산업의평균활용비중이 6.8% 로가장높고, 그다음으로의료기기산업 5.8%, 생활용품산업 5.6% 이며, 전자산업이 4.8% 로가장낮은수준인것으로분석되었다. 4개산업중 3D프린팅활용비중이가장높은제조공정은생활용품산업과뿌리산업에서의프로토타입제작으로서각각 13.2%, 13.0% 로나타났다. 마케팅샘플제작 ( 뿌리산업, 11.3%), 부품 / 완제품생산 (10.0%) 에서도 3D프린팅활용비중이여타산업보다높은수준을기록하고있다. < 그림 1-Ⅲ-1> 3D 프린팅활용높은제조공정현황 단위 : % - 30 -

업종별로 3D프린팅활용비중이가장높은제조공정을보면, 뿌리산업은프로토타입제작 (13.0%), 의료기기산업은교육용모형생산 (7.9%), 생활용품산업은프로토타입제작 (13.2%), 전자산업도프로토타입제작 (8.5%) 이다. 이로보건대업종별로비중차이는있으나현재 3D프린팅이가장많이활용되고있는제조공정은프로토타입제작인것으로나타났다. 이와는대조적으로 3D프린팅활용비중이가장낮은제조공정을보면, 뿌리산업의접합 (0.7%), 전자산업의완제품생산 (0.8%) 과부품생산 (1.1%) 인것으로분석되었다. 업종별로는뿌리산업은접합 (0.7%), 의료기기산업은금형제작 (3.8%), 생활용품산업은완제품생산 (1.3%), 전자산업도완제품생산 (0.8%) 이다. 아직까지 3D프린팅은제조공정중에서거의초기단계인프로토타입제작에주로사용되고있고, 마지막단계인완제품제조에는활용되지않고있는것으로나타났다. < 그림 1-Ⅲ-2> 3D 프린팅활용낮은제조공정현황 단위 : % 2) 주요산업의 3D 프린팅활용전망 전자산업은현재 3D 프린팅활용평균비중이 4 개산업중가장낮은 수준이나, 2020 년이후에는여타산업보다높을것으로전망되고있는 바빠른속도로제조공정에 3D 프린팅이도입될것임을시사하고있다. - 31 -

전자산업의 3D프린팅활용평균비중은 2020년 23.5% 에서 2030년 49.9% 로상승할전망이다. 그다음으로의료기기산업이같은기간 18.8% 에서 48.1% 로빠르게상승할전망이다. 이에비해, 생활용품은 11.9% 에서 31.1% 상승에그쳐서 4개산업중 3D프린팅이도입속도가상대적으로느리게진행될것으로전망된다. 뿌리산업도 17.9% 에서 39.3% 로전자산업과의료기기산업에비해 3D프린팅활용이덜활발할것으로전망된다. < 그림 1-Ⅲ-3> 4 개산업의 3D 프린팅활용전망 단위 : % 2030년에 3D프린팅활용비중이높을것으로전망되는제조공정을보면, 의료기기산업의교육용모형생산 (71.8%), 뿌리산업의프로토타입제작 (65.0%), 전자산업의프로토타입제작 (62.5%), 의료기기산업과전자산업의교육용모형생산 (61%) 등으로서 60% 이상이될전망이다. 반면, 2030년에 3D프린팅활용비중이낮을것으로전망되는제조공정은생활용품산업의완제품생산 (18.6%), 뿌리산업의접합 (23.3%), 전자산업의완제품생산 (25.5%), 생활용품의금형제작 (25.8%), 뿌리산업의수냉파이프제작 (26.7%) 로서여전히 30% 미만에머물것으로분석되었다. 이러한분석을통해서보면, 2030년에도 3D프린팅은제조공정중에서프로토타입과모형제작에주로사용되고, 금형제작이나완제품제조에서는여전히활용비중이높지않을것임을알수있다. - 32 -

< 그림 1-Ⅲ-4> 3D 프린팅활용높은제조공정전망 (2030 년 ) 단위 : % < 그림 1-Ⅲ-5> 3D 프린팅활용낮은제조공정전망 (2030 년 ) 단위 : % 2016 2030년동안 4개산업의제조공정별 3D프린팅활용비중의변화폭이가장큰부문은의료기기산업의교육용모형생산 (63.9%p) 이고, 그다음으로전자산업의교육용모형생산 (55.3%p) 과프로토타입제작 (54.0%p), 의료기기산업의모의수술용제품제작 (53.1%p) 순이다. 반면, 3D프린팅활용비중의변화폭이상대적으로낮은부문은생활용품산업의시제품제작 (29.4%p), 프로토타입제작 (30.3%p), 마케팅샘플제작 (32.0%p) 등이다. - 33 -

< 그림 1-Ⅲ-6> 3D 프린팅활용비중상승폭높은제조공정 단위 : %p 주 : 2016 2030 년동안 3D 프린팅활용비중변화폭 (2) 주요산업의 3D 프린팅활용제약요인 앞에서살펴본바와같이현재제조공정에서 3D프린팅을활용하는그리비중은높지않다. 이는 3D프린팅활용을제약하는여러가지요인들이상존하고있기때문이다. 4개산업에서 3D프린팅활용의가장큰제약요인으로는소재의다양성이부족하고복합적으로사용하기어려운점인것으로분석되었다. 그다음으로 3D프린팅속도 ( 낮은생산성과대량생산곤란 ), 고가의 3D프린팅소재가격, 제품에대한허가나표준미흡 ( 의료기기에해당 ), 제품의낮은품질 ( 신뢰도, 내구성, 정밀도등 ) 이주요장애요인으로나타났다. 이러한문제는 3D프린터와소재기술에대한것이므로향후 3D프린팅의활용을촉진하기위해서는기술발전을통해이러한제약요인의해소가필요하다. 이에비해서전력등에너지비용, 저작권침해우려, 신기술도입을거부하는조직문화의문제는크지않은것으로분석되었다. 3D프린팅 - 34 -

소재를용해할때높은온도가필요하여전력소모가많기는하나, 기존의제조방식에비해서에너지비용이불리한것은아니라는인식이다. 또한인터넷을통한 3D프린팅도면의자유로운이동으로인해저작권을침해할것이라는우려가강하게제기되고있으나, 전문가들은제도적장치가마련되어이러한문제점을해소할것으로보고있다. 표 Ⅲ 프린팅활용제약요인 제약요인 점수 소재제약 ( 다양성부족, 복합사용곤란등 ) 4.77 프린팅속도 ( 낮은생산성, 대량생산곤란등 ) 4.43 3D프린팅소재비용 4.28 제반여건 ( 허가문제, 표준미흡등 ) 4.10 제품의낮은품질 ( 신뢰도, 내구성, 정밀도등 ) 4.03 3D프린터장비비용 3.90 전문인력부족 3.67 3D프린터크기제한 3.29 3D프린팅장비유지보수비용 3.28 3D SW/ 프린터의사용어려움 2.80 후처리공정비용 2.68 조직문화 ( 신기술도입거부등 ) 2.60 저작권침해우려 2.50 전력등에너지비용 1.24 주 : 5 점척도 : 장애요인아님 1, 보통 3, 매우큰장애요인 5 금속소재의산업용 3D프린터를사용하는뿌리산업의경우매우고가인 3D프린터장비와소재가격과소재의부족이가장큰제약요인으로분석되었다. 의료기기산업에서는인체에무해한소재부족, 제품에대한허가와표준미흡, 고가의소재가격이주된제약요인으로나타났다. 생활용품산업에서도소재제약, 낮은프린팅속도, 고가의소재가격이주요제약요인으로작용하고있다. 전자산업의경우소재제약, 제품의낮은품질, 낮은프린팅속도, 고가소재가격등이주요제약요인으로분석되었다. - 35 -

표 Ⅲ 산업별 프린팅활용의주된제약요인 산업 제약요인 점수 3D프린터장비비용 5 뿌리 3D프린팅소재비용 5 소재제약 ( 다양성부족, 복합사용곤란등 ) 5 소재제약 ( 다양성부족, 복합사용곤란등 ) 4.43 의료기기 제반여건 ( 허가문제, 표준미흡등 ) 4.1 3D프린팅소재비용 4.05 전문인력부족 4 소재제약 ( 다양성부족, 복합사용곤란등 ) 4.85 생활용품 프린팅속도 ( 낮은생산성, 대량생산곤란등 ) 4.54 3D프린팅소재비용 4.08 전문인력부족 4.08 소재제약 ( 다양성부족, 복합사용곤란등 ) 4.8 전자 제품의낮은품질신뢰도 ( 내구성, 정밀도등 ) 4.8 프린팅속도 ( 낮은생산성, 대량생산곤란등 ) 4.4 3D프린팅소재비용 4 주 : 5 점척도 : 장애요인아님 1, 보통 3, 매우큰장애요인 5 2. 주요산업의 3D 프린팅영향전망 (1) 주요산업의 3D 프린팅활용효과전망 현재의기존절삭가공제조방식과비교하여 3D프린팅을활용함으로서얻게되는생산성측면의경제적효과가향후 10년이후에는어느정도될것인지분석한결과다음과같이나타났다. 가장큰비용절감효과가나타나는분야는시제품제작에소요되는시간과비용으로서 10년후에는절삭가공대비 45% 정도제작시간이단축되고 41% 가량비용이절감될것으로전망된다. 그다음으로는다품종소량생산이 39% 증가하고, 디자인작업시간이 36% 단축되며, 주문형생산량도 34% 증가할것으로전망된다. 이에비해물류 / 유통비용감소 (24%), 제조원가절감 (25%), 재고비용절감 (28%) 효과는상대적으로크지않을것으로분석되었다. - 36 -

< 그림 1-Ⅲ-7> 3D 프린팅활용효과전망 단위 : % 산업별로는산업의특성에따라경제적효과가큰분야가다르게나타났다. 뿌리산업에서는시제품제작시간이 50% 단축되고, 다품종소량생산이 48% 증가하며, 시제품제작비용은 42% 감소함과아울러 3D 프린팅이기존기술의한계를극복하는기술로활용되면서경제적효과가 42% 증가할것으로전망되고있다. 의료기기의경우주문형생산량이 47% 증가하면서가장큰경제적효과를나타낼것으로분석되었으며, 이밖에시제품제작시간이 42% 단축되고, 다품종소량생산이 40% 증가하는등주로생산증가효과가클것으로나타났다. 생활용품산업에서는시제품제작비용이 46% 감소하고시제품제작시간이 43% 단축되며, 주문형생산량도 36% 증가하는등주로비용절감효과가클것으로전망되었다. 전자산업에서는시제품제작시간과디자인작업시간이각각 42%, 40% 단축되고, 시제품제작비용도 38% 감소하는등주로작업시간단축효과가클것으로분석되었다. - 37 -

표 Ⅲ 산업별주요 프린팅활용효과 산업 제조공정분야 효과 (%) 시제품제작시간단축 50.0 뿌리 다품종소량생산증가 48.3 시제품제작비용감소 41.7 기존기술의한계극복에따른경제적효과 41.7 주문형생산량증가 47.0 의료기기 시제품제작시간단축 42.1 다품종소량생산증가 40.3 시제품제작비용감소 45.8 생활용품 시제품제작시간단축 43.3 주문형생산량증가 35.8 시제품제작시간단축 42.3 전자 디자인작업시간감소 40.3 시제품제작비용감소 38.0 (2) 주요산업의가치사슬에미치는 3D 프린팅영향전망 3D프린팅활용이확대되면산업의가치사슬이변화할것으로전망된다. 현재수준보다 3D프린팅활용비중이높아지는향후 10년이후각가치사슬, 즉연구개발, 디자인, 소재와부품조달, 생산방식, 설비투자비용, 생산기지, 재고, 물류, 유통, AS구조가어떻게변화할것인지에대해전망해보고자한다. 1) 연구개발 디자인 생산방식 현재의가치사슬구조를기준으로향후 10년후에는인하우스가매우증가 1, 현상유지 5, 아웃소싱이매우증가 9의 9점척도로평가한결과다음과같이전망되었다. 연구개발은 4개산업평균은 3.5점으로인하우스비중이지금보다약간상승할것으로분석되었다. 의료기기산업이여타산업보다인하우스증가가능성이더크고, 그다음으로뿌리산업, 생활용품산업, 전자산업순으로나타났다. 디자인의경우 4개산업평균은 5.8로서연구개발과는달리아웃소싱이다소증가할것으로분석되었다. 뿌리산업에서아읏소싱이크게증 - 38 -

가할전망이며, 그다음으로생활용품산업과의료기기산업에서아웃소싱이다소증가할것으로분석되었다. 이에비해전자산업은여타산업과달리오히려인하우스비중이더높아질것으로나타났다. 생산방식에있어서는 4개산업평균이 4.7로서현재와거의유사한구조가유지될것으로분석되었다. 의료기기산업에서는인하우스생산이다소증가하고, 전자산업과생활용품산업에서는생산방식이거의변화하지않을것으로전망되었다. < 그림 1-Ⅲ-8> 3D 프린팅활용에따른연구개발 디자인 생산방식변화 (2025 년 ) 2) 소재와부품조달비중 현재의가치사슬구조를기준으로향후 10년후에기존제품비중이매우증가 1, 현상유지 5, 3D용제품비중이매우증가 9의 9점척도로평가한결과다음과같이전망되었다. 소재의조달면에서보면, 4개산업의평균이 7.7로서 10년후에는 3D프린팅소재의사용이대폭증가할것으로전망되었다. 뿌리산업에서 3D프린팅소재의사용이가장빠르게증가하고, 그다음으로전자산업, 생활용품산업, 의료기기산업의순으로나타났다. 부품조달의경우, 4개산업의평균이 7.3으로서소재보다는증가정도가다소낮으나, 10년후에는 3D프린팅으로제작한부품사용이크 - 39 -

게증가할것으로전망되었다. 뿌리산업에서 3D프린팅제조부품의사용이가장빠르게증가하고, 그다음으로전자산업과생활용품산업은같은수준으로증가하며의료기기산업에서의증가가상대적으로낮을것으로분석되었다. < 그림 1-Ⅲ-9> 3D 프린팅활용에따른소재 부품조달중변화 (2025 년 ) 3) 설비투자와생산기지및재고구조 생산기지의경우뿌리산업을제외한 3개산업의평균이 4.6으로서현재와거의유사한구조가유지될것으로분석되었다. 전자산업에서해외공장의국내이전가능성이다소있으나, 의료기기와생활용품은생산기지이전이거의없을것으로나타났다. 설비투자에있어서는 4개산업의평균이 5.3으로서현재와거의유사한비용구조가유지될것으로분석되었다. 뿌리산업에서설비투자비용이여타산업보다는미미하나마다소절감될가능성이있다. 그러나여타산업에서는초기 3D프린팅설비도입으로인한비용증가가기존설비투자비감소를상회하기때문에설비투자비용절감효과가거의없을것으로전망되고있다. 재고면에서는 4개산업의평균이 2.8로현재보다는재고가감소하면서재고비용도절감될것으로분석되었다. 특히뿌리산업에서보유해야할재고량이크게줄어들면서재고비용절감효과가여타산업보다크게나타날전망이다. 의료기기와생활용품에서도재고비용절감효과가나타나며, 전자산업에서는상대적으로재고비용절감효과가크지않을전망이다. - 40 -

< 그림 1-Ⅲ-10> 3D 프린팅활용에따른설비투자비용 생산기지 재고구조 변화 (2025 년 ) 4) 물류 유통 AS 구조 물류구조면에서는뿌리산업을제외한 3개산업의평균이 3.7로서비용이절감되는방향으로변화할전망이다. 3개산업은점수가 3.6 3.7 로차이가없다. 이는 3개산업의물류구조가유사하기때문에 3D프린팅활용에따른변화모습또한비슷하게나타날것으로전망된다. 유통구조의경우뿌리산업을제외한 3개산업의평균이 6으로서유통채널이현재보다는다소증가할전망이다. 의료기기산업과전자산업의유통채널은유사한수준으로증가하고, 생활용품에서는상대적으로증가수준이낮을전망이다. AS구조면에서는 4개산업의평균이 3.8로서현재보다비용이절감되는방향으로변화할전망이다. 뿌리산업에서 AS비용이큰폭으로감소할가능성이크고, 의료기기와생활용품에서는다소감소할전망이다. 그러나전자산업의경우현재와ㅂ슷하거나다소증가할것으로분석되었다. - 41 -

< 그림 1-Ⅲ-11> 3D 프린팅활용에따른물류 유통 AS 구조변화 (2025 년 ) (3) 주요산업의경쟁력에미치는 3D 프린팅영향전망 3D프린팅제조방식을도입한기업과미도입기업간향후 10년후경쟁력이어떻게변화할것인가에대해조사한결과, 4개산업평균도입기업의경쟁력이미도입기업보다 26.4% 높아질것으로전망되었다. 의료기기산업에서경쟁력격차가 30.5% 로가장크게나타나고, 그다음으로뿌리산업 28.7%, 전자산업 25.1%, 생활용품산업 21.1% 순이다. 경쟁력격차가가장크게나타날것으로보이는분야는시장변화대응력으로서 3D프린팅도입기업이미도입기업에비해 35.7% 정도강한경쟁력을확보할것으로분석되었다. 이는 3D프린팅제조방식을통해소비자의니즈나시장트랜드변화를신속하게디자인이나기능에반영할수있기때문이다. 그다음으로경쟁력격차가클것으로전망되는분야는기술혁신역량 (32.2%), 마케팅역량 (30.0%), 브랜드가치 (27.8%) 기능 / 성능향상 (26.1%) 등으로나타났다. 그러나원가절감 (19.7%) 이나품질향상 (22.6%) 은상대적으로경쟁력격차가그리크지않을것으로분석되었다. 이는아직까지는 3D프린팅소재와장비가격이매우고가인점과품질수준이기존제조방식에비해낮기때문이다. - 42 -

< 그림 1-Ⅲ-12> 3D 프린팅활용에따른산업별경쟁력변화 (2025 년 ) 단위 : % < 그림 1-Ⅲ-13> 3D 프린팅활용에따른분야별경쟁력변화 (2025 년 ) 단위 : % 뿌리산업에서는시장변화대응력, 기술혁신역량, 브랜드가치, 마케팅역량에서경쟁력격차가 30% 이상발생할전망되었다. 의료기기산업의경우시장변화대응력, 기술혁신역량, 마케팅역량, 생산성향상에서경쟁력격차가 30% 이상벌어질것으로분석되었다. 생활용품산업에서는여타산업에비해경쟁력격차폭이 30% 미만으로상대적으로낮은편으로서, 시장변화대응력, 기술혁신역량, 마케팅역량에서 25% 정도경쟁력격차가발생할것으로전망되었다. 전자산업의경우시장변화대응력과기술혁신역량에서 30% 이상경쟁력이더강화될것으로나타났다. - 43 -

표 Ⅲ 산업별 프린팅활용에따른주요경쟁력변화 년 산업 분야 경쟁력변화율 (%) 시장변화대응력 38.3 뿌리 기술혁신역량 35.0 브랜드가치 31.7 마케팅역량 31.7 시장변화대응력 38.3 의료기기 기술혁신역량 35.5 마케팅역량 33.6 생산성향상 30.4 시장변화대응력 27.7 생활용품 기술혁신역량 25.2 마케팅역량 25.2 시장변화대응력 38.3 전자 기술혁신역량 33.0 마케팅역량 29.5 브랜드가치 28.8 (4) 산업구조에미치는 3D 프린팅영향전망 3D프린팅제조방식이활용되면새로운업종이생겨나고, 다른한편으로는사라지는업종이나타날것이며, 이에따라고용창출분야와퇴출분야가발생하면서산업구조가변화할것으로전망된다. 향후 10년후고용이창출될가능성이큰분야와아울러퇴출가능성이큰분야에대해 9점척도로평가한결과, 전문3D프린팅서비스업 (8.4), 3D프린팅소재제조업 (8.3), 3D프린팅 SW개발 (8.1), 3D프린팅장비전문인력 (8.1), 3D프린팅용컨텐츠제작업 (8.1) 등에서상대적으로큰폭의고용창출이이루어질것으로분석되었다. 또한 3D프린팅장비제조 (8.0), 3D프린팅용 CAD개발업 (7.9), 1인제조기업 (7.8), 3D프린팅 AS(7.8), 3D프린팅중개업 (7.8), 디자인인력 (7.7) 후처리공정 (7.2) 등에서도상당한고용창출이발생할것으로전망되었다. 한편, 연구개발인력, 마케팅인력, 택배 물류인력등은현재의고용수준을유지할것으로분석되었다. 반면, 조립인력, 창고 보관, 숙련노동자, 기존의소재와부품제조업, 금형 주조업등에서는고용이축소할것으로분석되었다. - 44 -

< 그림 1-Ⅲ-14> 3D 프린팅활용에따른고용증가 / 감소가능성 (2025 년 ) 주 : 9 점척도로서대폭퇴출 1, 소폭퇴출 3, 현상유지 5, 소폭창출 7, 대폭창출 9 산업별로증감폭에대한차이는있으나고용이증가하거나감소하는분야는거의유사한방향을보이고있다. 의료기기산업에서는전문 3D프린팅서비스를비롯하여 3D프린팅소재등 7개분야에서고용창출이기대되고있다. 전자산업의경우의료기기산업과유사한모습을보이는가운데고용창출이가능한분야가 1인제조기업등 10개분야로많다. 그러나생활용품산업에서는상대적으로고용창출이가능할것으로전망되는 3D프린팅컨텐츠, 3D프린팅소재, 전문 3D프린팅서비스, 3D 프린팅 SW 등 4개에불과하고, 창출폭도의료기기산업과전자산업에비해크지않을것으로분석되었다. - 45 -

< 그림 1-Ⅲ-15> 3D 프린팅활용에따른산업별고용창출변화 (2025 년 ) - 46 -

Ⅳ 3D 프린팅활성화를위한정책방향 1. 3D 프린팅문제점과정책수요 (1) 3D 프린팅정책의문제점 첫째, 수요산업과재료의특성을고려한정책이미흡하다. 3D프린팅은수요산업과재료별로활용하는분야가다르기때문에정책도이러한특성을반영하여차별화되어야한다. 또한, 3D프린팅시장은재료별로선진국과의기술격차와처한상황이상이하다. 그러나현재 D프린팅관련정책은이러한특성과시장의차이를고려하지않고획일적으로입안되어추진되고있다. 둘째, 국내 3D프린팅산업에대한제도적기반이취약하다. 3D프린팅에대한아이디어나소프트웨어에대한특허출원등지적재산권에대한보호정책이미흡하다. 또한전체국민들을대상으로한대중인지도확산에대한정부차원의노력이부족하다. 셋째, 국내 3D프린팅장비업체의실정을도외시한 3D프린팅활성화정책으로인해오히려국내 3D프린팅중소기업의경쟁력을약화시키고있다. 3D프린팅보급지원사업 ( 중기청의 3D프린팅테크숍구축지원사업, 산업부의보급지원사업등 ) 을통해저가외산장비중심으로보급이진행되고있어서경쟁력이취약한국내기업은기회확보에애로를겪고있다. 이때문에국내 3D프린팅사업체 1세대인관련기업들이수요처를확보하지못하고경쟁력을상실하면서사업영위는물론새로운기술개발로이어지지못하고있다. 현재상황대로흘러가면경쟁력이없는국내기업들이고사하면서장비, 소재, S/W 등모든분야가해외기업에종속될수있다. 더욱이정부지원 R&D 과제의경우에도정부출연연구소및대학위주로지원되고있어, 실제제품개발과는거리가먼연구가진행되고있다. 넷째, 테크노파크나연구기관등에보급하여구축한장비의활용방식이비효율적이다. 공공기관에구축된 3D프린팅장비대부분이시제품출력에국한되어활용되고있으며, 후처리장비와전문인력부족등으 - 47 -

로유휴설비화할가능성이있다. 또한수백만원이소요되는 3D로모델링한설계에대해서는지원이거의이루어지지않고있어서예비창업자와영세중소기업들은아이디어를제품으로연계하는데애로를겪고있다. 실제로창조경제센터내의 3D 프린터활용이미흡한것도제대로된작품을만들수있는시스템이구축되어있지않기때문이다. 다섯째, 3D프린팅전문인력양성체계가미흡하다. 현재 3D프린팅교육은체험위주의일반사용자교육중심이며, 고급교육과정도기껏해야 10시간미만에그치고있다. 3D프린팅을활용하거나지도할교육및컨설팅인력부족하고인력양성체계가미흡하다. 특히모델링, 데이터검증, 장비관리등제조현장에투입되어야할전문인력이매우부족한실정이다. 3D프린팅전문인력이많이배출되어야기술저변이확대되고이를바탕으로창업도활성화될수있다. 여섯째, 정부지원정책이장기적인목표와계획보다는단기적시각에서이루어지고있다. 최근정부정책과지원사업은 3D프린팅 VR AI 등이슈에따라변경되고있다. 이러한정책변경으로인해업체들은장기적인투자계획을세우거나, 정부지원을받는것에어려움을겪고있다. 특히대부분의소규모벤처기업들은정부 R&D 사업을수주하고지원금을받아기술을개발하고사업화하는경우가많은데, 정부지원정책이갑자기변하게되면사업계획에차질이생길수밖에없는것이다. 3D 프린팅기술은단기간에확대적용하기에는아직기술적완성도가부족한상황이다. 국내기술력은선진국에비하여낮은수준인데이를고려하지않고장비 / 소재 / 디자인등분야에서사업화에너무높은비중을두고단기개발로추진되고있다. 따라서단기간의성과도중요하지만장기적인지원정책하에기술경쟁력확보를위한기술개발정책추진및지원이필요하다. 일곱째, 3D프린팅담당부처와지원기관이분산되어있어서효율적인지원이이루어지지못하고있다. 3D프린팅산업정책의주체가산업통상자원부와미래창조과학부로이원화되어있다. 산업통상자원부는 3D 프린팅재료와장비를담당하고, 미래창조과학부는일부 3D프린팅장비와소프트웨어를맡고있다. 두부처의사업영역이다르다보니기업이필요한부분을요소별로채워주지못하는경우가발생한다. 또한다수 - 48 -

의지원기관과분야에분산적으로투자를진행하고있다. 그결과동일한종류의 3D프린팅시스템을여러곳에서동시에보유하는반면, 연구개발이나사업화에필요한고가의장비는정작자금부족으로확보가어려워서충분한기능을갖춘지원기관이부족한실정이다. 지방정부에서도 3D프린팅장비보급을지원하고있으나, 지원금규모가충분하지않아서시제품제작지원이나체험중심의교육에그치고있다. 여덟째, 3D프린팅시장창출에대한정책이미흡하다. 3D프린팅관련업체의새로운사업모델발굴에대한지원이미흡하고, 초기시장창출에대한정부지원도부족하다. 또한시장활성화에필요한 3D프린팅콘텐츠제작과이를제공할수있는장 ( 場 ) 이부재하다. (2) 3D 프린팅활성화관련정책수요 3D프린팅제조방식도입을촉진하기위해서필요한정책에대한우선순위를조사한결과다음과같이나타났다. 가장시급한정책은 3D프린팅소재개발지원 이고그다음으로 3D프린팅용 CAD/SW 개뱔지원, 3D프린팅관련연구개발지원, 3D프린팅장비개발지원, 시장형성을위한표준제정 의순으로분석되었다. 이러한정책순위는 3D프린팅활성화를제약하는요인과궤를같이한다. 앞에서살펴본바와같이 3D프린팅활성화에대한가장큰제약요인은소재문제와가격, 3D프린터문제, 그리고이로인한제품의낮은품질등이다. 산업별 3D프린팅활성화정책의우선순위는 3D프린팅이활용되는분야가상이한특성으로인해다소다르게나타나고있다. 뿌리산업, 생활용품산업, 전자산업에서는 3D프린팅소재개발지원 이정책 1순위이나, 의료기기산업에서는 3D프린팅관련연구개발지원 이 1순위로평가되었다. 3D프린팅장비개발지원 은여타산업에서는중요한정책으로제시되었으나, 의료기기산업에서는중요성이상대적으로높지않다. 또한의료기기산업과생활용품산업에서는 전문기술인력양성 이우선정책으로제시된반면, 뿌리산업과전자산업에서는중요성이낮다. - 49 -

< 그림 1-Ⅳ-1> 3D 프린팅활용촉진을위한정책우선순위 자료 : 산업연구원, 전문가심층면담, 2016.11. 주 : 5 점척도로서불필요 1, 보통 3, 매우필요 5 표 Ⅳ 산업별 프린팅활성화정책우선순위 산업 정책내용 점수 3D프린팅소재개발지원 5 뿌리 3D프린팅장비개발지원 5 R&D자금지원 4.67 R&D자금지원 4.48 의료기기 전문기술인력양성 4.33 3D CAD/SW 개발지원 4.29 3D프린팅소재개발지원 4.62 생활용품 3D프린팅장비개발지원 4.46 전문기술인력양성 4.31 3D프린팅소재개발지원 4.3 전자 3D CAD/SW 개발지원 4.3 3D프린팅장비개발지원 4.1-50 -

2. 정책방향과과제 (1) 기본방향 정부는 3D 프린팅산업육성을위해서 3D 프린팅산업진흥법 을 2015 년 12 월에제정하고 2016 년 12 월 23 일부터시행에들어갔다. 이에 따라 3D 프린팅산업육성을위한전담기관을지정하여운영하고, 전문 인력양성, 기술개발및표준화를추진하게된다. 관련기술에대한 품질인증과인증기관을지정하고창업활동지원을위한종합지원센터 도운영한다. 아울러이용자보호를위한불법물품제조에관한지침 이마련되고안전교육의무화등도마련될예정이다. 범부처차원의 3D 프린팅산업진흥기본계획을수립하여추진하게된다. 또한, 정부는 2014 년 12 월에 3D 프린팅전략기술로드맵 을마련하여 10 대핵심 활용분야와 15 대전략기술을선정하고로드맵을제시하였다. 3D 프린팅에대한기술개발지원은산업통상자원부, 미래창조과학부, 보건복지부등을중심으로추진되고있다. 3D 프린팅기반첨단융복합 의료기기기술개발과제 6), 사업화촉진과연계한전략적연구개발사업, 3D 프린팅재료연구개발사업등이있다. 중소기업의기술상용화를지원하기위한 3D 프린팅상용화 창업지 원사업도지방정부와테크노파크등의지원기관에서시행하고있다. 미래창조과학부와산업통상자원부는각각전국거점별로설립한창조 경제혁신센터와제조혁신지원센터 7) 를통해 3D 프린팅장비를설치하고 3D 프린팅시제품제작과기술상담등을지원하고있다. 또한산업통상 자원부는산업단지공단을대상으로하는 3D 프린팅이동형공장 ( 모바일 펙토리 ) 을운영하고있다. 그러나 3D 프린팅산업진흥법의경우세제나금융지원, 인력지원등 기업들에게실질적인도움이되는지원책이제외되어있는반면, 사업 자신고제도와서비스안전교육의무화, 이용자보호지침등중소기업 6) 보건복지부와미래창조과학부및식약처가공동추진하고있는과제로서 2017 21 년간정부 244 억원, 민간매칭 130 억원, 총 374 억원투입 7) 권역별 6 개센터로서지역별중점지원분야를특화, 시흥 ( 주력및신산업 ), 대전 ( 국방, 정보통신기술 ), 창원 ( 엔지니어링플랜트 ), 구미 ( 스마트금형 ), 강릉 ( 산업용비철금속부품 ), 익산 ( 경량소재부품 ) - 51 -

들에게규제로작용할수있는내용이포함되어있다. 이로인해중소기업들은동법이지원보다는규제적특성이더강한측면이있는것으로우려하고있다. 또한, 3D프린팅에대한기술개발투자와상용화지원투자를통한정부의노력에도불구하고국내 3D프린팅산업은가시적인성과가기대만큼나타나지않고있으며, 성장도매우더딘실정이다. 이는앞에서제시한여러가지문제점들이복합적으로작용하고있기때문이다. 이러한상황들을고려할때우리나라 3D프린팅의활성화를위한정책방향은첫째, 기업들이현장에서 3D프린팅활용에필요한기본데이터를수집하고축적하는시스템을구축하는것이다. 둘째, 공급사이드의 3D프린팅기술과수요산업이효과적으로연계되어시장창출이가능하도록 3D프린팅관련연구개발효율화를추진하는것이다. 셋째, 우리나라의 3D프린팅기술력을바탕으로 3D프린팅을활용하여경쟁우위를확보할수있는분야에대해서선택과집중하는방식으로투자지원우선대상을선정하는것이필요하다. 넷째, 기업들이 3D프린팅활용에있어서겪고있는전문인력확보애로를해소하기위해서유망수요산업과 3D프린팅지식을융합한전문기술인력양성을추진해야한다. 다섯째, 3D프린팅활용을촉진하기위한다학제적협력 ( 생산공정전문가, 소재전문가, 소프트웨어전문가, 수요산업별전문가 ) 을지원하는프로그램이필요하다. (2) 세부과제 1) 3D 프린팅활용에필요한데이터수집및공유시스템구축 3D프린팅재료에는금속, 플라스틱, 세라믹등매우다양한소재들이사용되고있다. 그런데기존절삭가공방식에서사용하고소재들은오랜기간시행착오를거치면서발전해왔기때문에소재물성에대한데이터들이축적되어있는반면, 3D프린팅소재의물성에대해서는데이 - 52 -

터들이매우미흡한실정이다. 그러므로 3D프린팅소재별물성, 공정적용과정에서발생하는애로및장애사항, 환경오염수준차이, 품질안정성등다양한변수에대해전통제조방식과비교분석한데이터의축적이이루어져야한다. 이러한정보가축적되어야 3D프린팅이본격적으로활용됨에따라발생할수있는다양한변수나문제에대응할수있는노하우를확보할수있다. 2) 3D 프린팅활용가능한공정및수요산업발굴하여지원 뿌리기업이기존의제조공정을 3D프린팅공정으로교체하려는수요를조사하고평가하여지원대상과제를선정하고지원하는사업이필요하다. 이를통해서뿌리기업의생산공정개선이촉진될수있다. 또한수요기업이 3D프린팅으로기존공정을대체 보완하거나 3D프린팅으로제품을생산할경우 3D프린팅적용에대한경제적타당성을평가하여지원해주는사업이필요하다. 이러한과정을통해서 3D프린팅활용이가능한공정을발굴하거나공정개선과제품생산에필요한기술개발과제를발굴할수있다. 3) 3D 프린팅활용에대한컨설팅지원 기업들이 3D프린팅활용에소극적인이유는 3D프린팅기술이아직부족한면이가장큰점이나, 3D프린팅도입으로얻을수있는이득과리스크에대해잘알지못하는점도한요인이다. 즉 3D프린팅도입에따른기대이익과손실에대한전망이불확실하기때문에투자에나설수없는것이다. 그러므로기업들로하여금 3D프린팅활용에대한불확실성을제거하고적극투자할수있도록정부차원에서 3D프린팅활용과관련한컨설팅을지원할필요가있다. 4) 산업특성을반영한소재와장비개발지원 - 53 -

3D프린팅장비는소재와연계되어일체형으로개발되고있다. 그러므로수요산업의특성을반영하여소재와장비개발이추진되어야한다. 뿌리산업에서는기존금형주조를대체할수있는금속소재와장비개발이필요하다. 의료기기산업에서는생체안정성, 생체적합성, 부작용최소화, 내구성, 내부식성, 내마모성등을갖춘소재개발이요구된다. 그러므로이러한특성을갖춘소재개발중심의기술개발이필요하다. 생활용품산업의경우플라스틱등비교적저가소재와장비개발이필요하다. 전자산업의경우 3D프린팅에활용될수있는금속소재, 그래핀, 탄소나노튜브의개발과다양한소재에따른정교한인쇄기술의개발이필요하다. 5) 유망분야를선택하여집중적연구개발지원 3D프린팅을활용하는수요산업중에서 3D프린팅의활용가능성과산업자체의발전가능성을고려하여선택과집중의연구개발지원이필요하다. 이러한유망분야로는의료기기를들수있다. 그중에서도바이오프린팅이발전가능성이매우높다. 바이오프린팅은바이오기술과 3D프린팅기술이융합된신산업으로서시장창출단계에있다. 그러므로아직뚜렷한주도자가없는상황이며, 높은바이오기술을보유하고있는우리나라에좋은기회가될수있다. 미국과 EU에서는바이오프린팅시장을선점하기위해서막대한연구개발비를투입하고있다. 우리도초기시장을확보하기위해서바이오프린팅에대한 R&D지원확대가필요하다. 6) 3D 프린팅제품화에대한지원 수요산업에서 3D프린팅활용을촉진하기위해서는연구결과를제품으로연계하는과정에대한지원이필요하다. 이는바로 3D프린팅제품발굴과직결되는문제이다. 그러므로 3D프린팅을활용한제품개발지원을확대해야한다. 지원대상과제는 bottom-up방식으로발굴하고개발주체는제조업체 + 3D프린팅업체의컨소시엄으로수행하도록한다. - 54 -

7) 수요산업및 3D 프린팅지식을융합한전문기술인력양성 제품을 3D프린팅으로제조하기위해서는 3D프린팅에대한전문지식과해당제품에대한전문지식이겸비된융합형전문기술인력이필요하다. 향후 3D프린팅제품수요가증가될수록품목별로전문지식을갖춘전문기술인력의수요도늘어날것이다. 여기에는 3D프린팅소프트웨어지식을바탕으로제품제작에필요한데이터를전환 조작할수있는전문가, 해당제품용 3D프린터엔지니어, 해당제품용 3D프린팅재료개발자등이포함된다. 그러므로 3D프린팅산업에필요한인력및기술수준에대한분석, 현재의인력공급현황분석, 관련학과파악, 기존인력훈련프로그램등을검토하여인적자원지원방안을수립해야한다. 정부는이러한전문인력양성교육을촉진하기위해서 3D프린팅장비를도입하는교육기관에대해자금지원을할필요가있다. 8) 다학제협력체제구축지원 3D프린팅제품개발이활성화되기위해서는두가지측면의공동협력체제구축이필요하다. 첫째, 제품제조및개발과관련하여제품의물성및구현방식을위한협력체제로서제품전문가 ( 엔지니어, 디자이너 ), 3D프린팅소프트웨어전문가, 3D프린팅소재전문가, 3D프린팅장비전문가간협력이중요하다. 둘째, 산업계 대학 연구소 정부간긴밀한협력체제구축이중요하다. 이는산업계에서는수요자니즈파악, 학계와연구계에서는기술개발과이론적근거제공으로제품허가와표준문제해결, 정부는제품허가등의과정에서상호협력이필요하기때문이다. 9) 3D 프린팅중소기업육성 3D 프린팅을활용한제품, 장비, 소프트웨어, 소재, 서비스개발을지 원할펀드를조성하여 3D 프린팅중소기업을지원해야한다. 미국의경 - 55 -

우 Autodesk가스파크투자펀드 1억달러를조성하여 3D프린팅경연을통해우승한소기업에게상금을지원하고있다. 또한 3D프린팅보급사업에있어서외산프린터가경쟁력이있다는이유로구입하기보다는국내 3D프린팅기업제품을우선구매하는정책이필요하다. 한편, 기획재정부가 2016년 7월에발표한신사업연구개발세액공제제도는국내기업과외국기업에일괄적으로적용하고있다. 이는매출액대비신성장산업연구개발투자가많을수록공제율이높아지는제도로서영세한국내기업보다글로벌해외기업들이상대적으로더높은혜택을받는것이다. 이를보완하기위해서는해외업체가국내기업과공동으로추진하는기술개발에대해우선지원하는것이필요하다. 이를통해국내기업에게기술을이전하도록하여국내기업의기술력제고에기여할수있다. 10) 3D 프린팅제품관련제도개선 의료기기산업의경우 3D프린팅제품활성화의관건은 3D프린팅의료기기의허가및인증여부와의료보험대상등재여부이다. 3D프린팅의료기기로인증받기위해필요한제품가이드라인제정에장시간소요되어신제품을신속하게현장에투입하는데애로요인으로작용하고있다. 그러므로미국과같은혁신경로시스템운영으로 3D프린팅신의료기기평가시간을대폭단축하여시장에신속히출시할수있도록해야한다. 또한허가받은 3D프린팅의료기기를의료보험대상으로신속히등재해야한다. 의료보험대상이아니면너무고가이기때문에병원에서환자에게 3D프린팅의료기기를사용할수없다. 현재허가받은 3D프린팅의료기기들도대부분보험급여대상이아니기때문에현장에서의활용도가높지않다. 그러므로인허가를획득한 3D프린팅의료기기는신속한평가를거쳐서보험급여대상으로등재하도록하는것이필요하다. - 56 -

제 2 부산업편 Ⅰ. 뿌리산업 1. 산업의범위와가치사슬 (1) 뿌리산업의정의및범위 뿌리산업은주조, 금형, 용접, 열처리, 표면처리및소성가공등을통해소재를부품으로, 부품을완제품으로생산하는기초공정산업을의미한다. 8) 이중주조, 금형, 용접과소성가공분야는제품의형상을제조하는공정으로분류되며, 열처리와표면처리분야는소재에특수한기능혹을물성을부여하는공정으로분류된다. < 표 2-Ⅰ-1> 뿌리산업분야및정의 구분분야정의 제품의형상을제조소재에특수한기능 물성부여 주조금형용접소성가공열처리표면처리 금속을녹여형틀에부어일정한형태의부품및소 재를만드는공정 동일한정밀부품의대량생산을위해특성형틀을 설계 가공하는공정 2 개이상의소재에열이나힘을가해서로접합하는공정 금속원재료에단조, 압연, 압출, 프레스가공을통해 3 차원자유형상, 봉, 관, 판재부품을만드는공정 열을가하거나냉각하여균질하고미세한금속조직을 만들어더욱단단하고균질한금속소재를만드는공정 소재의부식방지및표면경화등의새로운기능 부여를위해표면에특수처리를하는공정 자료 : 뿌리산업진흥과첨단화에관한법률시행령제 2 조별표 1, 뿌리산업기 본계획수립연구회 (2012) 8) 뿌리산업진흥과첨단화에관한법률제 2 조 - 57 -

뿌리산업에대한범위는 뿌리산업진흥과첨단화에관한법률시행령 제 조에한국표준산업분류 에의거하여규정되어있다 법률에서규정한 대뿌리산업은각각 뿌리기술활용업종 과 뿌리기술에활용되는장비제조업 으로구분되며 세부적으로총 개제조업종과장비제조업종이포함되어있다 (2) 뿌리산업의가치사슬 뿌리산업은제조업가치사슬에서매우중요한기반을제공한다 뿌리산업은제조업가치사슬에서철강, 화학등의전통적인소재산업과자동차, 조선, 항공및 IT 등의수요산업사이에위치하면서, 소비자가접하는최종품질과경쟁력을좌우하는핵심적인생산기반기술을담당하는산업이라할수있다. 9) < 그림 2-Ⅰ-1> 뿌리산업흐름도 철강소재 비철소재 고분자 주조용접소성가공열처리표면처리금형 수송기기부품모바일부품 IT 부품에너지부품환경부품 소재산업 뿌리산업 ( 제조기반기술산업 ) 수요산업 자료 : 지식경제부 (2011), 대한민국산업기술비전 2020 9) 자동차의경우뿌리기술적용부품비중이 90% 에육박하며, 선박의경우전체건조비용에서용접비용이 35% 를차지한다. ( 뿌리산업기본계획수립연구회, 2012) - 58 -

< 표 2-Ⅰ-2> 주요산업에뿌리산업적용사례 수요산업적용부품적용된뿌리기술 자동차산업 조선산업 IT 산업 엔진블럭휠차체선체엔진모듈부품메인보드 주조, 열처리등주조, 표면처리등금형, 소성가공, 용접등용접, 표면처리등주조, 소성가공등금형, 소성가공등표면처리, 용접 ( 접합 ) 등 2. 3D 프린팅영향분석 (1) 3D 프린팅활용현황및전망 부문별활용현황 모든생산활동의제조기반인뿌리산업은그동안위험하고열악한 작업환경으로인해기피산업으로인식되어왔다 그러나최근제조업 의패러다임변화에부응하기위한역량강화의핵심으로뿌리산업의 중요성이인식되면서다시금부각되고있다 지금까지의뿌리산업은 양질의경쟁력있는제품을대량으로싸게만드는데초점을맞추었다 그러나이제는다양한고객의수요를적기에충족하기위한유연한생산공정을적용할수있도록뿌리기술은진화를요구받고있다 이러한측면에서최근제조업전반에걸쳐공정혁신을주도하고있는 프린팅은뿌리산업이안고있는본질적인문제를보완 해결할수있는단초를제공한다 프린팅은절삭을기본으로형상을제작하는전통적생산방식인절 삭가공 과대조적인생산방식을적용한다 즉 자르는것대신재료를쌓아서형상을제조하는생산방식을적용 하는데 이러한측면에서 프린팅은첨삭가공혹은적층가공 이라고도불린다 사실재료를적층하여제품 형상을제작하는방식은새로운것은아니다 이미 여년전부터쾌 - 59 -

속조형법 이라는방식으로시제품제작에광범위하게사용되었는데 최근 프린터에적용할수있는소재가다양하게개발되고 적층할수있는기술 예시 점결제등 이빠르게발전하면서단순히시제품의형상을구현하는데에서벗어나부품자체를그대로제조할수있을정도로 프린팅은급속하게진화하고있는상황이다 제조업계특히생산공정과밀접한관계가있는뿌리산업이 프린팅에주목하고있는이유는디자인자유성 저렴한비용 빠른공정시간등기존방식이지닌생산효율성의한계를극복할수있는가능성을 프린팅이보여주고있기때문이다 먼저적층하는방식의부품제작은엔지니어가설계한그대로를만들수있다 반면 기존의부품제작공정은주조 단조 압출등을전제로한언더컷혹은내부중공화를고려한설계가필수적이었으며절삭하는방식의특성상표현할수있는한계가분명했다 특히 사출금형이나다이캐스팅금형에서제품의물리적성질을향상시키는냉각채널을금형표면을따라제조하는것이가능하게되면서균질할물리적성질을갖는제품을제작하는것이가능하다 다른한편으로비용절감도주목할만한효과이다 통상시제품을제작하더라도막대한비용의금형을제작해야하나 프린팅을적용할경우이러한비용을크게절감할수있다 또한고가소재의회수율증가도부가적으로따라오는비용절감효과이다 마지막으로공정간소화즉시간감소효과이다 프린팅의적용으로기존의제작절차는상당부분줄어든다 이에따라제작기간도크게감소한다 현재가장광범위하게 프린팅에쓰이는소재는고분자소재이다 흔히플라스틱으로불리는고분자소재는시제품제작 맞춤형제품제작 완구제작등가장광범위하게사용되고있는소재이다 그러나소재의특성상낮은강도와내열성등으로생산공정을위한구조용부품에는사용되기어렵다는단점이있다 이러한측면에서뿌리산업에적용될수있는소재는금속소재이다 금속소재를활용한 프린팅은뿌리산업 그중특히 주조 와 금형 분야의생산성과작업효율성제고에상당히기여할수있다 사실주조와금형은뿌리산업중가장열악하고위험한환경에노출되어있는분야인데첨단기술인 프린 - 60 -

팅은이들분야에가장큰변화를가져다줄것으로예상된다 이에따라주조와금형산업의고질적문제인인력수급에혁신적변화를가져다줄것으로기대되는것도사실이다 < 그림 2-Ⅰ-2> 기존제작방식과적층가공방식간의차이 현재뿌리산업에서활용되고있는금속소재기반 프린팅은기술적제약에따라아직까지제한적이다 다만 복잡한형상과소량맞춤형특성이강한일부분야 예를들어항공 산업기기및의료기기부품제작과정등에서그활용이점차증가하고있는추세이다 가장대표적으로사용되는분야는금형이다 금형산업은뿌리산업중 프린팅기술이가장효율적으로적용되는분야로서기존제조업방식인금형제작 사출프레스가공 조립및제품제작의생산방식을 설계 프린팅 제품생산으로크게기간을단축한다 김지희 프린팅은최근사출금형분야에서제품의생산성및물리적성질을향상하고제품의변형을최소화하기위한냉각채널제작에광범위하게사용되고있다 냉각채널 은냉각수를금형내에흐르게함으로서제품을균질하게경화시키는데중요한역할을수행한다 그러나기존방식을적용한금형의경우가공방법의제약으로단순한막대형태의냉각채널만가능하였으나 프린팅을적용할경우금형내냉각코어의내부에복잡한형상의냉각채널도제작가능하다 이는냉각수흐름의범위를보다확장하면서이전방식에비해냉각효율및냉각속도차이에의한제품변형을최소화할수있다 강민철 10) 금형은중간재나부품을성형하는방법으로플라스틱사출성형, 금속다이캐스팅, 압연, 앞출, 프레스, 인발등모든가공공정을포함하는생산공정의핵심산업이다. 2015 년기준금형산업수출규모는약 32 억달러수준으로세계에서 2 번째로크다 ( 강민철, 2015). - 61 -

< 그림 2-Ⅰ-3> 기존방식과 프린팅을활용한냉각채널 자료 : 강민철 (2015), 원자료는 www.concept-laser.de 최근에는금속분말을적측가공하는방식중하나인 기법 을이용한쾌속툴링 방식에대한연구가활발히진행되면서이종 異種 재료를혼합한금형개발이가시화되고있다 김지희 이와더불어다이캐스팅금형코어제작에사용한사례가있다 자동차변속기를제작하기위한다이캐스팅금형의코어는복잡한형상으로인해제품의표면이거칠어지고금형이가열되는등의문제가있었다 그러나 프린팅을적용하여금형코어를제작할경우 기존에제작하지못했던복잡한형상을구현함으로서생산성및품질을향상시킬수있다 금형과함께주조산업에도 프린팅은폭넓게사용되고있다 특히사형주조 에사용되는사형몰드 와정밀주조에사용되는왁스패턴 제작에적극적으로활용되고있다 기존의주조방식을적용할때 복잡한내부구조를갖는금속부품을제조하기위해서는많은시간과비용을수반하나 프린팅을적용할경우목형및금형제작없이곧바로사형을제작함으로서비용과시간을크게절약할수있다 11) Direct Metal Laser Sintering 12) 쾌속툴링은 3D 스캐닝데이터로부터바로실물형상을만드는기술이다. 13) 복잡한형상의금속부품을제작하기위해서는내부구조와동일한사형이필요하며, 사형제작을위해서는목형이나금형을제작해야하는데이는많은비용 시간이소요된다. - 62 -

사형주조와마찬가지로정밀주조에서도 프린팅을활용하여기존의공정방식을효율적으로보완할수있다 사형주조와유사하게정밀주조에서도패턴 을제작하는데여기에 프린팅이사용될수있다 기존의정밀주조공정에는제품형상을추출하기위한패턴준비를위해금형몰드를제작해야하지만 프린팅기술을적용함으로서금형몰드제작과정을생략할수있다 예대희 < 그림 2-Ⅰ-4> 기존정밀주조공정과 프린팅을적용한정밀주조공정비교 자료 : 예대희 (2015), 3D 프린팅융합, 제조업지속발전이끈다. 프린팅의뿌리산업부문별활용현황은본보고서에서수행한전문가심층면담결과에도잘나타나있다 현재뿌리산업분야에서 프린팅활용폭이가장높은부분은 시제품 제작 완제품형태의부품제작 그리고 중자및패턴제작 등으로대략 내외의활용정도를보이고있다 이는제조업분야에서기존쾌속조형방식의시제품제작에대한활용도가기본적으로높다는것을의미한다 이와동시에완제품형태의부품제작과지금까지기술적문제로구현하지못했던정밀한주조혹은금형기술을보완하는형태로 프린팅활용도가높아지고있다는것을시사하고있다 반면 아직까지표면처리및후처리 접합 수냉파이프제작을위한 프린팅활용은이제시작단계에접어든것으로평가되었다 14) 사형주조가중대형규모의부품제작에사용된다면, 정밀주조는중소형크기의정밀부품혹은고내열부품을제작할때적용하는공정기술이다. 또한귀금속, 의료기기 ( 치의학용기기등 ) 등초정밀부품을제작할때사용된다. - 63 -

< 그림 2-Ⅰ-5> 뿌리산업의 프린팅활용정도 년기준 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 부문별활용전망 현재까지뿌리산업에적용할수있는금속소재기반 프린팅의한계는분명하다 즉 연속공정및대량생산이필요한부분에대한적용은이제시작단계에접어들었다고할수있다 금형자체제작혹은금형자체를생략하게만드는완제품형태의부품을 프린팅을활용하여곧바로제작하는것은아직까지불완전하고검증되지않은물리적성질로인해그활용폭이제한적이다 그러나공정효율성과제품의품질향상을위해기존금형및주조산업의공정과정을보완하는측면에서는그효과가명확하다 그러나 년경을전후로해서는활용행태가많이변화될것으로예상된다 후처리및표면처리 접합 수냉파이프제작등현재적용되기시작한분야의경우 년을전후로 내외로크게활용도가높아질것으로전망된다 이와함께현재에도그활용도가높은시제품제작 마케팅샘플제작 제품디자인등의활용도는 수준까지크게증가할것으로예상되고있다 특히시제품제작의경우 대중 대정도까지 프린팅을활용하여제작될것으로예상되고있다 상기된전망결과를보면 뿌리산업에서바라보는 프린팅에대한기대는명확하다 즉 현재시점에서전망되는 프린팅기술은뿌리산업전반을변화시키는대체기술은아니라는점이다 그러나지금까지의뿌리기술을진화시키는보완적기술로서의장점은분명하며 이러 - 64 -

한기대가뿌리산업에대한 프린팅영향에대한전망에잘드러나 고있다 금형 사형 제작 중자및패턴제작 등에대한 프린팅 활용전망에이러한기대가잘나타나있다 < 그림 2-Ⅰ-6> 향후뿌리산업의 프린팅활용전망 년기준 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 (2) 3D 프린팅활용효과와제약요인 활용효과 프린팅이뿌리기술에미치는영향을종합적으로살펴보면 가장영향을많이주는부분은시제품제작시간과다품종소량생산과관련한부분이다 반면 디자인작업비용및시간 그리고부품수측면에서는 프린팅의영향이상대적으로낮을것으로예상된다 이와함께시제품제작비용 현존기술한계극복 주문형생산 제조입지 물류비용 제조원가등에서상당한수준의효과가나타나는것으로분석되었다 좀더구체적으로살펴보면 프린팅활용으로 시제품제작시간 과 다품종소량생산 측면에서각각 와 의생산성향상효과가있을것으로조사되었다 반면 디자인작업비용 및 작업시간 은 의효과상승을견인할것으로조사되었는데 이는현재에도디자인작업이 를활용하여광범위하게적용되고있는현실을반영하고 - 65 -

있다 부품수측면에서도 프린팅이제작하는방식을변화하거나보완하는것으로인식하고있음을보여주고있다 전체적으로부품및완제품제조와관련한각부분에있어 프린팅은 이상긍정적생산효과를가져오는것으로조사되었다 < 그림 2-Ⅰ-7> 부분별 프린팅의영향정도 년기준 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 문제점및제약요인 앞서제시한바와같이현재주조및금형등의뿌리산업에 프린팅이적극적으로활용되지않고있는이유는크게 가지측면에서바라볼수있다 첫째는비용측면이다 비용은크게 프린팅장비와소재에대한비용 유지보수비용그리고운용비용으로구분할수있는데 이중가장큰영향을주고있는비용은구입비용이다 즉 아직까지많은수의기업들은 프린터와재료를구입하는데있어서상당한부담을느끼고있는것으로나타났다 반면 유지보수비용에대해서는약간의부담을느끼고있으며구입후운용하는비용에대해서는전혀부담을느끼지않는것으로나타났다 여기에는우리의낮은산업용전력요금체계와기존의완성도높은후처리공정기술을이미완비하고있기때문으로해석된다 - 66 -

< 표 2-Ⅰ-3> 프린팅활용도가낮은이유 1 비용 영향이적음영향이약간있음영향이매우큼 3D 프린터장비비용 3D 프린팅소재비용 3D 프린팅유지 보수비용 전력 ( 에너지 ) 등운용비용 후처리공정비용 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 둘째는 프린팅을활용하여제작한제품에대한낮은신뢰도이다 앞서살펴본바와같이 프린팅은기존의공정기술이구현하지못하는복잡한형상과구조의부품을제조혹은제조하기위한패턴제작을가능하게한다 그러나이러한성형자유성과는별개로제작된제품의물리적성질에대해서는아직까지신뢰를주지못하고있는상황이다 국내에서도이미금형제작분야등뿌리산업전반적으로상당수의 프린팅적용사례가있으나아직까지대부분의생산자는내구성이나효율성측면에서의구심을가지고있는것이사실이다 이러한현실은산업연구원에서실시한뿌리산업전문가심층면담결과에도잘나타나있는데대량생산 내구성 정밀도등품질과관련된여러부분에서여전히확신을주지못하고있는것이 프린팅의활용확대를가로막고있는주요한원인으로나타났다 < 표 2-Ⅰ-4> 프린팅활용도가낮은이유 2 품질 프린팅속도 ( 낮은생산성 ) 낮은품질신뢰도 ( 내구성, 정밀도등 ) 3D프린터크기제약 영향이적음 영향이약간있음 영향이매우큼 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 - 67 -

반면 프린팅을둘러싼제반환경적요인들은 프린팅보급확산을저해하는핵심요인은아닌것으로받아들여지고있다 이는현재낮은보급에따른결과로해석된다 즉 현재는 프린팅이적용되는초기로향후보급확대에따라수반될것으로예상되는제반환경적문제에대해서는아직까지큰문제가되지않는것으로인식되고있는것으로분석된다 < 표 2-Ⅰ-5> 프린팅활용도가낮은이유 3 제반환경 영향이적음영향이약간있음영향이매우큼 저작권조직문화 ( 신기술도입거부등 ) 3D SW/ 프린터사용어려움전문인력부족 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 소결하면 프린팅에대한초기장비투자비에대한부담 생산속도 제품의품질에대한우려가뿌리산업에의활용을가로막고있는요인이다 따라서뿌리산업의 프린팅활용확대를위해서는순차적으로 프린팅이기업에접근가능하도록지원하고 활용도를높이기위한신뢰도제고를위해 프린팅관련소재 구축및지원이필요하다할수있다 (3) 가치사슬변화전망 이번절은뿌리산업의가치사슬을중심으로 프린팅의영향을분석한다 앞서언급한바와같이뿌리산업은제조업가치사슬에서소재산업과수요산업을연결하는생산기반산업이다 소재를활용하여최종제품을제조하는데필요한부품및완제품제조에필요한공정기술을제공하는뿌리산업은 프린팅의적용으로상당부분변화할수있다 극단적인경우 아래그림에제시된바와같이시제품에서제품으로 - 68 -

주요공정단계를모두건너뛰는것도가능하게할수있다 < 그림 2-Ⅰ-8> 프린팅이뿌리산업가치사슬에미치는영향 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 그영향정도를보다세부적으로살펴보면 먼저연구개발부분 이중에서도특히 프린팅의효과를극대화할수있는제품성형성 생산성및불량률저감과관련하여 프린팅활성화는연구개발의인하우스 활용비중을증가시킬것으로전망된다 이는연구개발분야에있어인하우스비율이높은우리제조업현실과무관하지않다 프린팅은사내 社內 연구개발의효율을보다향상시킬것이다 이는공정특화개발부분도마찬가지이다 아직까지엔지니어링서비스업이활성화되지않은우리산업현실에서 프린팅은내부의역량을강화하는방향으로진행될것으로전망된다 < 표 2-Ⅰ-6> 프린팅활용에따른뿌리산업가치사슬변화 1 가치사슬내활동연구개발 성형성 생산성 불량품등 인하우스매우다소증가증가 현비중 유지 아웃소싱 다소 매우 증가 증가 공정특화개발부문 제품특성고도화 성형성제외 디자인 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 - 69 -

반면 제품디자인부분은 프린팅관련디자인전문개인및중소규모의기업수증가로이전에비해아웃소싱의비율이높아질것으로전망된다 이는 프린팅으로저렴한비용으로시제품제작이가능하게됨으로서기존의가치사슬에포함되지않았던디자인전문업체들의접근성이보다높아지기때문으로해석된다 한편 소재조달측면에서 프린팅활용확대는그범위를확장시킬것으로예상된다 기존기계가공이힘든재료에대한 프린팅활용증대와 프린팅방법및적용분야다양화에따른전용소재비중증가등에따라기존절삭가공에최적화된형태의소재와함께새로운유형의소재활용도가크게증가할것으로전망된다 프린팅전용소재활용증가와마찬가지로 프린팅제조부품도증가할것으로예상된다 다만기존의전통적방식으로제조한부품의전면적대체가아닌생산기술향상측면에서활용도가다소증가할것으로전망된다 즉 프린터를이용한패턴제작을통해부품생산기술과다품종소량부품의직접생산을증가시킬수있으며 기존기술로불가능했던형상이나물리적성능향상등의고기능성확보에영향을줄것으로전망된다 < 표 2-Ⅰ-7> 프린팅활용에따른뿌리산업가치사슬변화 2 가치사슬내활동 소재조달 기존소재및 부품매우다소증가증가 현비중 유지 프린팅소재및부품 다소매우증가증가 부품조달 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 마지막으로비용적인측면에서 프린팅은가치사슬의경쟁력을크게향상시킬것으로전망된다 프린팅을위한설비투자및소재조달비용측면에서다소비용이소요되지만 제고비용및 비용등가치사슬전반적으로 프린팅의도입은비용절감효과가클것으로기대된다 프린팅은필요한양만큼만출력한다는점에서재고부담 - 70 -

이크게줄어들것으로예상되며특히신속한제품설계와생산기술상용화속도측면에서재고비용감소를이끌것으로전망된다 비용측면에서 프린팅은 도면만있으면출력이가능하기때문에부품단종우려가없다는장점이있다 또한오차및하자에대한추적또한정량적으로개선될수있다는측면에서비용감소효과가매우크다 < 표 2-Ⅰ-8> 프린팅활용에따른뿌리산업가치사슬변화 3 가치사슬활동 매우감소 다소 감소 현상태 유지 다소 증가 매우 증가 설비투자비용 재고비용 비용 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 (4) 경쟁력변화전망 향후 프린팅을적용한기업과그렇지않은기업간에는평균적으로약 이상의경쟁력제고효과가있는것으로나타났다 경쟁력측면에서가장격차가나타날것으로예상되는분야는 시장변화대응력 이다 이는 프린팅이갖는가장큰장점인유연한생산공정의강점이가장극대화된분야라고할수있다 반면 원가절감측면에서 프린팅이갖는장점은상대적으로낮은편으로예상되었다 이는뿌리산업즉 제조공정산업에서 프린팅이비용절감측면에서다루어지는것이아니라전체공정의효율적측면에서인식되고있다는점을시사하고있다 이밖에도 프린팅은생산성 품질 기능등의측면에서기존의생산방식을적용한기업에비해상당히높은수준의경쟁력제고효과를누릴수있을것으로예상된다 또한 프린팅활용기업이라는긍정적인외부효과도누릴수있을것으로전망되는데 브랜드가치 마케팅역량등부가적인이미지제고효과도예상된다 - 71 -

< 그림 2-Ⅰ-9> 프린팅적용기업의경쟁력제고효과에대한전망 자료 : 전문가심층면담결과를토대로산업연구원작성 주 : 3D 프린팅을적용하지않는기업과비교하여 3D 프린팅을적용한기업 의경쟁력제고효과를측정 3. 3 프린팅활성화를위한정책방향 뿌리산업기업차원에서 프린팅활용활성화를위해추진해야할사항은지극히제한적이다 프린팅방식을적용해야할기업의입장에서아직까지 프린팅은단점이더많고기술적성숙도도여전히미흡하다 뿌리기업의영세성또한 프린팅과같은신기술을적극적으로적용하는데한계요인으로작용한다 우리의산업구조도 프린팅을적극적으로적용하는데장애로작용한다 뿌리산업과관련하여 프린팅이활발하게활용되고있는분야는항공및우주산업과프리미엄자동차산업등이다 이러한산업의특징은소량다품종의부품공급이필요하며대량생산을주로하는산업에비해가격적제약이상대적으로크지않다 그런데이들분야에서우리나라의경쟁력은매우낮은수준이며 주도할수있는기업도부재하다 수요기업이많지않은상황에서 프린팅의활용도가단시일내에대폭확대되기는쉽지않다 또한 뿌리산업가치사슬에서수요기업즉자동차 조선 항공등의기업과종속관계가심한우리나라의제조환경에서는수요기업이강력하게추진하지않을경우하부뿌리기업차원에서주도적으로기존의공정을대체하여 프린팅을적용할유인은매우적다 - 72 -

그러나수요기업을글로벌수준으로확대하면수요한계를극복할 수있다 즉 프린팅으로촉발되는제조혁명흐름에서국내수요의 한계및종속관계를벗어나전문뿌리기업으로성장할수있는계기를 마련할수있다 앞서살펴본바와같이 프린팅이뿌리기술에미치 는영향은상당히크다 특히 프린팅활용을통해기존공정을보완 하면서다른기업및제품과차별화를얻을수있다 이를위해서는 개별기업차원에서기존공정을대체 보완할수있는분야에대해 프린팅적용의타당성을평가하고분석하는것이필요하다 분석결과 를토대로 프린팅을활용할부분에대한연구개발이추진되어야한 다 그러나이러한평가 분석작업과후속연구개발투자는영세성이 강한개별뿌리기업수준에서감당하기힘든것이사실이다 여기에 정부의역할이필요하다 현재 프린팅과관련한정부의정책은대부분국산장비및관련 소재개발에초점이맞춰져있다 즉기존제조업공정과 프린팅적 합성개발수요가별개로진행되고있는상황이다 따라서뿌리산업의 프린팅활용확대를위해서는기술에대한수요와공급확대를위 한지원사이의정합성을우선적으로제고해야할필요가있다 정합 성제고를위해서는뿌리산업전담기관 을중심으로개별뿌리산업에 서필요로하면서국내제조환경에적합한 프린팅수요를파악하고 이에대한정보를구축해야한다 이와동시에 프린팅적용으로인 해발생할수있는다양한소재에대한경험및데이터를수집하고발 생가능한애로및장애사항에대처할수있는노하우를구축해야한 다 예를들어 전통적주조혹은금형공정과비교하여제작기간 현 장소음 분진및열기와같은환경오염에대한자료가전혀축적되지 않고있다 프린팅이본격적용되기에앞서발생가능한다양한변 수에대한자료축적이반드시선행되어야한다 프린팅활용을위해개별기업은기존의생산공정에대한분석과 이에따른연구개발을추진해야한다 그러나개별기업차원에서이를 수행하기어렵기때문에이분야에대한정부차원의지원이필요하다 따라서우선적으로전담기관및개별뿌리산업조합을중심으로개별 15) 뿌리산업진흥과첨단화에관한법률은뿌리산업진흥을위한전담기관으로생산기술연구원내에국가뿌리산업진흥센터을지정하고있다. - 73 -

뿌리기업의생산공정스마트화에대한수요파악이필요하다 수요평가를통해중점지원과제를선별한후기업과공동으로연구개발사업을추진해야한다 연구사업기획은두방향에서동시에진행될수있다 한가지측면에서는개별뿌리기업수요에맞춘생산공정개선사업이고 다른측면에서는제품 부품 을최종적으로구매하는수요대기업을중심으로연구개발과제를기획할수있다 정부는이러한연구개발투자비용의일부를부담하고사업관리를통해서사업의효율성을제고할수있다 즉 철저히수요에기반한연구개발사업추진으로생산현장에서요구하는기술수요를개발하고이를통해생산공정을고도화하는것이필요하다 현재 프린팅이생산현장에적용되는초기임을고려하여시범사업을추진하고 이를통해 프린팅활용효과를점검하고관련된자료를축적하는것이필요하다 또한 정부에서는 프린팅을활용하는제품에대한재료및부품의물리적성질과이와수반하여나타나는여러환경적자료에대한정보축적을중점적으로추진해야한다 기본적으로신규소재의개발과적용에는상당한시간을필요로한다 현재뿌리기술에적용되고있는절삭가공에기반한공정기술은지난수백년간의시행착오의산물이라할수있는데 이에비하면적층가공기반의공정방식은그역사가매우일천한상황이다 즉경험적자료가상당히부족한실정이다 여기에대한장기적인대비가필요하다 이러한측면에서현재우리나라가 프린팅을생산공정에적용하는것과유사한방향으로진행하고있는일본의경험과사례는우리에게많은것을시사하고있다 예를들어 금속소재를경화하키는점결제사용과관련하여발생하고있는환경적문제등은기존에전혀예측하지못했던문제였으나 프린팅활용도가높아지면서불거지고있는문제이다 이렇듯기존의방식을대체 보완하기위한선결조건인대량생산가능성과안정적인품질확보의과정에서나타날수있는다양한변수에대한자료구축이반드시필요하며이에대한대응또한정부차원에서반드시준비해야할필요가있다 - 74 -

Ⅱ. 의료기기산업 1. 산업의범위와가치사슬 (1) 의료기기산업의범위 한국표준산업분류에따르면의료기기산업은방사선장치, 전기식진단요법기기, 치과용기기, 정형외과용및신체보정용기기, 의료용가구, 기타의료용기기로나뉜다. 그러나본보고서에서는의료기기품목별상이한가치사슬특성을반영하여 3D프린팅의영향을효과적으로분석하기위해서분석대상품목을바이오프린팅, 인체삽입기기, 의지 보조기기 ( 의수, 의족등 ), 기타의료기기로구분하여사용하고자한다. 이품목들은제조공정과가치사슬이상이하기때문에 3D프린팅제조방식이활용되는분야가다르며이에따라 3D프린팅의영향도상이하게나타난다. 바이오프린팅이란살아있는세포를 3D프린팅을활용하여인공장기나피부등을제조하는것이다. 인체삽입기기는인공두개골, 인공관절, 인공고관절, 인공척추, 치과임플란트등인체에직접삽입하는의료기기를의미한다. 의지 보조기기에는의수, 의족등이있으며, 팔과다리를절단한곳에사용할때에는의지기기, 그렇지않을때에는보조기기로구분한다. 기타의료기기는규격등이표준화되어서대량생산이가능한제품을의미한다. (2) 의료기기산업의가치사슬과 3D 프린팅활용가능성 의료기기산업의가치사슬은연구개발 수요발굴 제품개발 시제품제작 임상시험 인허가 제품출시 판매로구성된다. 경로단계마다관련산업및관련기관과의연계와협력이요구되고외부의인프라지원및활용이필요하다. 사람의생명과관련된산업이기때문에식약처의승인 / 허가를받아야판매가능하며, 이는신규기업의시장진입장벽으로작용하는한편, 기존기업을보호하는기능을한다. - 75 -

< 그림 2-Ⅱ-1> 의료기기산업의가치사슬 자료 : 산업연구원작성 그런데, 위에서분류한의료기기각품목별로제조공정이상이하기 때문에 3D 프린팅의활용가능성도다르게나타난다. 바이오프린팅 바이오프린팅의제조공정은, X레이 CT MRI 등을통해 3D프린팅대상의영상촬영 3D 데이터로변환하여형상화 3D CAD로모델링 적절한소재와세포를 3D프린터에투입하여프린팅 제품적용단계로이루어져있다. 바이오프린팅은바이오기술과 3D프린팅기술이융합된산업으로서각각의기술발전속도가바이오프린팅시장성장의핵심관건이다. - 76 -

< 그림 2-Ⅱ-2> 바이오프린팅공정 자료 : Sean V Murphy & Anthony Atala(2014), 3D bioprinting of tissues and organs, Nature Biotechnolgy, Vol.32, No.8 2014 August. 임플란트 인체삽입기기중치과보철 / 임플란트의공정의경우치과기공소가치과로부터주문의뢰를받아서스캐닝하고디자인하여치과에납품하고있다. 이과정에서치기공사가석고모델을사용하여치아의정밀한부분을수작업으로제작한다. 3D프린팅이활용되면여러가지변화가발생할전망이다. 교정치과에서는기성브라켓대신환자치아에맞는최적의브라켓제작이가능해져서교정시간을대폭단축할수있다. 보철분야에서는석고모델없이환자구강을 3D로스캔하여제작할수있다. 기존주조방식에서는치기공사가수작업으로고온 / 고압에서보철물을제작하는데, 변형률이높고, 장시간소요되며작업자의숙련도에따라모양이나품질이상이하게나타난다. 3D프린팅의경우치기공사의작업과정이최소화되면서작업시간이대폭단축되고제작방식에서도오차를최소화할수있다. 임플란트에서는 3D 프린팅으로제작한임플란트스텐트를사용하면임플란트시술의안전도를대폭높일수있다. - 77 -

< 그림 2-Ⅱ-3> 치과보철 / 임플란트공정변화 의지 보조기기 의지 보조기기의제작공정은상처부위측정 데이터수집 석고붕대로본뜨기 석고모델수정 점검소켓제작 환자에맞게정렬 ( 벤치, 정적, 동적 ) 정렬조절 소켓과의지구성품연결 미관용커버씌워의지완성의단계를거친다. 3D프린팅은석고붕대과정을생략하고바로환자맞춤형의지기기를제작할수있고미관용커버도다양하게만들수있다. 그러나현재의기술로는제품크기문제로 3D프린팅을활용할수있는부분이제한적이다. < 그림 2-Ⅱ-4> 의지제작공정 - 78 -

기타의료기기 금형을사용하는의료기기의경우복잡한형상이나새로운기능구현이어려웠으나 3D프린팅을활용하면시제품제작이용이하고복잡한형상을구현하는신제품개발이가능하다. 산소호흡기는위급한환자에게산소를공급하는기기인데, 지금까지는산소공급량을표시하는계기판이없이사람의손의감각과숙련도에의존해서사용했다. 이에공급량표시가가능한신제품이 3D프린팅으로개발되었다. 이제품을개발한벤처기업인 W사는금형제작으로는불가능한 로터 라는부품을 3D프린팅으로제작하고시제품도 3D프린터로제작하여개발비와제작비용을대폭감축했다. < 그림 2-Ⅱ-5> 3D 프린팅을활용한신제품 ( 호흡기측정기 ) 개발사례 2. 3D 프린팅영향분석 (1) 3D 프린팅의활용현황및전망 - 79 -

부문별활용현황 현재의료기기산업에서 3D프린팅이활용되고있는비중은평균 5.8% 로나타났다. 부문별로보면, 교육용모형제작이 7.9% 로가장높고, 그다음으로모의수술용제품 7.5%, 디자인 6.8%, 시제품 4.6%, 완제품 4.2% 순이다. 금형의경우 3.8% 로가장낮다. 디자인의개념에는 3D 데이터수집과 3D 모델링과정까지포함한다. 인체삽입기기와바이오프린팅에서디자인의 3D프린팅활용비중이상대적으로높고, 의지보조기기에서는낮은수준이다. 금형제작에서 3D프린팅활용비중이낮은것은아직까지는금형에사용되는금속분말소재의품질이기존절삭가공형금형에미치지못하고있고가격면에서도열위이기때문이다. 제품생산은주로인체삽입기기품목에서상대적으로활발히이루어지고있으며, 여타품목에서는기술적인문제와비용문제로아직미진한상황이다. < 그림 2-Ⅱ-6> 의료기기의부문별 3D 프린팅활용현황 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 부문별활용전망 향후의료기기산업에서 3D 프린팅의활용비중은 2020 년에는평균 18.8%, 2025 년에는평균 32.8%, 2030 년에는평균 48.1% 로빠르게높아 - 80 -

질것으로전망된다. 부문별로보면, 교육용모형제품에서 3D프린팅활용비중이 2020년 27.0% 에서 2030년 71.8% 로가장높을전망이며, 그다음으로모의수술용제품에서같은기간 25.8% 에서 60.6% 로높아질전망이다. 이에비해완제품에서는 2020년 13.3%, 2030년 37.9% 로가장낮을전망이며, 금형과시제품에서의 3D프린팅활용비중도각각 2030년 38.3%, 39.3% 로낮을전망이다. 그러나이러한전망치는 3D프린팅소재와장비기술의발전속도에따라서더높아질수도있고, 더낮아질수도있다. < 그림 2-Ⅱ-7> 의료기기의부분별 3D 프린팅활용전망 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 (2) 3D 프린팅활용효과와제약요인 활용효과 의료기기산업에서 10년후 3D프린팅을활용하여얻게되는효과를전망해보면, 주문형생산량이 47% 증가하면서활용효과가가장크게나타날것으로예측되었다. 그다음으로시제품제작시간이 42% 단축되고, 다품종소량생산이 40% 증가하며, 제작비용도 40% 감소할것으로전망되고있다. 반면, 소비자근접지역으로의생산공장이전효과, 물류 / 유통비용감 - 81 -

소효과와제조원가절감효과는각각 23%, 24%, 25% 로나타나상대적으로효과가크지않을것으로전망되고있다. 이는의료기기의특성에기인한다. 대부분의료기기의납품처는전문점 / 대리점과병원으로 B2B형태가주를이루고있어서미래에도현재와유사한물류 / 유통구조가지속될것으로예상되므로물류 / 유통비용도현재와비슷한수준으로발생할것으로나타났다. 또한, 의료기기는중소기업중심의산업으로서국내의협소한내수시장으로인해여러지역으로공장을분산할유인이없고, 소량다품종생산방식으로서규모의경제실현이어려워서제조원가절감이그리크지않을것으로보인다. 여기에는 3D프린팅용소재가격이기존소재보다매우고가인점도큰요인이다. 현재티타늄파우더가격은 Kg당 50만원인데비해벌크덩어리는 3만원에불과하다. 재고비용절감은완제품의재고감소보다는금형공장에서제품생산업체로의부품이동에따른비용이감소하는측면을의미한다. 부품수감소에서도 3D프린팅활용효과가상대적으로크지않는것으로나타났는데, 이는비교적부품수가많지않은의료기기에서 3D프린팅활용이발생하고있기때문이다. 한편, 바이오프린팅에서는병원이의료기기제조업허가를받아서병원내에 3D프린팅설비를갖추고직접제품을제조하는비즈니스모델이나타나고있다. 이러한병원들이많아지면소비자근접지역으로생산공장이이전되는효과가커질수있다. - 82 -

< 그림 2-Ⅱ-8> 의료기기의 3D 프린팅활용효과전망 (2025 년 ) 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 제약요인 의료기기산업에서 3D프린팅활용을제약하는요인을파악해본결과, 소재의다양성이부족하고여러소재의복합사용이곤란한점과 3D프린팅의료기기허가문제및표준미흡등의제도적문제점, 고가의 3D프린팅소재, 3D프린팅제조에필요한전문인력부족이주요장애요인인것으로나타났다. 이밖에 3D프린팅으로제작한제품의내구성및정밀도등품질신뢰도가낮은점, 프린팅속도가느려서생산성이낮은점, 신기술도입에대한의료계의보수적문화등도 3D프린팅활용의걸림돌로작용하고있다. 여타산업과달리의료기기는고도의정밀성과신뢰성이요구되기때문에현재의 3D프린팅의기술력으로는제품을구현하는데한계가있는실정이다. 특히살아있는세포를사용해야하는바이오프린팅에서는이러한기술적제약요인으로인해아직실험단계에머물러있다. 이에비해, 전력등에너지비용, 후처리공정비용, 저작권침해우려등은크지않는것으로평가되었다. 치기공이나의수 의족등수작업으로마감하는의료기기가많기때문에후처리공정비용에대한부담감이상대적으로작게느껴질수있다. 또허가를취득해야하는의료기기의특성상저작권침해우려도여타산업보다는크지않은사안인것으로보인다. - 83 -

< 그림 2-Ⅱ-9> 의료기기산업의 3D 프린팅활용제약요인 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 주 : 5 점척도로서 1= 장애요인아님, 3= 약간있음, 5= 매우큼 (3) 가치사슬변화전망 의료기기산업에서 3D프린팅활용이확산되면가치사슬별로현재와는다른구조로변화할것으로예상된다. 향후 10년후의료기기산업의가치사슬은다음과같이변화할전망이다. 연구개발은현재보다전반적으로인하우스비중이높아질전망이다. 이는 3D프린팅을활용하여금형제작이나시제품제작이용이해지고, 맞춤형제품에대한연구개발수요가증가하면서자체기술력확보를통한핵심역량강화와아울러핵심기술보호가필요하기때문이다. 신산업인바이오프린팅의경우병원과기업의협업하에연구개발이인하우스형태로수행될전망이다. 디자인은상호대척관계인인하우스와아웃소싱비슷한수준으로증가하면서비중상쇄효과가나타나결과적으로는현재의구조를지속할전망이다. 인하우스비중이낮은기업들중에서 3D프린팅기술을기반으로기업경쟁력을강화하기위해디자인을내부에서수행하는비중을높일가능성이크다. 반면, 인하우스비중이높은기업들중에 - 84 -

서 3D프린팅데이터수집 모델링 디자인설계역량이충분하지못한기업들은전문기업을활용하는아웃소싱이증가하게될전망이다. 소재와부품조달면에서는 3D프린팅소재기술이발전하고 3D프린팅부품의품질과성능이향상되면서 3D프린팅용소재와부품의활용비중이높아지고, 기존소재와부품의비중은축소될전망이다. 생산방식에있어서도디자인과유사하게인하우스와아웃소싱비중이비슷한수준으로증가하면서현재의비중구조를유지할전망이다. 인하우스증가요인으로는향후기술발전으로고성능의 3D프린팅장비가저렴한가격에공급되면서자체생산으로전환하는기업이늘어나고, 바이오프린팅은모두인하우스방식으로생산한다는점이다. 반면, 아웃소싱증가요인으로는고품질 고기능성을갖춘 3D프린팅장비를다양하게보유하고있는전문생산기업의양산시스템을활용한아웃소싱이더효과적일수있기때문이다. 설비투자비면에서는기계설비를 3D프린팅설비로대체하면서초기투자비용이발생하고, 신규사업을위해 3D프린팅설비투자를하는기업도비용이증가하게되어일정기간동안에는전체설비투자비가늘어날전망이다. 여기에는의료기기용 3D프린팅장비가매우고가인점도한요인이다. 3D프린팅활용에따른생산기지이전효과는거의나타나지않을전망이다. 이는향후 10년동안에는 3D프린팅이기존제조방식과보완관계로활용될것으로보이며, 다품종소량생산구조인상황에서국내시장이협소하여규모의경제를달성하기어렵고, 제조공정에대한 GMP인증이필요하므로여러지역에생산기지를분산할유인이없기때문이다. 바이오프린팅에서는병원이직접의료기기를제조하는사례가늘고있어서생산주체가다양화되고있다. 재고비용은현재보다다소감소할것으로전망된다. 이는개인맞춤형주문생산이증가하면서제조즉시소비자에게전달되고, 표준화제품에서도주문제작형태로생산할것으로변화하기때문이다. 바이오프린팅이나인공관절등의인체삽입물에서는재고가없다. 물류비용은현재의비용구조가유지될것으로보인다. 재고감소로창고보관료는감소하는반면, 주문제작제품의수시운송에따른운 - 85 -

송비가증가하여서로비용증감분이상쇄되기때문이다. 아울러 3D프린팅부품과기본부품들과의조립형태로제품이제작되므로기존물류구조가필요하다는점도있다. 유통채널망은다소증가할전망이다. 맞춤형제품이증가하면서전문대리점이아닌의료기관 / 의사들과의직접유통이증가하고, 병원이유통망역할을할것으로예상되기때문이다. A/S비용은다소감소할전망이다. 3D프린팅용으로디자인하여제조하는부품일체형의제품인경우제품전체를교체해야하므로 A/S비용이증가할수있다. 그러나, 부품조립형제품의경우 3D프린팅제조부품수급이용이하고, 수요자니즈를반영한맞춤형제품에서는불만요인이감소할것으로보여 A/S비용감소효과가더클것으로보인다. 가치사슬 부문 연구개발 디자인 소재조달 부품조달 생산방식 < 표 2-Ⅱ-1> 의료기기산업의가치사슬변화전망 (2025 년 ) 변화양상 인하우스 증가 현재 유지 구조 3D프린팅용 증가 3D프린팅용 증가 현재구조 유지 내용 -3D 프린팅활용에따른신규 R&D 니즈증가하면서자체 기술력확보와외부유출방지필요 -특히바이오프린팅은모두인하우스형태 -제품경쟁력확보위한인하우스증가 - 반면, 3D 프린팅디자인역량부족기업은아웃소싱활 용증가 - 인하우스증가가아웃소싱증가를상쇄하면서현재와 비슷한구조 3D 프린팅전용소재기술발전으로활용분야확대 내구성과품질향상으로 3D 프린팅부품제작확대 - 고성능 3D 프린팅장비보급으로자체생산증가 - 반면전문 3D 프린팅제조업체등장으로아웃소싱도함 께증가 - 인하우스증가가아웃소싱증가를상쇄하면서현재와 비슷한구조 설비투자비 증가 고가의 3D프린팅장비에대한초기투자필요 - 86 -

가치사슬부문 변화양상 내용 -3D프린팅은당분간기존기술과보완관계로유지 생산기지 변화없음 -국내시장협소로이전유인부재 -바이오프린팅에서병원의직접제조증가로생산주체 다양화 재고비용 감소 맞춤형주문생산으로소비자에게바로전달 -기존부품들과의조합필요로기존물류구조지속 물류비용 변화없음 -재고감소로창고보관료는감소하나주문제작제품의 운송비증가로상쇄 유통채널수증가 -맞춤형제품증가로병원이유통망역할 AS 비용 감소 -수요자니즈반영하므로불만요인감소 -부품수급이용이 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 (4) 경쟁력변화전망 의료기기산업에서현재의상황을기준으로할때향후 10년후 (2025 년경 ) 3D프린팅제조방식을도입한기업과도입하지않는기업간경쟁력을전망해보면, 3D프린팅제조방식도입기업이도입하지않는기업보다시장변화대응력과기술혁신역량, 마케팅역량면에서 34 39% 정도향상될것으로나타났다. 또한, 시제품과제품의생산성이 30% 향상되고, 브랜드가치도 29% 정도상승할것으로전망되었다. 3D프린팅공정이기존제조방식보다단축되고, 금형제작이불필요해지면서그만큼시장의수요를반영한제품을신속히제작할수있는점이경쟁력상승의원천이다. 이에비해가격경쟁력과품질향상, 시제품 / 제품원가절감의정도는상대적으로낮을것으로전망되었다. 3D프린팅도입기업과미도입기업간가격경쟁력의격차가가장낮은것은 3D프린팅의료용소재가격이향후에도기존소재보다높은수준을지속할것으로보이기때문이다. 이는시제품 / 제품원가절감이그리크지않는다는것을의미한다. 품질향상에대한기대치가낮은것은향후 10년후에도 3D프린팅기술이기존제조방식으로생산하는의료기기의품질수준에도달하지못할수있다는우려를반영한다. - 87 -

< 그림 2-Ⅱ-10> 의료기기산업의경쟁력변화전망 (2025 년 ) 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 (5) 산업구조변화전망 의료기기산업에서 3D프린팅제조방식이활용되면장기적으로 (10년이상이후 ) 신규창출되는분야와퇴출되는분야가발생할전망이다. 비교적대폭적으로신규창출되는분야는전문 3D프린팅서비스업, 3D프린팅소재제조업, 3D용모델링 (SW, CAD 등 ), 3D프린팅장비전문인력, 바이오프린팅전문인력등으로예상된다. 소폭의신규창출이예상되는분야는 3D프린팅장비제조업, 3D프린터 AS, 디자인인력, 후처리공정업, 3D프린팅임플란트전문인력등으로전망된다. 한편, 연구개발인력, 마케팅인력, 택배 / 물류업은현재와거의비슷한수준으로유지될전망이다. 반면, 소폭의퇴출이예상되는분야는금형주조업, 기존소재및부품제조업, 치기공사, 의수 의족수작업제조업등으로전망된다. - 88 -

< 표 2-Ⅱ-2> 의료기기산업의산업구조변화전망 (2025년) 신규창출퇴출변화없음대폭소폭소폭 -3D프린터 -금형주조 -전문 3D프린팅서비스장비제조 -기존소재업 -3D프린팅소재 -3D프린터 AS -연구개발인력 -기존부품제조업 -3D용 SW 개발 -디자인인력 -마케팅인력 - 치기공사 -3D프린팅장비전문인력 -후처리공정 -택배/ 물류 -의수 의족수작업제작 -바이오프린팅전문인력 -3D프린팅임플란트전문인력자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 3. 3 프린팅활성화를위한정책방향 의료기기산업에서 3D프린팅제조방식활용을촉진하기위해서필요한우선순위정책들을보면, R&D자금지원, 전문기술인력양성, 3D프린팅모델링 SW 개발지원이가장필요한정책으로나타났다. 이외에산 학 연공동연구체제구축지원, 3D프린팅소재개발지원, 3D프린팅제품수출지원등이우선순위가높은정책으로나타났다. < 그림 2-Ⅱ-11> 의료기기산업의 3D 프린팅활용촉진정책순위 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 주 : 5 점척도로서 1= 불필요, 3= 약간필요, 5= 매우필요 - 89 -

이를토대로의료기기의 3D 프린팅의활용을촉진하기위한정책을다음 과같이제시한다. 1) 유망분야를선택하여집중적 R&D 지원필요 1 인체에적합한 3D 프린팅의료용소재개발지원 인체에삽입되는인공지지체나조직, 장기는안전성확보가가장최우선사항으로서이를충족하는소재개발이필요하다. 아직까지신뢰성있고안전한소재개발이이루어지지않고있으며, 이로인해의사들이 3D프린팅제품사용을기피하는상황으로서 3D프린팅의료기기시장창출을제약하는요인으로작용하고있다. 현재생체재료들로는비분해성고분자재료 ( 폴리올레핀, 폴리아마이드, PMMA, 불소계고분자, PVC, 실리콘, 고무, 고강도열가소성수지, 하이드로겐등 ), 분해성고분자재료 ( 지방족폴리에스테르, 폴리아미노산등 ), 금속생채재료 ( 스테린이스강, Co-Cr 합금, 티타늄, 티타늄합금, 형상기억합금등 ), 세라믹재료 ( 알루미나, 지르코니아, 수산화아파타이트등 ) 등이있다. 이중에서우리나라의기술력을선진국과비교분석하고상대적으로기술력우위에있는재료를중심으로연구개발지원을확대할필요가있다. 2 3D 바이오프린팅 R&D 지원확대 3D프린팅의활용가능성과산업자체의발전가능성을고려하여차별화된 R&D지원이필요하다. 인공두개골이나인공관절등정형외과임플란트분야에서는상당한수준으로상용화가진행되고있으나, 바이오프린팅은아직기술적한계로인해시제품제작단계에머물러있다. 바이오프린팅은바이오기술과 3D프린팅기술이융합된신산업으로서시장창출단계에있다. 그러므로아직뚜렷한주도자가없는상황이며, 높은바이오기술을보유하고있는우리나라에좋은기회가될수있다. 미국과 EU에서는바이오프린팅시장을선점하기위해서막대한연구개발비를투입하고있다. 우리도초기시장을확보하기위해서바이오프린팅에대한 R&D 지원확대가필요하다. - 90 -

R&D지원이요구되는과제로는첫째, 줄기세포등살아있는세포를고분자소재와융합하여조직및장기를재생하는의료기술, 둘째, 바람직한기능적속성과기계적속성을달성할수있고, 바이오프린터의침착 (( 沈着 ) 울촉진하는디자인이가능한바이오소재기술지원, 셋째, 생리적으로적합한소재와세포가양립될수있는바이오프린터기술지원이며, 여기에는바이오프린터의해상도와속도향상, 상용화적용가능한크기등이포함된다. 3 의료용 3D 프린팅기술개발지원 우선 프린팅기술의고도화와정밀도향상에대한연구개발이필요하다 프린팅장비와관련소프트웨어기술이발전하여서출력가능한크기의제약과복잡도의제약이해소되어지금보다더크거나작은제품의제작이가능해야한다 또한열처리 후처리하면서원모양 크기가변형되므로정밀도검사과정이매우중요하다 그다음으로 3D 모델링 / 설게소프트웨어기술개발이필요하다. 현재, 우리나라는의료영상이나 3D 스캐너영상을모델링하거나설계에활용하는소프트웨어기술력이취약하여서고가의외산프로그램에의존하고있는실정이다. 이러한고가소프트웨어는대학이나연구소등에서는사용하고있으나, 중소의료기기업체에서는비용부담으로사용하기어려우며, 그결과 3D프린팅용의료기기시장에진입하는데장벽으로작용하고있다. 4 3D 프린팅제품화에대한지원 의료기기에서 3D 프린터활용을촉진하기위해서는연구결과를제품으로연계하는과정에대한지원이필요하다. 이는바로 3D프린팅의료기기수요발굴과직결되는문제이다. 그러므로 3D프린팅을활용한의료기기개발지원을확대해야한다. 지원대상과제는 bottom-up 방식으로발굴하고개발주체는의료기기업체 + 의사 ( 병원 ) + 3D프린팅업체의컨소시엄으로수행하도록한다. 이러한지원대상과제를예시해보면다음과같다. - 91 -

3D 프린터를이용한방사선치료용보조용구및치료기구제작기술 개발 고령화사회로접어들면서수요가급격히증가하고있는방사선치료에서의 3D프린팅활용에대한지원이필요하다. 방사선치료는수술과약물치료와더불어 3대암치료법중하나로서암에만고에너지방사선을집중조사 ( 照射 ) 하여주변정상조직의장해를최소화하면서암세포만죽이는비침습형선진치료법이다. 환자마다서로다른체형조건과다른암조직을가지고있기때문에환자맞춤형방사선조사가필요하며이를위해서는다양한환자맞춤형치료보조용구및치료기구제작이필요하다. 현재주물금형으로제작한제품은전량수입에의존하고있으며, 매우고가이면서맞춤형도어려워다양한표준화형태를사용하고있는데환자별로오차가발생하고있다. 최근 3D프린터보급에따라해외및국내에서방사선치료보조용구및치료기구의제작에많은관심을보이고있다. 환자 CT와 MRI 등을기반으로설계및방사선선량계산을위한시물레이션을포함하고있으며고부가가치산업으로성장할수있다. 또한국내수입대체효과뿐만아니라관련분야를선도하는기초기술이될수있다. PEEK 소재의인체삽입물제작용 3D 프린팅시스템개발 PEEK(Poly ether ether ketone) 는티타늄이나니티놀과같은금속계열소재를대신할고성능생체적합물질로서고성능폴리머재질로충격및마모에강한특성을지닌열가소성수지이며, 광범위한온도범위에서높은기계적강도 내크리프성 ( 소재에일정한하중이가해진상태에서시간의경과에따른소재의변형정도 ) 내피로성 ( 시간의경과에따라균열이발생하는정도 ) 을가지고있다. PEEK는이미 FDA에의해안전성검증이완료된상태이며뼈이식물소재로사용되고있다. 이러한 PEEK를사용한인체삽입용제품을제작할수있는 3D프린팅시스템 (3D스캐너, 3D모델링소프트웨어, 3D프린터등 ) 개발이필요하다. 동시스템은환자의요구에따라환자맞춤형으로인체삽입 - 92 -

물을제작하는데필요하다. 동시스템은아직해외에서도개발되지않 은새로운분야로서, 만약우리가최초로개발하게되면국제표준을 주도할수있고, 관련시장을선점할수있게된다. 2) 의료및 3D 프린팅지식을융합한전문기술인력양성 의료기기는식약처의허가를받아야만판매가가능한전문제품이기때문에 3D프린팅업체만으로는제품개발이어렵다. 임플란트의경우현재의사가제품개발을주도하면서 3D프린팅전문업체와협업하여공동으로제품을제작하고있다. 이와같이의료기기를 3D프린팅으로제조하기위해서는 3D프린팅에대한전문지식과의료기기에대한전문지식이겸비된융합형전문기술인력이필요하다. 향후 3D프린팅의료기기수요가증가될수록의료기기품목별로전문지식을갖춘전문기술인력의수요도늘어날것이다. 여기에는 3D프린팅소프트웨어지식을바탕으로의료기기제작에필요한데이터를전환 조작할수있는전문가, 의료용 3D프린터엔지니어, 의료용 3D프린팅재료개발자등이포함된다. 그러므로보건의료관련대학에서는 3D프린팅기술에대한과정을도입하여융합형전문인력을양성해야한다. 정부는이러한전문인력양성교육을촉진하기위해서 3D프린팅장비를도입하는교육기관에대해자금지원을할필요가있다. 3) 3D 프린팅의료기기허가 인증및보험지원 의료기기산업에서 3D프린팅활성화의관건은첫째, 3D프린팅의료기기의허가및인증이고둘째, 의료보험대상등재여부이다. 식약처는 3D 프린팅의료기기허가심사가이드라인을마련하고금년부터 3D프린터로제작한두개골성형재료와인공광대뼈등신체보정용제품에대해허가함으로써판매가능한여건을마련했다. 그러나제품허가과정에서자문을구하는전문가자문집단 ( 주로의사들 ) 의상당수가 3D프린팅의료기기에대한경험이부족하여제품가이드라인 - 93 -

제정과정에서필요한자문이충분하지못한실정이다. 그러므로 3D프린팅의료기기전문가들로상시자문위원회를구성하거나관련학회등을활용할필요가있다. 또한미국에서운영하고있는혁신경로시스템을 3D프린팅의료기기에도입해야한다. 동시스템은신의료기술이시장에신속하게출시될수있도록하는제도로서일반의료기술보다평가기간을대폭단축한것이다. 즉신기술의료기기평가기간이최장 120일로우리나라에비해절반이하로단기간이다. 그러므로우리도한국형혁신경로시스템을도입하여 3D프린팅신의료기기평가에소요되는기간을대폭단축하고신속히시장에출시할수있도록지원할필요가있다. 한편, 3D프린팅의료기기에대한허가 인증을받았다고하더라도의료보험대상이아니면실제로는병원에서환자에게사용할수없다. 현재허가받은 3D프린팅의료기기들도대부분보험급여대상이아니기때문에현장에서의활용도가높지않다. 그러므로인허가를획득한 3D프린팅의료기기는신속한평가를거쳐서보험급여대상으로등재하도록하는것이필요하다. 4) 산업 학계 연구소 병원 정부간공동협력체제구축 3D프린팅의료기기개발이활성화되기위해서는 3D프린팅산업계 대학 연구소 병원 정부간긴밀한협력체제구축이중요하다. 의료기기의특성상의료기기와 3D프린팅기술을접목하기위해서는수요자니즈를제공하는병원 ( 의사 ) 과 3D프린팅업계의협업이필수이다. 학계와연구계에서는실험과임상등을바탕으로한연구결과물을통해 3D프린팅의료기기에대한이론적근거를제공하면서제품허가와표준문제등을해결하는역할을수행할수있다. 또한정부는 3D프린팅의료기기의가이드라인을제정하고, 기술을평가하고의료보험수가를결정하는과정에서병원 산업계 학계 연구계전문가들과협력해야한다. - 94 -

Ⅲ. 생활용품산업 1. 산업의범위와가치사슬 (1) 산업의범위 생활용품산업이란 필수적인의식주활동에부가하여일상생활에서직접소비되는상품의기획, 연구개발, 생산, 유통또는판매와관련한산업적활동을포괄하는산업 을지칭하며, 본연구에서는내구재의소형가전과준내구재, 비내구재를포함하는협의의생활용품산업으로정의한다. 따라서생활용품산업정의에의해가구 시계 귀금속 안경 가방 문구 완구 주방용품 운동레저용품 악기 뷰티케어용품 패션용품 위생용품 소형가전 신발등이포함된다 그러나생활용품이워낙다양하고산업공정상에서 프린팅이실제활용되는사례는많지않아가장활용도가높은것으로보이는피규어 아키텍쳐등미니어쳐중심의완구와주방용장식용품 귀금속 패션용품등을중심으로살펴보고자한다 (2) 가치사슬 생활용품업의가치사슬은기획 디자인 브랜딩 소재등상단부문과중간의제조 검사 출하 하단의유통및마케팅 판매및 의단계로구성된다 이것은매우일반화된상품의가치사슬로서생활용품은각품목별로조금씩상이한가치사슬과정 특히중간의제조과정에서상당한공정상의차이를가진다 예를들면제조공정에서가방은재단 봉제등의공정이중요한반면 피규어류의완구와귀금속세공은원형제작및몰드 주조등의주요공정을거친다 일반화된가치사슬기준으로보면주로기획 디자인 프로토타입제작등상단과제조공정에서 의활용도를찾을수있다 가장먼저 프린팅은디자인의혁신이가능하다 적층형제조공정으로인해과거에는불가능했던복잡한구조의디자인이가능해디자인의자유도가매우상승하였다 또한디자인으로부 - 95 -

터바로프로토입의원형제작까지가능해자신이원하는디자인을수정하거나바로출력해볼수있는장점도있다 본제작공정에서도원형틀을만들거나몰드제작등에 프린팅을이용함으로써다단계의복잡한공정을단축할수있게되었다 그림 Ⅲ 생활용품산업의일반적인가치사슬 공장단축의가장좋은사례로귀금속세공과정을예로들어보면다음그림과같다 기획단계에서디자인확정및프로토타입제작을위해 프린팅을이용할수있다 물론프로토타입제작역시아래제작공정을거쳐완성된다 기획단계를거쳐디자인이확정되고나면기존공장에서는보석프레임의원형제작에서주조까지 단계를거쳐야하지만 프린팅을활용할경우에는한번의공정으로완성할수있다 이후에는후가공및셋팅 마무리작업을거쳐최종주얼리가완성될수있다 이처럼주얼리제작공정에서는원형제작 주형제작 사출 소성 주조등이한번의과정으로단축가능하다 또한셋팅과정에서올리는보석또는장식석의경우에도소재에따라출력이가능할수있다 - 96 -

그림 Ⅲ 귀금속세공공정과 프린팅활용 다른사례로는피규어제작과정을볼수있다 피규어의제작과정역시여러개의복제품을만들고자하는경우기획 디자인 원형제작 실리콘틀제작 복제 도색의과정을거친다 다시원형제작부문에서철사를이용하여기본뼈대를잡는것과스컬피를이용하여기본형태를작는작업은 프린팅으로출력함으로서한번에해결이가능하다 그러나부분별파트절단 표면처리 도색등사후가공이필요하다 완성된원형을기반으로복제품을만들고자하는경우에는 프린팅으로복제가능한틀을만들어레진으로다시만들거나 아니면 프린팅으로바로출력이가능하다 이처럼생활용품의제조공정에서는디자인및프로토타입제작 원횽작업등에 프린팅을요긴하게활용할가능성이높다 - 97 -

그림 Ⅲ 피규어제작공정과 프린팅활용 2. 3D 프린팅영향분석 (1) 3D 프린팅의부문별활용현황및전망 부문별활용현황 현재생활용품산업에서 프린팅의활용수준은전체평균 의활용수준을보여생활용품산업에서 프린팅의도입수준은이제진입하는단계라할수있다 분야별로는프로토타입제작시 로가장활용도가높았다 즉 프린터의역할은최종모델을출시하기이전에원형 즉프로토타입개발을통해여러가지기능및요소들을다양하게시도하고 - 98 -

수정하는과정에가장많이활용되고있는것으로조사됐다 그리고시제품제작에 마케팅샘플제작에 디자인직업및교육용모형제작에각각 정도활용되고있는것으로나타났다 부품및주변액세사리제작에각각 활용되고 완제품에의활용도는 밖에안되는등전체적으로제품제작공정에서의활용도는매우낮은수준을보였다 그림 Ⅲ 생활용품의가치사슬별 프린팅활용현황단위 이상의결과에따르면현재수준에서는생활용품산업에서 프린터를누구나쉽게다룰수있을정도로보편화되기에는기술적인한계들이존재한다 전문가들조차 프린터의프로그램밍이나기술적부분들에대해익숙해지기까지상당한시간이소요되며 더불어가장 프린터가개인소비자의활용이가장높을것으로예상되는생활용품에서활용의비범용성은극복해야할가장큰과제라하겠다 그외현재의활용수준이높지않은다양한이유들에대해서는다음장의제역요인에서살펴볼것이다 부문별활용전망 미래 프린팅의활용도는평균적으로 년후 년에 년 에는 로나타나크게상승하지않을것으로내다봤다 기존공정과 - 99 -

프린팅간대체관계보다는보완관계로서의시각이더우세해보였다 분야별로는미래에도 프린팅의활용은여전히프로토타입제작 시제품제작 디자인작업등에집중될것으로조사됐다 프로토타입제작시 프린팅의활용도는현재 년 년 로높아지고 시제품제작에활용되는비중은현재 년 년 에달해점진적으로높아지는추이를보였다 이는향후 프린팅의기술적진보에대한기대와일치하는것으로보인다 현재기준으로는제품의형상이복잡하여실제구현이어려웠던제품을 프린팅을이용하여실제구현하는것에초점이맞춰져있다 이는현재의기술수준으로는적층방식에의해만든상품의기능및물성이기존방식으로제조한상품수준에크게미치지못하기때문인것으로풀이된다 그러나향후기술적개선에의해실제형상및기능을확인가능한수준까지다다를수있다는기대를반영한것으로보인다 현재까지의활용은프로토타입의빠른생산등에초점이맞춰져왔다면향후에는기능적구현이급속도로진전될것으로보인다 디자인은현재 년 년 로활용도가점진적으로상승할것으로전망됐다 그림 Ⅲ 생활용품의가치사슬별 프린팅활용전망 단위 자료 : 산업연구원, 전문가설문조사, 2016.10-100 -

그러나부품제조와완제품제조의경우에는 년기준각각 로나타나상대적으로활용도가매우낮을것으로전망되었다 여전히생활용품의경우표면정리등마무리공정과도색등사후작업의필요성이강하게남는다하겠다 금형제작에의 프린팅활용도는현재 에서 년 년 로상승할전망이다 (2) 3D 프린팅영향효과와제약요인 프린팅의효과 년기준 프린팅의활용효과를전망해보면 프로토타입 시제품제작비용감소가 로가장높게나타났다 앞서주얼리또는피규어제조공정에서살펴본바와같이 프린팅을활용하게되면디자인 설계이후절삭공정또는금형공정없이바로원형또는제품을출력할수있음으로해서생산단계감축을통한제작비용의감소효과를누릴수있다 더불어시제품의제작기간단축효과도 에이르는것으로전망됐다 주문형생산량은 확대되고 동시에다품종소량생산은 확대될것으로전망됐다 이는소비자가원하는디자인의상품을직접제작하거나의뢰함으로써차별화된소비를하려는경향이투영된것으로풀이된다 동시에 프린팅의활용도의증가는생활용품의대량생산시스템에서소량다품종을주문형맞춤생산방식으로전환을의미한다 특히개인취향의패션성이가미되는생활용품의경우개인맞춤형주문생산은빠르게확산될것으로전망된다 디자인작업시간감소효과가 에달해디자인작업시간이기존작업에비해 정도단축가능한것으로전망했다 유행 트렌드및패션성이중요한생활용품의경우디자인이매우중요한요소이다 디자인이제품소비결정요인에서점차중요해지는반면디자인주기는점차짧아지고있기떄문에다양한디자인의시도및최적제품설계를위한디자인의작업시간의단축은제품의경쟁력에중요한요소라할수있다 감소부품수감소효과는 로나타났다 이음새없이적층출력되므로부품의개수를획기적으로줄일수있는것으로기대된다 재고비용절감효과는 로나타났는데 이는주문형맞춤생산증가 - 101 -

에따라필요재고의누적이사실상줄어드는동시에제조유통이일체화되는의류업계의 방식이생활용품산업에서도보편화되는과정이라할수있다 개인맞춤형생산이실현되고 제조와소비의결합이강해지면서소비자근접형소규모기업이많을생길것으로예상되어제조기지의소비자근접지역이전이 증가하는등순기능이예상된다 반면물류 유통비용감소는 로가장낮은효과를나타냈다 그림 Ⅲ 생활용품산업의 프린팅활용효과전망 년 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가설문조사, 2016.10 문제점및제약요인 생활용품산업에서 프린팅을활용하는데가장큰장애요인은소재관련애로사항과낮은생산성인것으로나타났다 우선소재의다양성부재및복합사용의어려움등소재제약 (4.8) 이가장큰애로사항으로지적되었다. 현재까지주로이용가능한소재는플라스틱, 금속소재로제한되는편이다. 그러나생활용품대부분의제품은플라스틱, 금속소재등단일소재로만생산하는경우보다여러가지소재를복합적으로사용하는제품의활용도가훨씬높다. 주얼리 - 102 -

는금, 백금, 은등보석중심의기존주얼리에서벗어나실리콘이나플라스틱, 유리, 직물등을이용해보다다양한컬러및질감을표현하도록제작되고있다. 신발의경우가죽 ( 천연피혁 ) 또는합성피혁, 직물, 스웨이드, 고무, 애나멜등다양한소재를복합적으로활용하는대표적인제품이라하겠다. 또한활용가능하다하더라도소재의가격 (4.1) 은매우비싼수준으로, 저렴하고다양한소재및활용도제고는 3D프린터의보편화에매우중요한과제로남는다. 느린출력속도에의한낮은생산성 (4.5) 도문제이다. 3D 프린팅속도가크게개선되고있으나, 여전히속도의제약으로대규모조형물의출력이어려울뿐만아니라, 양산체계를갖추기어려운실정이다. 또한 3D프린팅을활용하기위한전문인력부족 (4.1) 역시상당한애로요인으로지적되고있다. 3D모델링을통해원하는제품을자유자재로설계하여 3D프린팅할수있을정도의지식이필요하다. 3D 프린팅은고난이도의디자인출력이가능한반면, 이는또한 3D 디자인, 3D 모델링툴이용, 제작등과정에대한상당한컴퓨팅능력및높은이해력이수반되어야하나, 일반인들이사용하기에는다소어려운측면이있는것또한사실이다. 제품의낮은품질신뢰도 (3.8) 도문제로지적된다. 낮은정밀도로섬세한디자인적요소를표현하는데어려움이있고, 3D 프린팅제의품질수준도낮은편이다. 현재의상황에서는 3D 프린팅이고단가맞춤형제품의생산에적합하나, 오히려제품의구현정도및품질수준이조악하여 3D 프린팅을통한상용제품생산이불가능한상황이다. 소재의물리적, 화학적안정성등도제품의품질에매우중요하나, 현재는 3D프린팅제품에대한기능, 물성등에대한품질을보장할수가없다. 외관디자인적요소의표현이저급할만아니라내구성, 견고성등품질수준도낮다는평이다. 그리고프린팅후서포터제거, 연마, 염색, 마무리등후가공공정 (3.5) 을거쳐야하는번거로움은여전히상존한다. 품질수준과관련해서는현재 3D프린팅제품에대한품질인증이제도적으로표준화되어있지않고, 인증자체의인프라가없는상황에서개별생산업체들이품질인증을해결하고, 소재나규격의표준을정립이미흡하다. 그외지재권침해, 3D프린팅장비유지보수비용, 3D프 - 103 -

린터크기제한등에대한우려도활용의애로요인으로지적되었다. 그러나전력등에너지비용과신기술도입을꺼려하는조직문화등에따른사용애로는낮은수준이며, 산업특성으로 3D 프린팅이불필요하다는의견도낮았다. 표 Ⅲ 생활용품산업의 프린팅활용제약요인 단위 점척도 매우큼 요인 평균 3D프린터장비비용 3.3 3D프린팅소재비용 4.1 소재제약 ( 다양성부족, 복합사용곤란등 ) 4.8 3D프린팅장비유지보수비용 3.2 전력등에너지비용 1.5 후처리공정비용 3.5 프린팅속도 ( 낮은생산성, 대량생산곤란등 ) 4.5 제품의낮은품질신뢰도 ( 내구성, 정밀도등 ) 3.8 3D프린터크기제한 3.2 저작권침해우려 3.2 조직문화 ( 신기술도입거부등 ) 2.4 3D SW/ 프린터의사용어려움 3.3 전문인력부족 4.1 산업특성으로 3D프린팅불필요 2.2 자료 : 산업연구원, 전문가설문조사, 2016.10 (3) 가치사슬변화전망 3D프린팅도입에따라예상되는생활용품산업의변화를살펴보면다음과같다. 우선연구개발중인하우스의비중이다소상승할것으로보인다. 3D프린팅기술발전에따라시제품및프로토타입을자체제작할수있는환경이크게개선될것으로전망되기때문이다. 반면디자인의경우에는외주비중이다소증가할것으로보인다. 현재와같은디자인수준은소비자들에게만족감을주지못할뿐만아니라, 소비자의디자인에대한기대수준이점차상승함에따라오히려외부 - 104 -

전문디자이너의존도가다소상승할것으로예상되었다. 3D프린팅기술대중화로개인디자이너의증가도디자인외주비중증가에기여할것이다. 소재부품조달중 3D 전용소재나 3D프린팅으로만든부품의채용비중도다소증가할전망이다. 현재까지는 3D프린팅소재가가격과소재기능성면에서금형을통한양산시장에미치지못하지만, 지속적으로소재의다양화및저가생산을위한투자가활발히이루어지고있으며, 보다복잡한형상의부품이 3D프린팅으로구현이가능해지는등여건이개선될것이다. 생산방식으로는인하우스와아웃소싱비중이현상태를유지할것으로전망되었다. 3D프린팅기술발전으로자가생산이용이해져인하우스생산이증가할것이라는전망과 3D프린팅기술활용개인및기업의증가로다품종소량생산의아웃소싱도활발해질것이란전망도대등하게나타났다. 3D프린터장비몇대로작은소사장형태의기업들이많이생겨날것으로예상된다. 설비투자는 3D프린팅및전후처리산업의발달과고객의인식개선에따른장비판매량증대로설비투자가다소확대될것이다. 기존의대량생산품목도여전히존재하는상황에서일부트렌디한제품의다품종소량생산체제의병행으로전체설비투자는확대될전망이다. 해외생산과국내생산의분업구조에서보면별반변화가없을것으로전망된다. 현재해외생산은소품종대량생산체제에적합한구조로서보다다품종소량생산에적합한 3D프린팅의경우국제분업차원에서비교는어렵다는평이다. 재고와물류비용은제조와소비의단계축소및주문생산방식등의이점으로감소할전망이다. 유통채널은새로운제작자의출현으로다양한종류의상품이생산되고판매점이증가하는한편, 특히온라인판매점이더욱활발하게움직일것으로전망되었다. AS 비용은문제되는부품만신규제작하여교체하는구조로 AS비용이현저하게줄어들것으로예상되었다. - 105 -

그림 Ⅲ 생활용품산업의 3D 프린팅도입에따른가치사슬변화전망 자료 : 산업연구원, 전문가설문조사, 2016.10 (4) 경쟁력변화전망 생활용품산업에서 3D프린팅제조방식을도입한기업과도입하지않는기업간경쟁력을향후 10년후 (2025년경 ) 어떻게변화할것인가에대해서전망한결과, 3D프린팅제조방식도입기업이미도입대비경쟁력이 15~30% 정도상승할것으로전망되었다. 분야별로는시장변화대응력 (27.2%), 기술혁신역량 (25.2%), 마케팅역량 (25.2%) 의경쟁력이 25~27% 정도상승할것으로전망되었다. 시장변화대응능력은소비의개인화, 차별화추세속에서소비자맞춤형주문생산체제를갖추게됨으로써한층상승할것으로전망된다. 또는취미용품, 패션용품등장 - 106 -

식용품등소품의경우에는직접제조및소비하는생산적소비자 ( 프로슈머 ) 의트렌드를주도할것으로보인다. 기술혁신역량은혁신적인생산방법의도입및 ICT 융합촉진을통한기술경쟁력의상승이예상된다. 마케팅역량은생활용품의온라인거래확대를통한소비자와의상호피드백증진및디지털데이터를활용한기획, 제조, 생산, 유통등비즈니스의활성화와밸류체인통합을통해마케팅단계가축소되거나소비자반응에대응한즉각적마케팅이가능해지는등경쟁력이상승할수있다. 또한, 가격경쟁력은 21.2%, 원가절감은 16.9% 향상될것으로전망됐는데, 이는 3D 프린팅의프로토타입 / 시제품제작비용, 디자인작업비용, 부품수감소, 재고및물류비용감소등전반적인비용점감효과에기인한다. 생산성향상 (20.4%), 기능 / 성능향상 (19.6%), 품질향상 (17.3%) 등은 17~20% 정도의경쟁력향상이기대되는데, 기존의전통적생산방식에서기술집약화를통한생산성향상이기대되며, 기존의구현이불가능했던복잡한구조의형상화및기능구현을통해제품의품질이크게향상될것으로전망되었다. 그림 Ⅲ 생활용품산업의 3D프린팅도입에따른경쟁력변화전망 (2025 년 ) 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가설문조사, 2016.10-107 -

그러나 10년후상기의다양한경쟁력제고는소재, 3D 프린터, 정밀도등품질, 콘텐츠및관련 ICT 등모든분야에서기대하는수준의발달을전제로한다. 현재로서는다품종소량생산에적합한시스템으로인식되어경쟁력제고가일정품목또는물량에한정되지만, 기술진전속도에따라 3D 프린팅의경쟁력제고범위는포괄적으로넓어질것이다. 그럼에도불구하고여전히대량생산체제로생산이유지되어야하는품목들에대해서는기존의생산방식이훨씬효율적인생산방식으로남을것이다. (5) 산업구조변화전망 3D프린팅도입에따른생활용품산업의구조변화를살펴보면, 기존공정방식과다른새로운제조기술의도입및발전에따라관련분야의신규인력수요가크게증가할것으로예상된다. 특히 2025년 3D프린팅관련모든분야에서신규비즈니스가대폭활성화될것으로보인다. 생활용품의직접적밸류체인에해당하는생활용품의소재, 패턴, 디자인등콘텐츠기획및제작인력, 3D 프린팅인력, 1인제조기업뿐만아니라생활용품산업의공급업자로서 3D 프린팅소재, SW 개발, 전문 3D 프린팅서비스등관련비즈니스의새로운시장이열릴것으로보인다. 또한 3D프린팅관련연구개발, 디자인, 마케팅, 후처리인력의수요도소폭증가할것으로예상되었다. 3D프린팅의도입으로달라진기획, 생산등에특화된새로운기능인력수요가늘어날것이다. 반면금형 주조, 기존소재제조, 기존부품제조, 숙련노동자, 창고보관, 택배물류인력의수요는큰변동이없을전망이다. 다만일체형적층가공작업을통해단순조립인력수요만다소낮아질것으로전망됐다. 정리하자면 3D 프린팅의활성화는기존상품을만드는산업과보완되는새로운산업의활성화로서전체산업을촉진하는역할을수행할것으로보인다. 따라서기존산업의구조및인력수요를위축시키기보다는새로운비즈니스의창출을통한전체산업의고용을크게촉진할것으로예상된다. - 108 -

표 Ⅲ 생활용품산업의산업구조변화전망 (2025 년 ) 신규창출퇴출변화없음3 대폭1 소폭2 소폭4 대폭5-3D 프린팅제조 - 3D 프린팅소재제조 - 3D SW 개발 - 3D 용 CAD 개발 - 전문 3D 프린팅 - 연구개발인력 - 금형 주조 서비스 - 디자인인력 - 기존소재제조 - 3D 장비전문인력 - 마케팅인력 - 기존부품제조 - 조립인력 - 3D 프린팅중개업 - 후처리공정 - 숙련노동자 - 1 인제조기업 - 창고보관 - 3D 컨텐츠제작 - 택배물류 - 3D 프린터 AS - 3D 프린팅 인력양성기관 - 3D 프린팅이용 소비자 자료 : 산업연구원, 전문가설문조사, 2016.10 3. 3 프린팅활성화를위한정책방향 생활용품관련전문가대상으로정책수요를조사한결과를보면, 전반적으로 3D프린팅제품의수요창출보다는그이전단계인 3D프린팅인프라의발전및구축이더필요하다는입장이어서아직은 3D프린팅도입에대해신중해보인다. 앞서 2030년 3D프린팅이생활용품산업에활용되는비중이평균 28% 정도로전망된점을고려해보면 3D프린팅활용이보편화되기에는많은시간이필요해보인다하겠다. 생활용품산업에서 프린팅도입활성화를위해필요한정책으로는 3D프린팅소재개발지원 (4.6) 과 프린팅장비개발 지원이가장시급하다. 이는 3D프린팅자체의발전및개선이더필요하다는평가이다. 이를위해서는 3D프린터및소재에대한지속적인연구개발투자가필요하다. 3D프린팅도입을활성화하기위해서는물성및기능의 - 109 -

신뢰도제고, 소재의다양화및저가소재개발, 속도개선을통한생산성향상등이선행되어야한다. 또한생활용품산업연관산업의활성화를통한생태계의재구축이필요하다. 3D프린팅전 후처리산업, 관련 SW 개발, 관련콘텐츠개발등서비스업등의활성화 (4.0) 가필요하다. 3D프린팅활성화조건으로는시장형성을위한표준제정 (4.3) 도매우필요하다는입장이다. 현재는각국가별메이저기업별로차별화된생산방식, 소재, 프로그램등의구조로난립해있어 3D 프린팅도입이쉽지않은상황이다. 그림 Ⅲ 생활용품산업의 프린팅활용촉진정책수요 ( 단위 : 5 점척도 (1= 불필요, 3= 보통, 5= 매우필요 ) 자료 : 산업연구원, 전문가설문조사, 2016.10 또한 3D프리팅관련전문기술인력의양성 (4.3) 도시급하다. 3D프린팅과연계하여생활용품을기획, 제조및유통을담당할수있는전문인력이필요하다. 3D SW, 소재, 장비등하드웨어관련전문인력과기획, 디자인, 오픈소스활용등콘텐츠관련하여현장투입형전문인력의 - 110 -

확보가가장중요하다하겠다. 생활용품산업에서 3D프린팅의활용은기업의상업적용도보다개인맞춤형직접제조형태가더빠르게발전할것으로예상된다. 따라서개인사용자의 3D프린팅활용촉진이가능하도록오픈소스형태의웹사이트구축및정보제공 (3.8) 등지원이필요하다. 마지막으로경영자의 3D 프린팅채용에대한인식제고와미래비전설정이필요하다. 3D 프린터가이슈화되면서관심수준은매우높아졌으나, 사업수단으로서 3D 프린팅에대한적극적인관심및활용정도는저조한편이다. 우리나라대부분의생활용품이범용제품위주로생산되어부가가치수준이높지않고업체가영세한상황에서, 중국등경쟁국과의가격경쟁이갈수록첨예해지고있어비용이수반되고불확실성이높은 3D 프린팅에대한투자여건은어려운형편이다. 3D 프린터자체의대중화가아직이루어지지않았고, 사업적성과로이어지기에는기술적인제약이많이존재한다. 따라서 3D 프린터가제조공정과정에서활발히활용되기보다는일부선도업체에의한목업또는시제품생산등일부공정에서만시험적으로활용되고있는수준에그치고있다. 반면기업이 3D프린팅을활용하고자한다면이는기획, 디자인, 부품소재조달, 생산방식, 생산제품, 유통등모든면에서기업내경영환경의변화를유발할정도로큰변화가예상된다. 따라서 3D 프린팅활용에대해진지한고민과미래비전에대한검토가선행되어야할것이다. 정부입장에서는 3D프린팅산업의명확한발전전망및미래비전설정이필요하다. 지금도 3D프린팅관련수많은기술개발및투자가지속되고있지만, 누구도 3D프린팅채용에따른리스크와이득에대한가이드를주지못하고있다. 3D프린팅채용에따른기대이익과손실에대해여전히사회적합의가이루어지지않은상황에서기업이불확실성을안고투자를진행하기에는사실상어렵다. - 111 -

Ⅳ. 전자산업 1. 산업의범위와가치사슬 (1) 산업의범위 전자산업은정의하는방식에따라다양한세부업종으로구성될수있지만, 본보고서에서는광의의개념으로전자산업을정의하며전자의운동을정보로하여이용하는기술을핵심으로하는산업을전자산업으로지칭한다. 통계청의표준산업분류상전자산업에해당하는세부산업을반도체 (261), 전자부품 (262), 컴퓨터 (263), 통신및방송장비 (264), 영상음향 (265), 전구및조명장치 (284), 가정용기기 (285) 로선정한후 3D프린팅도입에따른전자산업의영향에대해살펴보았다. (2) 가치사슬 휴대폰, 디스플레이, 반도체, 가전등주요전자제품의공급사슬은 < 그림 IV-4-1> 에나타나있다. 복잡한공정으로이루어진전자제품의특성상 3D프린팅의적용분야는유리소재를이용한디스플레이의식각공정, 구조가복잡한전자부품제작등일것이지만향후 3D프린터기술과소재의발전여부에따라공정방식의변화가나타날가능성도존재한다. < 그림 2-Ⅳ-1> 주요전자제품의공급사슬 자료 : 주요제조업공급사슬및업종분류체계분석, 장태우외 (2012) - 112 -

2. 3D 프린팅영향분석 (3) 3D 프린팅의부문별활용현황및전망 1) 부문별활용현황 전문가심층조사결과현재전자산업의 3D프린팅활용비중은평균 4.8% 로국내전자산업에서 3D프린팅제조방식의활용도는상당히낮은실정이며이는부록에수록되어있는전자산업활용현황조사의결과와도일치한다. 부문별로는프로토타입 / 시제품등생산을위한보조공정에서의활용률이 6.3~8.5% 로가장높게조사되었고제품디자인부문의 3D프린팅활용률도 7% 로높은활용률을보였다. 하지만완제품생산에있어서의활용은주로주변액세서리생산 (3.8%) 에서이루어지고있고전자부품및최종전자제품생산에의활용은거의전무한수준으로조사되었다. 전자산업에서의 3D 프린팅활용은기술적요인, 제한된소재등의여러가지제약요인으로인하여최종제품의생산으로이루어지기보다는공정상의효율성제고등생산의보조적인수단으로활용되고있는것으로보인다. < 그림 2-Ⅳ-2> 전자산업의가치사슬별 3D 프린팅활용현황 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10-113 -

2) 3D 프린팅활용전망 향후전자산업에서 3D프린팅의활용비중은급격하게높아질것으로전망된다. 활용비중전망은 2020년평균 24%, 2025년평균 38%, 2030 년평균 50% 로현재는타산업대비활용률이낮은상태이지만향후에는점차기술적제약이해소되어 3D프린팅활용도가타산업보다높거나비슷한수준까지증가될것으로예상된다. 각부문별 3D프린팅활용률의변화추이를살펴보면, 프로토타입제작, 시제품및마케팅샘플제작, 교육용모형생산, 제품디자인부문의활용률이 2030년경약 60% 에육박할것으로보이며, 현재 3.4% 수준인금형제작부문의활용도는전자부품생산에필요한금속소재의개발에따라 2020년 21%, 20205년 43%, 2030년 48.4% 로빠르게증가할것으로전망되었다. 또한, 현재활용이거의이루어지지않고있는부품및완제품생산에있어서도 3D프린팅의활용도는 2020년까지완만히증가하다가 2025년부터부품 22%, 완제품 18% 로증가되고 2030년경에는부품 33%, 완제품 26% 까지증가될것으로전망되어 2020년경부터는전자산업에서 3D프린팅제조방식의도입이본격화될것으로예상된다. 즉, 3D프린팅도입으로인한전자산업생산방식의본격적인변화가이루어지기까지는약 10여년정도가필요할것으로보이며이기간동안전자제품및부품용 3D프린터와소재의개발이이루어질것으로대다수의전문가는예상하고있음이드러났다. < 그림 2-Ⅳ-3> 전자산업의가치사슬별 3D 프린팅활용전망 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10-114 -

(2) 3D 프린팅활용효과와제약요인 1) 활용효과 2025년경전자산업에서의 3D프린팅활용률이약 40% 에이를것으로예상됨에따라향후 10년후 3D프린팅을활용하여얻게될예상효과를살펴보았고전문가들의응답결과는항목의성격에따라다양한양상을나타냈다. 전문가들은전자산업에서 3D프린팅도입에따라시제품제작시간과디자인작업시간이 50% 이상단축될수있을것으로보았다. 프로토타입및시제품제작비용, 디자인작업비용역시 40% 감소될것으로예상되고있으며이는약 10년이후에도 3D프린팅도입의가장큰효과는생산공정중시제품및디자인부문에서나타날것임을의미한다. 한편, 다품종소량생산방식이현재에비하여약 43% 정도증가될것이라는의견을통해향후 3D프린팅으로인하여전자산업이소량다품종산업으로일정정도변모될가능성이있음을알수있었다. 반면, 제조원가, 재고비용및최종제품생산에필요한부품의개수는약 20% 정도감소될것으로예상되었고주문형생산량증가효과도약 24% 정도로조사되었다. 이는산업전반으로 3D프린팅활용이증가된 2025년경에도 3D제작방식이기존생산방식을대체하기보다는기존의생산방식을보완하는수단으로이용될가능성이높음을의미한다. 3D프린팅의기대효과가가장낮을것으로예상되는생산관련분야는물류및유통비용분야와제조기지의소비자근접지역이전증가분야로서기대효과는약 12% 정도로조사되었다. 3D프린터로최종전자제품을완전히출력하고기존의대량생산방식을대체할수있어야제조기지의소비자근접지역이동을통한유통비용의절감을달성할수있을것이다. 하지만전문가들은향후 10년후에도대량생산을통한전자산업의기존생산방식이주를이룰것으로전망하고있음이드러났다. - 115 -

< 그림 2-Ⅳ-4> 전자산업의 3D 프린팅활용효과전망 (2025 년 ) 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 2) 문제점및제약요인전자산업에서 3D프린팅활용을제약하는요인을여러측면으로파악해보았다. 조사결과다양한소재의부족, 복합소재사용의불가능에따른 3D프린팅소재의제약과, 대량생산에적합하지않은낮은 3D프린팅속도, 3D제품의내구성및정밀도에대한낮은신뢰도등주로기술적측면의문제로인해전자산업에서 3D프린팅제조방식이활성화되지않고있는것으로드러났다. 반면기술적요인중제한된 3D프린터의크기로인한제품디자인제약의문제는큰장애요인이아닌것으로나타났다. 현재전자산업에서활용가능한 3D 프린팅용소재는다양하지못할뿐만아니라그비용역시상대적으로높기때문에 3D프린팅의활용을가로막고있는것으로나타났다. 또한, 3D프린터장비및유지비용과 3D프린팅제조에따른추가적인후처리비용역시전자산업의 3D프린팅활용도제고에대한약간이상의장애요인인상황이다. 다만, 비용측면의장애요인중전력등에너지비용은현재큰장애요인이아니라는인식이대다수였다. - 116 -

< 그림 2-Ⅳ-5> 전자산업의 3D 프린팅활용제약요인 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 주 : 5 점척도로서 1= 장애요인아님, 3= 약간있음, 5 이상 = 매우큼 3D프린터의활용환경에있어서의장애는주로 3D프린팅전문인력의부족과 Software 사용의복잡성때문인것으로나타났다. 저작권문제에따른활용상의장애는약간정도의장애요인이라고보는시각이지배적이었고신기술도입에대한보수적인조직문화와산업적특성으로 3D프린팅이필요치않은점역시큰장애요인이아닌것으로드러났다. 본절의전문가조사결과는 3D프린팅활용환경측면의문제보다는기술및비용측면의문제가해소되면기업들이적극적으로 3D프린터를활용한제조방식을도입할의사를보유하고있음을시사한다. (3) 가치사슬변화전망 전자산업에서 3D프린팅활용이확산되면향후 10년후전자산업의가치사슬은다음과같이변화될전망이다. 연구개발부문은아웃소싱과인하우스중인하우스의비중이약간높아질것으로보인다. 이는연구개발부분은회사자체의지적재산권과연관되고향후 3D프린팅이개발검증및프로모션에보다적극적으로활용됨에따라보안등을이유로내부적으로사용할가능성이높기때문이다. - 117 -

디자인부문은다양한디자인 S/W가개발됨에따라 3D프린팅을이용한자체디자인비중증가로인하우스비중이증가될것이라는의견이우세하지만 3D제조방식이도입되면기업내부에디자인을이해할수있는직원이외부디자인전문가와협업하기쉬워지므로아웃소싱이다소증가될것이라는상반된견해도존재한다. 기업의전체소재조달에서기존소재의조달대비 3D전용소재조달의비중은매우증가될것으로전망된다. 이는 3D프린팅생산제품의증가와제조방식의변화에따라 3D프린팅장비와연계된소재의사용이매우증가될것이기때문이다. 또한, 다양한소재가이용되어야하는전자산업의특성상샘플및시제품만제조하더라도 3D 프린팅에적합한전용소재 / 복합소재가반드시필요하기때문이기도하다. 한편, 부품조달에있어서기존방식의부품비중대비 3D프린팅으로제조한부품의비중은다소증가될것으로전망된다. 향후전자제품생산에있어서형상이복잡한부품부터우선적으로 3D프린팅으로제작될가능성이높기때문에 3D 제조부품비중은다소높아질것이다. 다만, 3D프린팅을이용한전자부품생산기술개발에어느정도의시간이걸리느냐에따라 3D프린팅부품조달비중이정해질것이다. 생산방식의변화양상에대한견해는엇갈리고있다. 우선, 전자기업들이 3D프린팅을통한자체생산시스템 ( 다품종소량생산 ) 을구축할가능성이있어인하우스생산방식의비중의다소증가될것이라는견해가존재한다. 반면, 검증된공정과제품의고성능이요구되는 3D전자제품의특성상고가의보다안정화된장비를갖춘 3D프린팅전문기업을통한외주제작방식의증가가능성역시존재한다. 설비투자비용은다소증가될전망이다. 이는 3D프린팅제조방식의도입이기존의공정을완전히대체하기보다는보완적인수단으로도입될것이기에 3D제조설비와기존설비와의공정정합성유지를위한추가설비투자가필요하기때문이다. 생산기지의경우 3D제조방식도입시해외공장의국내이전증가나국내공장의해외이전증가등의변화는 3D프린팅도입의비용절감효과에따라정해질것이다. 3D 제조방식도입을통하여부품생산비용감소등기존생산공정의효율화를달성할수있고만일 3D프린팅 - 118 -

도입으로생산비용의획기적인절감이가능할경우해외공장의국내이전인리쇼어링의증가도예상해볼수있다. 반면 3D기반으로전자생활용품을대량생산할경우인건비비중이높은부분에서인건비가싼제3지역으로의생산기지건설이일부이루어질수도있다. 하지만 3D프린팅을이용한대량생산은 10년후에도이루어지기힘들것으로예상되는바해외생산기지의변화는현상태로유지될가능성이높다. 재고비용은현재보다감소할것이나유통채널망은다소증가하고, A/S비용은현재와비슷할전망이다. 우선, 3D제조방식의도입으로일정분야에서신속한제품생산이가능할것이기에재고와물류의중요성이다소감소될것이다. 또한 3D 전자생활용품등의분야에서제품의다양화가이루어져다양한판매점이생겨날것이기에유통채널망은증가될수있다. A/S비용의경우 3D프린팅을이용한대량생산의가능성이적고 3D프린팅은단독산업보다국내산업과융합하여성장할것으로예상되기에 3D 제조방식의도입이큰영향을미치지않을것이라는견해가다수였지만, 3D전자제품의시장진입초기에는다소의 A/S비용이증가될것이라는의견도존재한다. < 그림 2-Ⅳ-6> 전자산업의 3D프린팅활용에따른가치사슬변화전망 (2025 년 ) 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 주 : 5 와근접할수록현상태유지, 해석은본문참조 - 119 -

(4) 경쟁력변화전망 전자산업에서 3D프린팅제조방식을도입한기업과도입하지않는기업간경쟁력이현재대비향후 10년후 (2025년경 ) 어떻게변화할것인가에대한전문가의의견을조사해보았다. 조사결과 3D프린팅을도입함으로써시장변화대응력과기술혁신역량측면에서가장큰경쟁력을증대시킬수있는것으로드러났다 ( 각각 38.3%, 31.5%). 또한, 마케팅역량및기능 / 혁신역량역시 3D프린팅미도입기업대비각각 30%, 29% 정도증대될것으로예상된다. 10년후에도 3D프린팅이가장활발히활용될분야는시제품및디자인분야임이앞절의조사에서나타났다. 따라서 3D프린팅도입기업은주로시제품및디자인부문에서신속한시장의수요변화에대한대응을통해역량을증가시켜나갈수있을것이다. 또한, 형상이복잡한주요부품을 3D프린팅으로제작하여기존의틀에얽매이지않는전자제품이출현될가능성이높기때문에 3D프린팅도입을통해기능및혁신역량의증대가가능할것이다. 즉, 휴대폰의물리적키패드가터치방식으로전환되면서스마트폰디자인의큰혁신이이루어질수있었던것처럼, PCB같은주요부품이 3D프린팅으로제작되면서새로운디자인을갖춘보다맞춤형제품들이등장할수있기에 3D제조방식은기업의혁신역량증가에큰기여를할여지가있다. 반면 3D프린팅제조방식의도입이미도입기업대비기업의품질향상, 원가절감, 생산성향상, 가격경쟁력측면에서는약 17% 증대만가져올수있는것으로드러났는데, 이는 10년후에도 3D프린팅을통한전자제품의대량생산은본격화되기힘들것이라는앞절의조사결과로이해될수있다. - 120 -

< 그림 2-Ⅳ-7> 전자산업의 3D 프린팅활용에따른경쟁력변화전망 (2025 년 ) 단위 : % 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 (5) 산업구조변화전망 전자산업에서 3D프린팅제조방식이활용되면장기적으로 (10년이상이후 ) 산업구조는어떻게변화될것인가에대하여전문가의의견을바탕으로조사해보았다. 조사결과, 3D프린팅관련장비및서비스시장이대폭창출될것으로예상된다. 이는현재 3D프린터제조및소재제조중심의 3D프린팅시장에서 3D용소프트웨어, 3D 인력양성, 3D 수요자와공급자의중개업, 1 인제조기업등 3D프린팅서비스산업의비중이확대될것을의미한다. 금형및주조, 기존부품제조, 조입인력등의분야는현재와비슷한수준으로유지될것으로예상된다. 보완적수단으로의 3D프린팅제조방식도입으로인해기존부문에대한대체정도는크지않을것임을의미하는결과이다. 또한 3D프린팅활용으로인하여수입에의존하던제품을직접제작하여대체할수있는산업이소폭으로창출될것이라는기타의견도존재하였다. - 121 -

< 그림 2-Ⅳ-8> 전자산업의산업구조변화전망 (2025 년 ) 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 주 : 5 와근접할수록현상태유지, 해석은본문참조 3. 3 프린팅활성화를위한정책방향전문가심층조사결과, 전자산업에서 3D프린팅제조방식활용을촉진하기위해필요한정책들중가장우선순위의정책은 3D프린팅용 S/W 및 CAD 개발지원, 3D프린팅장비및소재개발지원, 시장형성을위한표준제정으로조사되었다. 이는제한된전용소재, 낮은프린팅속도, 낮은품질신뢰도등의기술적제약요인으로 3D프린팅제조방식의본격적이도입이부진한전자산업의현상태를반영하는결과라할수있다. 전자제품은복잡한회로와수많은부품으로구성되므로기술표준이중요시되고따라서 3D프린팅용 CAD 및 S/W 개발지원과시장형성을위한표준제정은전자산업에서의 3D프린팅활성화제고에크게기여할수있을것이다. 창업활성화를위한벤처캐피탈육성과 R&D 자금지원필요성도높게응답되었는데이는 3D 전자제품관련연구개발자금지원과시장형성을위한 - 122 -

중소기업및벤처기업의 3D 프린팅참여유도에도노력해야함을시사한다. < 그림 2-Ⅳ-9> 전자산업의 3D 프린팅활용촉진정책순위 자료 : 산업연구원, 전문가심층인터뷰, 2016.10 주 : 5 점척도로서 1= 불필요, 3= 약간필요, 5= 매우필요 전자산업에서의 3D프린팅활용현황조사 ( 부록 ) 와전문가심층면접결과를종합하여 3D프린팅활용활성화를위한정책방향을다음과같이제시해본다. 향후전자산업에서 3D프린팅기술도입에따른기대효과가가장높은분야는 3D 전자부품제조분야일것이다. 년미래창조과학부와산업통상자원부가공동으로마련한 프린팅전략기술로드맵에의하면향후육성할 대활용분야에서전자부품과관련된 개분야 전자부품 발전용부품 가선정되었다 전자제품생산에있어큰비중을차지하고있는인쇄회로기판 제조분야는 프린팅기술의도입으로인한혁신가능성이상당히높은분야로평가되고있고 프린터로 제조가가능하면전자제품디자인이더이상직각형태의 에제한되지않고보다유연하고효율적인방향으로발전될가능성이높기때문에 전자부품제조육성을위한정책수립이우선시될필요가있다 3D프린팅전자부품제조를위해서는고해상도프린팅기술과프린팅소재개발이필수적인요소이다. 현재까지개발된프린터는점대점 (point-to-point) 방식의전도성트레이스 (conductive trace) 인쇄에는적 - 123 -

합하나해상도가낮아전문적인전자부품의인쇄에는적합하지않은한계를드러내고있다. 따라서, 3D프린팅에활용될수있는금속소재, 그래핀, 탄소나노튜브의개발과다양한소재에따른정교한인쇄기술의개발이필요한실정이고이에따른대책마련이요구된다. 최근한국전기연구원에서는전기도금법을이용한금속 3D 프린팅기술을세계최초로개발하였고이에따라사물인터넷센서같은전자소자나전자제품의완전출력제품 (All Printed Device or Sensor) 의 3D 프린팅가능성도앞당겨질수있을전망으로이와같은유망기술에대한지속적인지원및투자가필요할것으로보인다. 전자소자의제작이나 RFID 태그, 센서, 조명, 디스플레이등거의모든전자산업분야소자를 3D 프린팅으로제작하는인쇄전자 (printed electronics) 기술과 3D프린팅의결합은전자산업발전에큰잠재성을지니고있는것으로평가되고있다. 또한, 3D프린팅과 ICT의융합은수영용스마트안경, 의복착용형 ICT 기기등의착용형스마트기기개발및범용화를촉진시킬수있을것으로예상되고있다. 따라서, 3D프린팅과인쇄전자기술의융합, 3D프린팅과 ICT의융합을통한전자산업의중장기적발전방향도모색해보아야할필요가있다. - 124 -

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< 부록 1> 주요산업별 3D 프린팅활용사례 뿌리산업 현재뿌리산업에서활용되고있는금속소재기반 프린팅은기술적제약에따라아직까지제한적이다 다만 복잡한형상과소량맞춤형특성이강한일부분야 예를들어항공 산업기기및의료기기부품제작과정등에서그활용이점차증가하고있는추세이다 우리나라의경우한국생산기술연구원을중심으로쾌속조형법 에기반한신속한중자 혹은주조용주형 등의시제품제작에 프린팅이적용되고있다 프린팅을활용한시제품제작은다양한분야에서적용사례가보고되고있다 한국기술은 코리아의전신인대우자동차및현대자동차에시제품제작을위한 프린터를공급한바있으며 코리아의경우마스터패턴제작및시제품제작에 프린터를활용하고있다 또한국내자동차전조등과헤드램프최대공급점유율을가진 사의경우 헤드램프의부품간조립성검토와디자인검증과정에 프린터를사용하고있다 해외주요제조기업은정밀 소량생산특징을지닌항공산업을중심으로 프린팅을활용하고있다 중국의 는 프린터를활용한세계최대항공기구조물랜딩기어하우징을 합금을사용하여제작하고있다 는항공기엔진의온도센서 센서 하우징을 프린터를활용하여제작하였으며 이를 기종에적용하고있다 롤스로이스는 엔진내의전면베어링하우징을 프린터를활용하여제작하였으며 이를 기종에적용한것으로보고되고있다 이밖에도 와 역시항공기부품 엔진압축기및노즐등 을 프린터로제작하여항공기에적용하고있다 - 128 -

그림 프린터를활용하여 제작된항공기랜딩기어하우징 자료 : 김상훈 & 심우중 (2016), 원자료는 http://www.3ders.org/articles/ 이러한완제품뿐만아니라주조산업에도 프린터의활용사례가증가하고있는추세이다 네덜란드의펌프제조사인 의경우 대형펌프제조를위한사형제작에걸리는물적 시간적비용을절약하기위해 프린터를적극활용하여개발기간과비용을크게단축하고있다 그림 프린터를활용한사형제작사례 자료 : 김진호, 주조와 3D 프린팅접목, 생각의틀을깨다 - 129 -

표 의 프린터사용효과 구분 기존방식으로제작된 프린터를활용하여사형제작된사형 제작기간 개월 일 목형재고관리 넓은창고면적필요 보관중변형위험 데이터만필요 정밀도 수작업으로치수정밀도 데이터를그대로활변화위험용 노동투입 모두수작업 많은시자동화과정으로엔지니어간소요노력최소화 기타 한가지금속만활용 금속에따라치수변경가능 자료 : 김진호, 주조와 3D프린팅접목, 생각의틀을깨다 고부가가치를창출하는정밀주조 의영역에도금속소재를이용한 프린터적용사례가점차확대되고있다 독일의 사에서는 방식을적용하여왁스패턴을제작후정밀주조에활용하고있다 프린팅적용은패턴금형제작이불필요하기때문에제작기간단축 제품설계자유도제고 최적화용이등제품의효율을극대화하는장점이있다 사는 방식을적용하여왁스패턴을제작후귀금속및의료기기를제조하고있다 그림 정밀주조왁스패턴을활용한귀금속제작사례 자료 : 예대희 (2015), 원자료는 Envision Tec. 16) 국내의정밀주조는주로자동차및기계부품을제조하는데적용되고있으나, 해외제조선진국의경우, 고부가가치를창출하는항공, 귀금속및의료기기산업에정밀주조가활용되고있으며, 이분야에 3D 프린팅이활발히적용중이다. ( 예대희, 2015) - 130 -

2. 의료기기 (1) 국내활용사례 의료기기에서는인공치아, 인공혈관이나인공두개골등의바이오관련기기와의수나의족, 인공관절등의정형외과용제품중심으로 3D 프린팅활용이증가하고있다. 2015년 11월에식약처는 3D 프린팅의료기기허가심사가이드라인을마련하고 3D프린터로제작한 9개품목에대해허가함으로써 3D프린팅의료기기판매가가능하게되었다. 주로티타늄소재로만든제품으로서복합소재의제품은 2017년상반기에논의를통해가이드라인을마련할예정이다. 허가품목은두개골성형재료, 금속제이식용메쉬, 추간체유합보형재, 인공광대뼈, 인공안와연등으로주로신체보정용제품이다. 일정한크기범위로일괄허가를받은후허가범위내에서자유롭게제품을제작하여판매하는방식이다. 메이쎄이등제조사들은관련전문병원 ( 의사 ) 과의협업을통해제품을개발하고있다. 향후치과임플란트와정형외과임플란트는 2016년 10월에가이드라인발표할예정이고, 뼈에대한스캐폴드와연골, 피부, 혈관가이드라인은 2017년발표를추진하고있다. 이밖에다음과같은분야에서 3D프린팅이일부활용되고있다. 정형외과용기구중에서 stem, 무릎관련기기, 관골절관련기기등이고, 인공인체관련기기에서는두개골임플란트, 수술관련기구에서는골절트러스기기, 척추디스크관련기기등이있다. 인공간, 인공신장, 인공혈관등의바이오프린팅제품은주로실험실용이나동물실험대체용으로사용중이다. 향후에는인체를모방한다양한장기를셋트로만들어서 one-stop형임상실험을하는방향으로발전할전망이다. 또한, 그동안기술적인문제로수술이어려웠거나장시간소요되던영역에서 3D프린팅제품활용을통해수술이가능해지고, 수술시간도단축되는방향으로발전할전망이다. 예로서분비기관의골육종을제 - 131 -

거하고꼬리뼈를복원하는수술이기존에는 10 시간소요되었으나맞춤 형 3D 프린팅제품사용으로수술이용이해지면서수술시간도 5 시간으 로단축될수있다. 표 식약처허가 프린팅의료기기 품목명사용목적외형회사 두개골성형재료두개골결손부의대체및수복메디쎄이 금속제이식용메쉬조직이나뼈를지지 / 보호메디쎄이 추간체유합보형재 퇴행성추간판탈출증구조적 이상을치료 메디쎄이 추간체유합보형재 인공광대뼈 퇴행성추간판탈출증구조적 이상을치료 광대뼈결손부위 대체 / 고정 / 유합 / 지지 메디쎄이 메디쎄이 인공안와연 안와저또는안와연의 결손부위대체 / 고정 / 유합 / 지지 메디쎄이 추간체유합보형재 퇴행성추간판탈출증구조적 이상을치료 메디쎄이 특수재질두개골 성형재료 외상이나질환등으로결손된 두개악안면골에사용 티앤알 바이오팹 추간체유합보형재 퇴행성추간판탈출증구조적 이상을치료 스파 이노텍 자료 : 심규원, 임상적용및수술사례를통한 3D 프린팅의료기술의현재 와미래, 서울 3D 컨퍼런스발표자료, 2016.6-132 -

(2) 해외활용사례 미국 FDA는 3D프린터로제조한의료기기에대해기존제조방식의기기와동일한기준으로규제하고있으며, 2015년 12월이후 85개이상의 3D프린팅의료기기에대해허가를완료했다. 주로정형외과용품, 티타늄두개골플레이트, 수술도구, 크라운과보철물등의치아복원제등이다. FDA는 주문제작의료기기예외조항 (custom device exemption) 규정을 3D프린팅의료기기에적용하여사용을허가하고있다. 동조항은응급상황에서대체치료수단이없는환자에게허가받지않은의료기기사용을의료인또는의료기관의책임하에허용하는것이다. FDA는금년 5월에 3D프린팅의료기기의기술적고려에대한가이드초안을발표하고의견을수렴하고있다. 이는 3D프린팅의료기기제조업자들에게 3D프린팅의료기기개발시의료기기디자인, 제조, 테스트와관련하여고려해야하는부분들을권고하기위한것이다. 3D 프린팅인체모델로수술에활용 17) 미국에서는 2000년대초부터수술하는과정에서 3D프린터를활용하기시작했다. 2004년미국뉴욕주에소재한소아병원에서시행한머리가붙은샴쌍둥이의분리수술에서의사들은 3D프린터를활용하여출력한복잡한뇌혈관모델로모의수술을하여연습한결과수술의안전성을높이고수술시간단축에성공했다. 이후세계각국에서 3D프린터를활용한수술이활발히이루어지고있다. 그림 중국상하이푸딘대학의엉덩이가붙은쌍둥이분리수술 17) 융합연구정책센터, 3D 바이오프린팅, 융합연구리뷰, 2015.10. Vol. 1 No.7 참조 - 133 -

그림 미국보스턴병원의선천성두개골기형수술 3D 프린팅보형물 옥스퍼드퍼포먼스머티리얼스는 3D 프린팅기술을활용하여 PEKK(poly ether ketone ketone) 소재로환자맞춤형인공뼈를제작하여 시판하고있다 ( 미 FDA 승인제품 ). 그림 옥스퍼드퍼포먼스머티리얼스의환자맞춤형인공뼈 3D 프린팅치과용교정기와보청기 미국얼라인테크놀러지는 3D프린터로제작하는환자맞춤형투명교정기인인비살라인 (Invisalign) 을개발하여판매하고있다. 덴마크의보청기제조업체인오티콘은 3D프린터를활용한환자맞춤형보청기를개발하여판매하고있다. 보청기제작전에 3D가상시물레이션을통해서부품들을배치할수있어서착용감이우수하다. - 134 -

그림 환자맞춤형투명교정기및맞춤형보청기 3D 프린팅인공지지체 미국미시간대학에서는선천성기도연골연화증으로숨쉬기가곤란한환자에게환자의기도형상에맞추어인공지지체를제작하고삽입하여치료했다. 인공지지체의한쪽방향을개방형으로하여환자의성장에따라인공지지체도같이변형이가능하도록제작했다. 그림 미시간대학의기도모양인공지지체 싱가폴난양기술대학에서는치과분야의치조골재생에환자맞춤형 인공지지체를 3D 프린터로제작하여이식하였고, 6 개월후에는충분한 양의골이생성되었다. - 135 -

바이오 3D 프린팅활용한피부및뼈재생 미국국방부에서는바이오프린터를이용한피부조직프린팅연구를추진하고있다. 전쟁터에서부상을입은군인의화상피부에직접세포를층층이프린트하여피부재생을촉진시키는연구이다. 환자의피부를레이저로스캔하여손상된피부의정도를파악하고화상정도에따라적합한세포 ( 표피, 진피, 피하지방등 ) 를피부에바로프린팅하는방식이다. 그림 미국국방부의세포층프린팅 미국 Utrecht 의과대학에서는바이로프린팅기술을이용하여연골세포와골형성전구세포를각각별도로프린팅하여체외와체내에서배양을통해체외에서는 3주만에체내에서는 6주만에연골과뼈조직을재생했다. - 136 -

3. 생활용품산업 국내에서 프린팅은완구에가장빠르게접목이되고있다 상업용판매를목적으로하는경우외에개인적소장을위한취미용품등의제작이개인용 프린터를통해확산이되는분위기이다 아트토이 액션피규어 스태츄등을생산하는국내성인용완구업체진토이는 프린팅을기반으로한제품을생산하여상품화에성공하였으며 년부터실제판매로실현되고있다 진토이는다양성을추구하는시대흐름에맞춰미술 애니메이션 음악등다양한문화를접목시킨작품을생산한다 아트토이는 프린팅의장점으로장난감예술품으로서조형적인아름다움및좌우대칭등이매우중요하며 수작업이어려운좌우대칭의정확성을 프린터로해결가능하다는점을꼽는다 그러나단점으로는피큐어가지녀야하는외관및얼굴등의정교함이떨어지며 기존 타입은디테일한표현이아직약하기때문에최종상품화를위한후처리용수작업이반드시요구된다는것이다 해외활용사례로서는 년에어울프 사의경우 에서다양한소재를이용하여프린팅한드레스 슈즈 악세사리등다양한패션제품을선보이며미래에 프린팅이일반적인우리삶에서어떻게나타날수있는지를잘보여주었다 우선드레스소재는 와 로구성되었으며 맞춤형드레스제작에약 달러의비용소요되었고 같은소재로팔찌및손목밴드를디자인하였다 액세서리로서에메랄드립스틱케이스는코퍼필 과스테인레스스틸필 을이용하였고 반투명하게보이는효과를위해그린티 글레즈 를보완적으로활용하였다 패션슈즈는검은색과빨간색의 소재를활용하여제작하였는데 이구두는박테리아에의해무해물질로분해되는친환경소재로제작된것이특징이다 에어울프 사의다양한패션아이템들은다양한패션아이템들이 프린터를통해생산가능하며 종류이상의소재를활용하여프린팅함으로서다양한소재의활용가능성을보여주는등 프린팅혁신사례를제시한것에의의가있다하겠다 - 137 -

한편스포츠용품관련해외메이저기업들은 프린터를활용하여생산한밑창등을활용하여시제품을생산하는등시장을선도하고있다 대표적인기업으로는뉴발란스 나이키와아디다스로이들기업들은 프린터를활용하여사용자맞춤형제품을선보이거나 향후생산기반및생산역량강화를위한대규모를투자를계획하는등선제적대응을하고있다 그림 프린팅패션제품 자료 : www.airwolf3d.com 뉴발란스는 년부터세계적인스포츠스타들에게 프린팅기술을이용한맞춤형신발을제공해왔으며 년에하반기에공개된 프린티드슈즈는소비자에게판매가가능하게된최초의 프린팅기술이활용된신발로 년상반기에출시를목표로발표하였다 사와의콜라보레이션으로탄생된 프린티드슈즈는분말소결방식 으로제작되었으며 듀라폼플랙스 라불리는 탄성중합체 분말을사용했다 그결과발부분에서 - 138 -

도압력을가장많이받는최대점부위에완충효과를제공할수있으며 유연성 강도 무게와내구성의상호균형을맞춰최적화가가능한것으로전해진다 소비자가격은아직발표되지않았지만아직까지는 프린터한대에서하루에 쌍만이 프린팅이가능하기때문에가용성부분에서많은제한이있다 뉴발란스 의양산품보다높은가격으로공급될것으로예상되며 당분간은표준화된제품만을판매한후 이르면 년즈음부터소비자맞춤형제품을제공할수있을것이라는전망이다 나이키는 년이미 프린팅을통해생산한바닥면을활용한 세대축구화 을제작하여출시한바있으며 그외에도 프린팅된슈즈쿠션을제조하는등생산기술혁신을주도하고있다 또한나이키는 년 프린팅을포함한기술제고를위해미국오리건주포틀랜드근처에연구 생산단지를구축할계획을발표한바있다 아디다스는 프린터업체머티리얼라이즈 사와협업하여소비자의니즈에맞춘퓨처크래프트 를개발하여선보였다 퓨처크래프트는런닝화전문으로 소비자가매장에비치된러닝머신을달리고저장된정보와발모양스캔기술을바탕으로소비자에최적화된신발을 프린트로제작하였다 다만 프린터를이용한완제품생산이아니라밑창중간부분에들어가는중창을개개인의발특성에맞추어 프린터로출력하여신발을제작하는맞춤제작형태이다 나이키와아디다스의선제적인기술혁신및투자에도불구하고 프린팅으로신발이상업생산되기까지는더많은시간이소요될것으로예상된다 현재로서는내구성및탄력성등성능문제 고단가등의에러사항이상존하며 디자인변경으로인한품질변경등이슈해결도필요한상황이다 - 139 -

그림 나이키의 프린팅을활용한운동화 자료 : 나이키홈페이지 4 전자산업 (1) 국내 3D 프린팅활용사례 코웨이는 2010년부터 3D프린터를도입하여공기청정기개발및제조과정효율화에활용하고있다. 3D프린터를디자인검토및성능테스트를위한시제품제작이외에도제품생산및검사를위한지그제작에활용하면서 3D프린터의활용도가증가되고있다. 또한, 외주에의존하던신제품의목업 (mock-up) 제품제작을 3D프린팅으로대체하면서외주대비비용의약 70% 절감효과와제작시간을약 20% 단축시킬수있었다. 표 코웨이의 프린터활용현황 출처 : CAD&Graphics 2016/1-140 -

그림 프린터로제작된공기청정기시제품과송풍용팬 출처 : CAD&Graphics 2016/1 삼성전기는스마트폰과컴퓨터, 가전제품의주요부품인적층세라믹콘덴서 (MLCC) 제조과정에 3D프린터를다양하게활용하여부품개발및제조과정효율화를이루어냈다. 구체적으로 MLCC 고속연마 Barrel 개발, MLCC 접착필름제거롤및선별기 cover 제작, MLCC carrier plate 구조실험에이용하는등제품제조공정효율화에 3D프린터를활용중이며, 기존절삭가공방식의 MLCC의박리금형제작을 3D프린터로제작해보면서설계변경후성능검증용도로활용하고있다. 또한, TV power용회로트렌지스터의개발용시제품을금형대신 3D 프린터로제작하여기존 20일정도소요되는과정을 1일로단축하였으며실험용으로적정한수준의수량만제작할수있게되어개발비절감등의개발과정효율화도달성하였다. 그림 프린터로제작된 박리금형 출처 : 삼성전기 - 141 -

세탁기, 냉장고등의가전제품부품의금형제작에도 3D프린팅은활용되고있다. 순수국내기술로 3D 금속프린팅기술인 DMT 기술을개발한 3D 프린터제작업체인스텍 (InssTek) 은세탁기, 냉장고등의주요가전제품용 3차원냉각수코어를금속 3D프린터로제작하여삼성전자에납품하였다. 3D 프린팅을통해코어내부에금형으로된냉각수로를설치함으로써기존플라스틱재질냉각수로의휨문제를개선할수있었고주조시간도단축하였다. 또한, 금형냉장고팬제작에금속 3D 프린팅기술을적용하여기존팬대비편심량을대폭낮춤으로써냉장고팬소음을감소시킬수있었다. 그림 금속 프린팅의냉장고 코어적용사례 출처 : 인스텍 ; Hello T 첨단뉴스 (2015. 9.) (2) 해외 3D 프린팅활용사례 프레쉬파이버 (FreshFiber) 社에서는 2009년 3D프린터로제작한아이폰케이스를판매하기시작하였다. 3D프린팅기술의장점을활용하여독창적인디자인과다양한소재및다양한색상의케이스를판매할수있었고또한다양한아이디어를반영한보다실용성높은스마트폰과태블릿 PC의케이스도제작및판매하게되었다. 일본통신사 KDDI는 2015년부터스마트폰 3D 프린팅서비스인 3D 프린팅랩 을오픈하여웹페이지에서소비자가 5종류의베이스디자인과 5-142 -

가지색상, 그리고 80여가지의무늬및스탬프와커스텀문구등을선택하여특화된케이스를구매할수있는서비스를제공중이다. 약 2주정도의제작기간과 3980엔의가격으로제공되고있으며유럽의거대통신회사 Orange 역시이와비슷한서비스를제공하고있다. 한편, 국내에서도 SK 텔레콤에서 2014년한시적으로신규및번호이동고객들에게스마트폰케이스를 3D 프린터로제작하여주는프로모션을진행한적이있다. 네슬레에서는 2003년 3D 프린터를도입하여캡슐커피시스템인네스프레소커피머신부품의시제품제작기간을기존에비하여단축시킬수있었다. 이에따라매일새로운아이디어시험이가능해지고시제품을통해새로운아이디어도구상이가능해졌다. 또한장비의커피를끓이는부분과캡슐고정부분, 컵을올려놓는받침등과같은파트의기능성테스트에도 3D프린터를활용하고있다. Pyott Design에서는컴퓨터사용자의손크기에맞도록크기조정이가능한플라스틱마우스커버를 3D프린터로제작하였다. 10달러의로지텍 M100 마우스에결합하여사용하면그립감이개선된맞춤형마우스제품으로탈바꿈되며 3D프린팅마켓플레이스인 Shapeways에서 70달러에판매되고있다. 그림 프린터로제작된스마트폰케이스 좌 와마우스커버 우 출처 : 프레쉬파이버 ( 좌 ), PyottDesign( 우 ) AKEMAKE 社에서는 3D프린터를사용하여전통적인방법으로제작이힘들었던미학적인스피커를제작한다. 그예로나선형조개모양의스피룰라스피커 (Spirula Speaker) 가있으며구입한디자인을집에서도제작할수있도록 DIY 가이드라인도제공한다. - 143 -

3D 프린팅이어폰업체노말은 2014년뉴욕맨하탄에플래그쉽스토어를개점하였다. 소비자의귀를 3D 스캐너로촬영한후각자의귀모양에맞는이어폰을매장에서 3D 프린터로출력할수있으며스마트폰어플리케이션으로촬영한귀사진을전송하면매장에방문하지않고도온라인으로주문가능하다. 그림 스피룰라스피커 좌 와뉴욕의 매장 우 출처 : 3ders.org ( 좌 ), echochamber.com ( 우 ) 크라우드펀딩인디에고고 (Indiegogo) 를통해런칭한싸이넵스민트 (Cynaps Mint) 는 3D 프린터로제작된골전도헤드셋이다. 3D 프린팅된모듈식부품으로이루어져원하는대로조립및재조립이가능한제품이며휴대전화, 태블릿등모든휴대기기와블루투스로연결이가능하도록제작되었다. 그림 의골전도헤드셋 출처 : 3DPRINT.com 최근개발되고있는주요기술들은앞으로전자산업에서 3D 프린팅제 조방식의본격적도입을한층앞당길수있을것으로평가되고있다. 하버드대학과일리노이대학공동연구팀은 2013 년모래알만한크기 - 144 -

의전세계에서가장작은크기의리튬이온배터리를 3D프린터로제작하여선보였고제작된초정밀배터리로작은로봇과의료용기기를가동하는데성공하였다. 의료보형물, 나는벌레로봇, 안경에부착하는소형카메라와마이크등과같은나노디바이스는디바이스보다큰전원공급배터리의크기문제가상용화를가로막고있는상태이다. 3D프린터로제작된초소형배터리는이같은나노디바이스의전원공급배터리크기문제해결에기여할수있을것으로전망된다. 그림 초소형정밀배터리 출처 : ZDNet Korea (2013. 6..22) 미국의복셀8(Voxel8) 사는 2016년 CES 행사에서하버드대학교수인제니퍼루이스 (Jennifer A. Lewis) 에의해개발된세계최초로전자부품의완전출력이가능한 3D 프린터를선보였다. 이프린터는듀얼프린팅헤드를장착하여전자회로기판 (PCB) 제작시기판은플라스틱소재로, 회로는전도성잉크소재로각각출력이가능하며반도체칩과같은전자부품은작업을중단하고수작업으로삽입이가능한기능을지니고있다. 전자제품의디자인이 PCB 크기에제한될필요가없게된다는점에서이프린터는향후전자산업의혁신에크게기여할수있는제품으로평가되고있다. - 145 -

그림 전자제품출력 프린터 출처 : technocrazed.com 또한, 복셀사는외관과회로를함께설계한후, 메모리반도체만 3D 프린팅과정중간에장착하는방식의보다손쉬운초소형 USB 드라이 브제작도선보였다. 그림 복셀 을이용한 설계개념도 좌 와 프린팅시제품모습 우 출처 : Autodesk(2015); 한국콘텐츠진흥원 (2015) - 146 -

< 부록 2> 전문가심층면담질문서 ( 의료기기용 ) 3D 프린팅이산업에미치는영향평가를위한전문가설문조사 안녕하십니까? 귀하의무궁한발전을기원합니다. 정부출연연구기관인산업연구원은산업통상자원부와공동으로 3D프린팅이주요산업에미치는영향과대응방안 에관한연구를추진하고있습니다. 이설문지는 3D프린팅영향대한전문가의평가의견을조사하여본연구의기초자료로활용하기위하여작성한것입니다. 귀하의응답은 통계2법 제33조에따라이메일주소나기타본인을식별할수있는정보는분리되어별도로처리되기때문에응답의익명성이보장됩니다. 또한응답내용은영향평가이외의용도로는사용되지않습니다. 다망하실줄아오나향후우리산업의성장에필요한합리적인정책대안이마련될수있도록적극적인협조를부탁드립니다. 2016년 10월주관기관 : 산업통상자원부조사기관 : 산업연구원 (KIET) 문의처 : 산업연구원이경숙연구위원 (02) 3299-3055, ekslee@kiet.re.kr * 소속및연락처 기관 ( 회사명 ) 전화 직위및성명 E-mail 전문분야 - 147 -

문 1. 귀사에서 3D 프린팅제조방식이활용된다면다음각부문별로활용비중이 어느정도될것으로전망하십니까? % 로표시해주십시오. ( 예시 : 현재 3D 프린팅을사용한시제품제작건수는 0% 이나, 2020 년에는 15% 정도될것으로예상등 ) 부문 현재 2020년 2025년 2030년 제품 ( 부품 ) 디자인금형제작시제품제작모의수술용제품제작교육용모형생산제품생산 문 2. 귀사에서 3D 프린팅제조방식이활용된다면다음생산관련분야별로그효 과가어느정도될것으로전망하십니까? 각분야별현재의수준을기준으 로 10 년후 (2025 년경 ) 의효과에대해해당칸에 로표시해주십시오 ( 문 1 에서응답하신전망치를고려하십시오 ). 분야 시제품제작비용감소시제품제작시간단축부품수감소주문형생산량증가재고비용절감제조원가절감소비자근접지역에생산 공장이전다품종소량생산증가물류 / 유통비용감소 5% 이내 6-10% 11-20% 21-30% 31-40% 41-50% 50% 이상 - 148 -

문 3. 현재귀사에서 3D 프린팅제조방식이활성화되지않는요인은무엇이고 그정도는어떠합니까? 요인 3D 프린터장비비용 3D 프린팅소재비용소재제약 ( 다양성부족, 복합사용곤란등 ) 3D 프린팅장비유지보수비용전력등에너지비용후처리공정비용프린팅속도 ( 낮은생산성, 대량생산곤란등 ) 제품의낮은품질신뢰도 ( 내구성, 정밀도등 ) 3D 프린터크기제한저작권침해우려의료계의보수적문화 ( 신기술도입거부등 ) 3D SW/ 프린터의사용어려움전문인력부족제반여건 ( 허가문제, 표준미흡등 ) 장애요인 아님 약간 있음 매우 큼 문 4. 3D 프린팅가치사슬은다음과같습니다. 이러한 3D프린팅이귀사에활용되면현재의상황을기준으로 10년후 (2025년경 ) 귀사의각가치사슬활동들은어느방향으로어느정도의변화가발생할것으로전망합니까? 문 1번에서응답하신비중을고려하여해당칸에 로표시해주십시오. ( 예시 : 연구개발부문에서현재인하우스 50%, 아웃소싱 50% 의비중인데, - 149 -