포커스 2014 년 3 월 3 일 ( 제 242 호 ) 3D 프린터부상과창조경제접목방안 Ⅰ. 3D 프린터시대의도래 Ⅱ. 기술 시장현황및발전전망 Ⅲ. 부산의대응방향 요약 지난해하반기에사물을입체로출력할수있는 3D 프린터로만든총기가실제인명을살상할수있을정도라는뉴스가나오면서 3D 프린터가주목을받았다. 사실 3D 프린터는전문가들사이에서는이미 3차산업혁명의도구, 인터넷에대응하는발명품으로인식됐다. 미국의학자들이만든관련원천기술이 2000년대후반만료됐고, IT기술의발달로저가품이시중에등장하면서 3D 프린터는산업계에서는상당한연구와응용이진행되고있다. 앞으로교육기관 사무실 가정에까지사용이확대될것으로보인다. 항공우주 자동차 의료 건축 생활용품 인쇄물등으로응용범위가날로확장되고있어현재의전산업과지역사회에영향을미칠것으로전망된다. 따라서 3D 프린터에대한인식을새롭게하고대응체계를준비해야한다. 부산시의대응과제로 3D 프린터의지역산업에미치는영향판단및대응전략수립 관련인프라구축과기업지원강화 창조경제시범사업으로 3D 프린터와연계된사업추진등을꼽을수있다. 원천기술특허기간만료 IT 기술발달로저가제품양산 고부가소량다품종등제조업여건변화 개인의적시 적기제품출시 입지에상관없는부품일괄생산가능 소재 기술개발로적용범위확대 기존공급망체계혼란우려 전문직사회로급변 창업교육활성화 지역사회영향판단및대응전략수립 인프라구축과기업지원강화 창조경제시범사업으로추진 작성자 : 최윤찬연구위원 cyc2001@bdi.re.kr QR 코드를찍으면부산발전연구원홈페이지로들어갈수있습니다.
Ⅰ. 3D 프린터시대의도래 1. 3D 프린터가제조혁명을촉발 3D 프린팅기술은기존제조업에 IT 기술이접목된융합신기술영역 < 3D 프린터로만든총을발사하는장면 > 자료 : 구글이미지 3D 프린팅기술은인터넷보다더파괴력이있는 3 차산업혁명이라는주장도제기 - 1800 년대중반증기기관의출현으로영국에서 1 차산업혁명이발생 - 1900 년대초반미국의헨리포드에의한이동조립식자동차생산에따른새로운대량생산체제는 제 2 차산업혁명으로간주됨 - 21 세기는 3D 프린터로제 3 차산업혁명이진행중 국내에서빠르게 3D 프린터시장이형성중 - 3D 프린터는높은장비가격과소재비용, 높은외국제품의존도, 국내산업구조변화에대한 대응전략부재, 관련기술개발의태동기등의국내여건에따라확산시기를조절중 - 일부기업에서저가형프린터를개발중으로제품도출시 - 산업발전과연계된 R&D 가올해부터가속화될것으로예상 - 어느정도외국제품과경쟁이될시점에국내에서 3D 프린터가핵심이슈로부상할것으로전망 2 부산발전연구원
현재지역의기업 대학과기업지원기관들이장비를도입해일부를운영중 구분명칭동향 대학및연구기관 기업지원기관 동의대학교 한국생산기술연구원동남권분원 부산테크노파크스마트전기전자부품센터 한국산업단지공단부산지사 3D 프린터기술개발연구센터를개설 금속소재를이용한기계부품상용화기술을개발 자동차용부품생산지원사업추진, 인프라구축사업유치추진 IT 중심산업단지에 3D 프린터도입을검토중 2. 3D 프린터의역사와부상배경 1) 역사 1980 년대후반 Chales Hul 과 Scott Crump 가기반을마련한이래관련기술과다양한제품이등장 일시 주요내용 1984~86 년 Chales Hull이 3D를구현할수있는디지털기술개발과상업용프린터를제작 1988 년 Scott Crump 가 FDM( 응용수지압축적층방식 ) 을발명 - 소재를녹여적층하는 3D 프린팅기법이출현 1989년 Scott Crump가 Stratasys 회사를설립 2005년 컬러 3D 프린터시중에등장 2010년 11월 자동차바디를 3D로제작 2012년 10월 Shapeways 사가세계에서가장큰 3D printing 공장을뉴욕에세움 2) 부상배경 1 특허기간만료 Scott Crump 가출원한 FDM 제조방식의원천특허권이 2000 년대후반만료 - 세계적으로 2011 년한해에 2만대이상의개인용 3D 프린터가보급 - Texas 주립대학과 Carl Deckard 교수가보유한 SLS( 선택적레이저소결조형방식 ) 기술특허권이 2014 년만료예정인데, 이를기반으로더폭넓게개인용 3D 프린터의보급이확산될것으로예상 - 독일 미국 스웨덴에서는장비제조 R&D 가활성화되고있으며, 후발국가의장비개발에따른특허권소송이급증할전망 www.bdi.re.kr 3
2 IT 기술발달로가격이급격히하락 IT기술의발달로산업현장에서만들어지고활용되던 3차원데이터의제작과보급이전방위적으로이뤄지면서티핑 (Tipping Point) 1) 에이르게된것으로판단 - 최근 3D 프린터기술은 RP(Rapid Prototyping) 의산업적응용을넘어저가 3D Printer의개발과보급이이뤄짐 3 혁신에유리한시장정착여건조성 선진국입장에서제조업은지속적인위기상황이고시장은다변화됨에따라새로운동력이필요한시점에등장한 3D 프린터는제조업활성화와일자리확대에기여할전망 - 대량생산은공장자동화기술로극복하고있으나일자리창출에는한계에봉착 - 3D 프린터를활용한소량다품종생산확대로신규일자리창출이가능 3. 3D 프린터원리와적용 원리 - 3D 프린팅은컴퓨터소프트웨어를이용해만들고자하는형상을 3차원모델링화해서이를프린트기로전송해연속적인계층의물질을뿌리면서 3차원물체를만들어내는부가제조기술 1) 작은변화들이어느정도기간을두고쌓여, 작은변화가하나만더일어나도갑자기큰영향을초래할수있는상태가된단계. 4 부산발전연구원
3D 프린터소재, 프린터방식, 관련주요기업 액상플라스틱 고체 ( 종이포함 ) 분말 소재프린터방식주요기업 광경화수지조형방식 (SLA) 3D systems CMET 잉크제광조형방식혼합방식 (Polyjet) Objects사 (Stratasys로합병 ) 마스크투영이미지경화방식 (DLP) Envisiontec 응용수지압출적층조형방식 (FDM) 박막시트제조접착적층조형방식 (LOM) Stratasys Cubic tech KIRA 선택적레이저소결조형방식 (SLS) 3D systems EOS 분말에잉크프린팅조형방식 (3DP) Z Corp(3D systems에합병 ) 적용및응용분야 - 부품을만드는제조업분야에서출발했지만최근응용범위가크게확대 - 자동차 항공우주 ( 군사용 ) 의료 생활소재로확대 - 영화리얼스틸에나오는로봇을 3D 프린터로제작 - 종이소재를이용한프린팅기법으로출판물의입체화에크게기여 ( 예 : 점자용매체 ) < 산업별 3D 프린터활용사례 > < 분야별 3D 프린터활용비중 > 산업자동차의료패션항공 / 우주건축엔터테인먼트소비자가전 사례대시보드 바디패널등의시제품인공치아 인공뼈 인공관절등보형물구두등의시제품견본알루미늄동체등주요부품건축모형영화용캐릭터, 예 : 리얼스틸로봇 휴대폰케이스 GPS 디바이스등각종소비자가전의시제품 자료 : 정보통신산업진흥원 자료 : Wohlers Report 2012 www.bdi.re.kr 5
- 플라스틱분야는과다경쟁으로이미부가가치가떨어지지만금속분야는향후기술발전및응용분야의확대로시장성장성이높을것으로예상 - 금속분야에프린터가우주항공 의료분야등이유망하며고강도화및향후복합재료등기능성재료에도활용가능성이높음 < 경기도화성시의공룡복제 > 안킬로사우루스는길이 10m, 무게 4 톤의거대한갑옷공룡 - 국내연구진이 5 년전몽골에서발굴해왔으나, 몽골에돌려줘야할때에대비해경기도화성시가 3D 프린터로화석복제를시작 - 기존방식은본을뜨고복제하고하나만드는데석달이걸리지만 3D 프린터는일주일에비용도 30 분의 1 에불과 - 물론장비값이 5 억원에달하지만보유중인화석 690 여개를모두복제하면 3D 프린터가경제적이라는게화성시의판단 특히이방법은화석표면에이물질을발라서본을뜨는게아니라스캐너를이용하기때문에원본의표면을전혀훼손되지않아도된다는장점이있음 - 복제재질이다양해지고색깔까지그대로구현할수있게되면서이제희귀유물이나해외문화재도정교한복제품을국내에영구보관할수있는길이열림 6 부산발전연구원
Ⅱ. 기술 시장현황및발전전망 1. 기술현황 3D 프린터분야는크게프린터를제조하는기술, 소재적층기술, 데이터처리등의소프트웨어관련 기술등으로구분 < 산업통상자원부에서진행중인관련연구개발현황 (2013 년현재 ) > 사업명과제명주관기관총개발기간 우수기술연구센터 (ATC) 기술개발사업 디지털디자인개발사업 부품 소재기술개발사업 ( 단독주관개발사업 ) 생활산업기술개발사업 3 차원프린팅기반의디지털설계및제조환경구축을위한융합데이터처리및모델링원천기술개발 인쇄형지폐결속기의양산설계에서의디지털디자인개발 스마트폰용 300dpi 급해상도를갖는무안경식 3D 프린터엔진개발 CAD 설계및쾌속조형 (Rapid Prototyping: RP) 기술을활용한귀금속제품용연결장식부품및가변성적용환제품개발 쓰리디시스템코리아 유일뱅킹앤시큐리티 프리닉스주식회사 아이비시쥬얼리 2013.06.01~ 2017.05.31 2009.09.01~ 2010.08.31 2012.12.01~ 2014.11.30 2012.06.01~ 2013.05.31 미래창조부는 3D 프린터활용기술을기술영향평가대상으로선정해국가연구개발사업의연구기획에반영 2. 시장규모와주도기업 3D 프린터시장규모는일반프린터에비해미미한수준이나두자릿수의높은성장을기대 - Wohlers Associate 컨설팅사에따르면 3D 프린터시장규모는 2009 년 11억달러에서 2011 년 17 억달러로증가했고, 2019 년에는 65억달러수준으로성장할것으로전망 - 일반프린터시장규모가 2010 년기준 1,500 억달러수준임을감안할때 3D 프린터시장규모는일반프린터시장의약 1백분의 1 규모로미미 - 그러나일반프린터시장이정체돼있는반면 3D 프린터시장은연평균 20% 의높은성장률을기록할것으로전망 - 3D 프린터는크기와성능에따라가격차이가크며산업용은 1만 ~100 만달러수준으로고가 - 최근일반소비자를대상으로한 1,000 달러이하의저가모델이출시됨에따라 3D 프린터수요가크게확대될것으로기대 www.bdi.re.kr 7
< 3D 프린터시장성장전망 > < 3D 프린터세계시장점유율 > 미국의두기업이글로벌시장의 70% 이상을장악해시장선점을위한주도권경쟁에돌입 - 미국의 Stratasys 와 3D Systems 는적극적인 M&A 를통해각각세계시장의 53% 와 22% 를점유하며선두기업을형성 - 2012 년 Stratasys 는이스라엘의 Objet( 시장점유율 15%) 를인수했으며 3D Systems 도미국의 Z Corporation(11%) 을인수 3. 산업 사회에주는충격 1) 제조부문 무슨제품이든어디서나생산가능 (anything, anywhere) - 복잡한제조공정없이마우스클릭만으로제품의디자인과 3D프린터에의한출력생산이가능 - 적시 적기에어느곳에서나 ( 가정혹은사무실 ) 기동성있는생산이가능 부품공구를비롯한관련생산품등의일괄자체생산이가능 - 입지정책면에서관련생산라인들의인접이불필요 최근소재및프린팅기술에따라적용영역이더욱다양해질전망 - 산업분야는티타늄등고가소재로, 생활분야는종이 소금 설탕 모래등다양한저가형소재의등장으로저비용으로다양한형태의제품출시가활발해질전망 8 부산발전연구원
2) 사회전반 1 유통산업 3D 프린터를이용해서제품을생산하면원하는지역에서직접설계도와재료만으로제품을뽑아내는것이가능 - 설계도는전자문서로이메일이나다른방식으로손쉽게배포가가능 - 재료의경우현지에서구입할수있으면좋으나, 그러지않더라도제품자체를유통하는것보다는훨씬수월하고값싸게운반하는것이가능 기존의 SCM(Supply Chain Management, 공급망관리 ) 가모두무너지는상황이올수도있는것으로관측돼유통시장에일대혼란이야기될수도있는상황 2 전문직종 전문직사회로급격히진화 - 공장노무직의소멸과사무직의디자이너 엔지니어 IT 전문가 물류전문가 마케팅전문가등전문직사회로의급격한진화가예상 3 교육및지역사회 FAB Lab 사업이진행중 www.bdi.re.kr 9
- Fab Lab 은 제작실험실 (Fabrication Laboratory) 의약자로디지털기기 SW 3D 프 린터와같은실험생산장비를구비해학생과예비창업자, 중소기업가들이기술적아이디어 를실험하고구현해보는공간 - 지역사회의문제를지역주민이직접참여해해결하는풀뿌리과학기술혁신활동을수행 < MIT Fab Lab > MIT 의 Neil Gershendelf 교수는 1998 년 How to make(almost) anything 이라는강의를 MIT 에개설 - 아이디어를디지털정보로구체화하고이를물리적실체로직접만드는실습위주의강의를시행 - Gershendelf 교수는이를지역공동체가기술을통해문제를직접해결하는혁신모델로발전시킴 - 2005 년보스턴에일반인을대상으로 Fab Lab 을시범적으로개설해도구나장치의설계부터제작까지한곳에서진행할수있는실험실을하나의 Kit 로만듦 - 2002 년부터현재까지미국내 20 개도시와인도 노르웨이 아프가니스탄 가나등세계 16 여개국에 50 개이상의 Fab Lab 설립을지원 미국 UC 버컬리대학은 3D 프린터자판기를설치해학생들이창안한제품을즉석에서 3D로구현할수있도록함 - 버컬리대학프린터기는총기류를제작할수없도록보안장치를완비 < 미국 UC 버컬리대학에설치된 3D 프린터자판기 > 자료 : 2013. 5. 29일자 Zdnet 4 정부정책의변화 - 창업과폐업이현재와는다른속도로진행됨에따라대응시스템부재시상당한혼란이야기 - 제조업과서비스업간의구분이무의미해져제조업관련정책의수정이불가피 - 새로운법과제도에대한대응이필요 - 숙련기술자 전문직교육을위한새로운교육정책의필요성이생김 10 부산발전연구원
Ⅲ. 부산의대응방향 1. 지역산업에의영향판단및대응전략수립 산업의성격에따라미치는영향정도는차이가날것이나, 3D 프린터에대한지역차원의관심과 영향연구, 대응전략수립등후속조치가필요 < 지역산업별대응방향 > 구분세부산업대응방향 핵심전략산업 미래전략 해양 기계부품소재 관광컨벤션 영상 IT 의료산업 생활소재산업 디자인산업 그린에너지산업 - 조선 해양플랜트부품제조에활용 - 주조 금형등지역뿌리산업의근간을흔들심각한영향이예측되므로연계발전을위한전략마련이시급 - 국내외용관광홍보물제작에활용 - 다양한영화캐릭터제작 - 3D 용대형데이터처리기술 설계기술발전 - 치과재료용적용범위점차확대 - 인공장기 근육등으로대상범위확대 - 액세서리등은 1 인창업가능 - 건축물조망 경관 일조권등사전검증활성화 - 현장에서시제품제작가능 - 전력전달용부품에적용 99% 가중소기업인지역이자기계금속 자동차 조선기자재 풍력등부품산업중심지여서 3D 프린터아이템과매우부합되는곳으로인식하는것이바람직 2. 인프라구축및기업지원강화 3D 프린터장비구축과기업수요충당을위한인프라구축과 R&D 도전 - 3D 프린터를활용한신속하고정확한시제품제작지원기반을구축 고가의장비를공공영역에서구축하고기업수요를충당하는형태가바람직 - 3D 프린터관련신산업군에대한인력양성사업에적극적으로도전 - 산업부의 R&D 기획사업 2) 유치를추진 2) 한국산업기술평가원 (KIAT) 에서현재기획사업공모중. www.bdi.re.kr 11
자동차 선박 항공기용부품기자재글로벌 A/S 시장을선점하도록지원 - 현재해외에 A/S 전담회사를지정해운영중이나, 인력과장비 비용등이글로벌시장대응에는역부족 - 최근 3D 프린터를활용해한국본사에서부품스캔자료를전송해유럽 중남미등의 A/S 센터에서출력 제작후전세계거점지역에서부품을출력해적기에공급 3. 창조경제시범사업으로추진 창조경제혁신센터에 3D 프린터를접목한 Fab Lab 사업을추진해창업유도를활성화 - 가정용품 액세서리류로지역주민창업대회를개최 지역대학과연계한 3D 프린터학생공모전등홍보행사추진도바람직 - 대학의산학협력선도사업 (LINC 사업 ) 중 3D 프린터도입을추진 지역내 3D 프린터확산계기마련을위해마을만들기센터등지역재생중심지에 3D 프린터를적용 - 판매용홍보물기획과동시에시제품을현장에서구현 - 디자인센터와연계한산업용품현장출력을지원 시범사용및의견수렴후판매전략을수립 12 부산발전연구원
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