( 특집 ) 산업창조화시리즈 Ⅰ. 금형산업의가치사슬변화와창조화전략 Ⅰ Ⅱ 금형산업의가치사슬변화와창조화전략 스마트전기동력이동수단개발및상용화전략 요 약 금형 ( 金型 Die & mould) 은재료의소성, 전연성, 유동성등의성질을이용하여재료를가공성형, 제품을생산하는도구로 틀 또는 형 ( 型 ) 이라통칭하며, 기술적의미에서금형이란동일규격의제품을대량으로생산하기위하여금속재료를사용하여만들어진모체가되는틀을말한다. 금형산업은 IT, 자동차등기간산업의발전에따라수요가커지는기반산업으로고부가가치금형을중심으로기술개발이이루어지고, 세계시장규모가확대되면서교역도늘어나는추세이다. 세계금형시장은금형설계의노하우를바탕으로종류별설계기준이적용된전용시스템을구축하고있으며, 정밀금형과다공정복합금형등특수금형의개발이활발하게이루어지고있다. 금형산업이고객의요구에따라변종변량형생산방식으로점차전환되고있지만, 규모의경제는여전히존재하며모델교체주기가짧아지면서금형신수요가증가하고있는것도중요한특징이다. 금형선진국들이산업기반강화를위해차세대금형분야의신기술개발지원은물론, 기반기술의표준화 규격화등도적극적으로추진하고있는점은우리에게시사하는바가크다. 금형설계및가공기술, 신소재성형기술등이 IT산업과접목된융합기술로전환되고있어서우리도이러한가치사슬변화에적극적으로대응하면서금형의고품질, 고속가공, 고정밀화를지속적으로제고할필요가있다. 아울러정밀금형과다공정복합금형등특수금형개발및제품경쟁력강화도중요한과제라고하겠다. 38 K I E T 산업경제
1. 서론 금형은제품의대량생산을위한도구생산이주류를이루고있어기술개발및투자가적정한규모에서최대의이윤을추구할수있는규모의경제이점을살릴수있는방향으로집중되고있다. 또한이러한관점에서금형의설계기술, 수명연장기술등에관한연구개발도활발히이루어지고있다. 하지만수요관점에서제품의형상, 색깔, 기능, 크기등에대한요구가다양해지면서이러한요구를충족시키기위한방편으로규모의경제구조가조금씩완화되는것이세계적인추세이다. 금형산업이다양한고객요구에따라변종변량형생산방식으로전환되고있음에도불구하고규모의경제는여전히존재하며단지모델교체의주기가짧아지면서금형신수요가증가하고있는점도간과할수없다. 이러한환경에대처하기위해서는짧은시간에최대의효과를얻을수있는금형기술의축적과개발이절대적으로필요하다고하겠다. 금형의가공방식또한제품의정밀도가높아짐에따라예전의범용공작기계에의한방식에서고가의전용공작기계로전환되면서금형자체만으로는수지를맞출수없게되자제품생산까지겸하고있는실정이다. 향후금형제작과금형에의한제품생산이한곳에서이루어지는범위의경제로나아갈것으로전망되고있는점도주목할필요가있다. 2. 주요산업의변화에따른금형의신수요와성장성평가 금형은각종공산품을양산하는데필요한도구이자수단으로서오늘날우리가사용하는거의모든공산품생산에활용되고있으며, 금형에의하지않고는생산량확대에어려움이뒤따르고, 사용범위도다양하므로금형산업과연관된산업도매우광범위하다. 금형산업과연관산업의관계를살펴보면전방산업으로는프레스, 사출성형기등을이용하여플라스틱, 프레스, 유리, 고무제품등을성형하는산업을비롯하여전기 전자 자동차 생활용품등공산품을제조하는대부분의산업이이에속하고있다. 한편, 후방산업으로는금형업체가제조활동에필요한공작기계등기계 2 0 1 4 0 4 39
금형산업의가치사슬변화와창조화전략 < 표 1> 금형산업과연관산업의관계 전방산업 후방산업 연관산업 성형가공산업 전기 전자산업 기계산업 광학정밀산업 생활용품산업 건축자재산업 금형소재및금형부품 공작기계 / 공구산업 열처리 / 표면처리산업 설계 / 엔지니어링산업 관련분야 플라스틱, 고무, 다이캐스팅, 유리, 분말야금, 요업, 금속, 압단, 프레스, 단조등각종제품성형및가공산업 가전제품, 전기용품, 반도체부품등 자동차, 우주항공, 공작기계, 계측기기등 의료기기, 광학기기등 완구, 문구, 주방기기, 신발, 스포츠용품등 PVC 파이프, 알루미늄섀시등토건자재 금형강, 공구강등소재산업과다이세트, 몰드베이스및금형부품 선반, 밀링등공작기계, 공구 담금질, 풀림, 침탄등 CAD 등제품설계, 디자인등 산업디자인산업프로토타입, 목형등자료 : 산업연구원, 한국금형공업협동조합, 금형산업경쟁력조사, 2008. 12. 설비, 공구, 금형부품및소재등을공급하는산업과방전가공등기계산업을비롯하여열처리, 표면처리, 부식처리, 설계, 엔지니어링산업등을들수있다. 창조경제시대에전통제조산업의고부가가치화는전 후방모든산업분야의핵심과제가되고있으며금형육성의필요성은더욱증가할것으로예상된다. 금형은대량생산되는모든제품의품질과성능을좌우할뿐만아니라완제품의가격결정에도직접적인영향을미치고있기때문이다. 창조경제시대의대표적인관련산업으로는자동차산업을주목할필요가있다. 자동차산업의경우 IT를융합한자율주행및자동제어, 인공지능, 로봇공학등첨단기술의융합이가속화되고있으며무선통신망, 스마트그리드, 빅데이터기술과의융합을통해운전자편의를향상시키는새로운분야로의광의적사업영역확대도예상된다. 자동차제조과정에 IT를도입해생산성향상및고객서비스제고로경쟁력을강화하고 R&D와생산부문에서는 3D 시뮬레이션설계, 3D 프린팅기술, 글로벌실시간품질관리등도추진되고있다. IT, 전기, 화학등이종산업에속한중소및중견부품업체와의협력이더욱확대될전망이며, 부품생산을위해복합금형기술분야에대한기술확보도가속화될것으로예상된다. 또한, 금형의신수요는성형원재료및공정에따라고생산성임계성형플라스틱 40 K I E T 산업경제
( ) 특집 < 표 2> 금형분야신수요및주요기술 세부제품및기술분류 고생산성임계성형플라스틱금형 초정밀 Net shape 프레스금형 차세대특수복합금형 - 고강도복합소재사출금형, Body Panel 플라스틱금형 - 유리대체플라스틱 ICM 금형 - 마이크로사출금형, 초박판사출금형 - 멀티캐비티플라스틱금형, 런너리스 Connector 사출금형 - EV 전지용플라스틱금형 - 복합 Progressive 금형, 반도체 LEAD FRAME 금형 - 후판부품 Fine Blanking 금형, 초정밀기어성형금형 - 다층 Layer 가공프레스금형, 전지분리판프레스금형 - 광학부품 GMP 금형, EV 용모터코어금형 - upim 금형, WAIM 금형 - Multi-Stack 금형, Tandem 금형 - 액상실리콘사출금형, LED 패키징금형 - 이종재일체화부품성형용금형, IMD/IMA 플라스틱금형 - 다색다중사출금형 자료 : 중소기업청, 2013 중소기업기술로드맵, 제조기반분야참조. 금형, 초정밀 Net shape 프레스금형및차세대특수복합금형등을들수있다. 고생산성임계성형플라스틱금형의경우, 열가소성수지 (Thermoplastic resin) 를사용하여주력산업제품군의미세형상부품, 기능성부품, 대면적외관부품, 복잡형상내장부품, 경량화부품등을대량으로요구하는분야에활용가능하다. 초정밀 Net Shape 프레스금형의경우메탈및기타소재로부터벤딩, 피어싱, 블랭킹등의공정을적용하여성형한계공차극복을요구하는주력산업제품군의금형분야에활용될수있다. 한편, 차세대특수복합금형의경우는상기플라스틱및프레스금형분야외에적용되는제반금형과이를복합화한금형으로메탈파우더레진적용, 메탈과플라스틱의일체성형, 조립품의금형내성형, 초고생산성향상, 디자인성능향상을요구하는부품제조용금형으로분류될수있다. 복합금형은플라스틱및프레스금형분야에적용되는제반금형을복합화한금형을이르는것으로그중에서생산성및에너지효율을증대시킬수있는고생산성, 고효율, 고에너지절감형금형인프리폼탠덤 (Tandem) 금형이대표적이라할수있다. 국가기반산업의근간을이루는금형분야는 국가주력제품군의고부가가치화 를위한수단으로新시장창출을위한미세화, 정밀화및생산성과신뢰성향상을위한 2 0 1 4 0 4 41
금형산업의가치사슬변화와창조화전략 복합화추세가진행되고있다. 기 < 표 3> 주요금형의시장성및성장성평가 존주력분야인플라스틱금형, 프레스금형등과비교하여복합금형의시장성및성장성을평가해보면, 시장성및성장성모두기존주력분야인플라스틱금형및프레스금형보다양호한것으로평가된다. 기존의플라스틱금형과프레스금 플라스틱금형 ( 기존주력분야 1) 프레스금형 ( 기존주력분야 2) 특수복합금형 시장성 100 90 110 성장성 100 110 120 형에비해서복합금형의시장성 (110 수준 ) 및성장성 (120 수준으로추정 ) 모두더 나은것으로보인다. 1) 자료 : 산업연구원 (KIET) 작성. 주 : 대표적인기존주력분야와비교 (=100) 해서특수복합금형분야를상대평가함. 3. 국내외금형산업의현황과시사점 (1) 세계금형산업의현황과전망 최근 4~5년동안세계금형생산은연평균 4.8% 의증가세를유지한것으로추정되며, 동기간금형생산의주요국가별평균증가율은중국이 17.8%, 한국 5.9%, 미국 5.3%, 독일 5.0%, 일본 -3.2% 등으로나타났다. 세계금형생산규모는약 1,095억달러 (2010년기준 ) 에이르는것으로추정되며, 이가운데우리나라의금형생산규모는 57억 5,000만달러로세계금형생산의 5.3% 를차지하고있다. 우리나라는일본 (16.2%), 중국 (9.9%), 미국 (6.5%), 독일 (6.4%) 에이어세계 5위의금형생산국가이다. 주요금형생산국가인일본, 중국, 미국, 독일, 한국등 5개국가의금형생산규모는총 483억 8,000만달러로세계금형생산액의 44.3% 를차지하고있다. 한편, 향후세계금형시장은중국을중심으로꾸준히성장할것으로전망되고있으며, 선진국인일본, 독일, 미국은시장규모및성장률에서는뒤처지나기술발전도는중국을비롯한기타국가와여전히상당한격차가예상된다. 1) 금형분야전문가델파이조사 (2013.12) 결과임. 42 K I E T 산업경제
( ) 특집 < 그림 1> 글로벌금형시장현황및전망 ( 국가별 ) 금형기술발전도 (ASIS) 원의크기 : 2015 년시장규모 (E) 일본 6.6 Bil USD 독일 6.8 Bil USD 미국 14.8 Bil USD 한국 14.8 Bil USD 중국 41.5 Bil USD 0% 15% 30% CAGR(2006~2015) 자료 : ISTMA, 무역위원회, 산업연구원 (KIET), Deloitte analysis(2012. 3). (2) 우리나라금형산업의생산및수출입현황 우리나라의금형생산은연평균 10.3% 의증가세를유지하고있다. 2011년도생산규모는 10인이상기업기준으로 7조원에이른것으로집계되었으며, 2012년생산규모는동기준 7조 5,000억원에육박한것으로추정된다. 내수시장의금형수요를충족할뿐만아니라총금형생산액의 35.5% 를일본, 중국을비롯한세계 120여개국에수출하는수출집약형고부가가치산업이며수출비중도점진적으로증가하고있는것이두드러진특징이다. 품목별금형생산은 2011년도기준플라스틱금형이 43.0%, 프레스금형 31.6%, 다이캐스팅금형 1.7% 등의비중을보이고있으며, 주력품목인플라스틱금형과프레스금형이우리나라금형생산의 74.6% 를차지하고있다. 2011년도금형생산은 2010년보다평균 6.5% 증가하였으나, 품목별로전년도와비교하면, 플라스틱금형이 15.9%, 프레스금형 8.5% 증가한반면에, 다이캐스팅금형과기타금형, 금형부품등은감소한것으로나타났다. 한편, 전 후방산업의가치사슬변화와관련이큰복합금형의생산규모는통계화되어있지않으나, 연평균 30% 이상증가하고있는것으로추정된다. 또한산업통상자원부의첨단기술및제품의범위에포함되어있는플라스틱금형기술 7개분야와프레스금형기술 5개분야, 다이캐스팅금형 7개분야, 주조금형기술 3개분야, 기 2 0 1 4 0 4 43
금형산업의가치사슬변화와창조화전략 < 표 4> 우리나라금형산업의수급추이 단위 : 억원 ( 백만달러 ), % 2007 2008 2009 2010 2011 2012 연평균증가율 (2007~2012) 수요 공급 내수 33,073 36,403 42,478 46,970 46,767 47,761 7.6 수출 13,613 (1,464) 16,580 (1,507) 15,974 (1,452) 20,420 (1,766) 24,910 (2,248) 28,285 (2,512) 15.7 생산 45,493 51,426 56,910 65,829 70,126 74,334 10.3 수입 1,193 (128) 1,557 (141) 1,542 (140) 1,561 (135) 1,551 (140) 자료 : 광업 제조업통계조사보고서, 통계청, 10 인이상기업, 한국무역협회수출입통계. 주 : 2012 년은산업연구원 (KIET) 추정치임. 1,712 (152) 7.5 타금형기술 4개분야등과산업융합원천기술개발사업, 산업융합촉진사업, 미래산업선도기술개발사업에대한기술개발자금등을통해지원이매년확대되고있다. 우리나라의금형수출은 1990년에처음으로 1억달러를달성하였으며, 꾸준한기술및품질향상과해외시장개척을통하여수출이급성장하고있다. 1994년에수출액이 2억달러를돌파하면서처음으로무역수지가흑자로전환되었고, 대일금형수출도증가세를유지하여 1998년에최초로대일무역수지흑자 (9,500 만달러 ) 를달성한이후무역수지흑자폭을증가시키면서산업발전에도크게기여하고있다. 2012년도금형산업은수출 25억 1,211만달러와수입 1억 5,171만달러로무역수지가 23억 6,040만달러의흑자를달성하였다. 우리나라의금형수출은연평균 12.0% < 표 5> 품목별금형생산실적 2007 2008 2009(a) 2010(b) 2011(c) 단위 : 억원, % 증감구성비 b/a c/b 플라스틱금형 21,291 23,353 23,529 25,998 30,144 10.5 15.9 43.0 프레스금형 12,593 14,500 19,644 20,463 22,199 4.1 8.5 31.6 다이캐스팅금형 1,139 1,095 1,014 1,252 1,176 23.5 6.1 1.7 기타금형 6,229 7,668 7,536 9,628 9,144 27.8 5.0 13.0 금형부품 4,241 4,810 5,187 8,488 7,463 63.6 12.1 10.7 계 45,493 51,426 56,910 65,829 70,126 15.7 6.5 100.0 자료 : 광업 제조업통계조사보고서, 통계청, 2007~2011(10 인이상기업기준 ). 44 K I E T 산업경제
( ) 특집 < 그림 2> 연도별금형수출입추이와무역수지 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 ( 백만달러 ) 1,465 1,337 1,507 1,452 1,365 1,312 1,766 1,631 2,248 2,109 2,512 2,676 2,360 2,512 500 0 128 142 140 135 139 152 164 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 수출수입무역수지 자료 : 한국무역협회통계자료, 2007~2012 년판참조. 주 : 2013 년수출입데이터는한국금형공업협동조합자료협조. 증가한반면, 수입은연평균 3.5% 증가하면서, 무역수지흑자규모도꾸준히확대되고있다. 2013년에도금형수출이전년대비 6.5% 증가한 26억 7,582만달러를기록하면서무역수지흑자규모가 25억달러를상회한것으로추정된다. 4. 금형산업의기술개발방향과창조화전략 미국, 일본, 독일등금형선진국들은산업기반강화를위하여국가주도의연구센터운영, 연구개발사업추진, 차세대신기술개발은물론, 기반기술분야의표준화 규격화등을적극적으로추진하고있다. 금형산업은 IT, 자동차등기간산업의발전에따라수요가커지는기반산업으로서, 초정밀고부가가치금형을중심으로기술개발이이루어지고, 세계시장규모가지속적으로커지면서교역도늘어나고있는추세이다. 각국은세계시장선점을위해자국에유리한국제표준이제정되도록노력하고있다. 따라서범국가적차원에서국제표준화개정및신규제정을위한글로벌회의등에적극참여하고, 개별기업의노하우기술에대한표준화도지원하는것이바람직하다. 고정밀금형및복합특수금형의개발 확대도중요하다. 금형설계및가공기술, 2 0 1 4 0 4 45
금형산업의가치사슬변화와창조화전략 신소재성형과측정기술, 그리고공정설계기술등이 IT 산업과접목된융합기술로전환되면서금형의고품질, 고속가공, 고정밀화가세계적인흐름이다. 세계금형시장은금형설계의노하우를바탕으로종류별설계기준이적용된전용시스템을구축하고있으며정밀금형과다공정복합금형설계기술등특수금형개발도활발하게이루어지고있는점에주목할필요가있다고하겠다. 주요경쟁국과의기술격차해소노력강화도중요하다. 우리나라가비교적단기간에세계 5위금형생산국가로성장하였으나, 중국등의급성장으로인한추격에대응하기위해서는기술및단가경쟁력강화가절실히요구된다. 금형은자동차관련산업의의존성이매우강한데, 향후금형산업이제조업의핵심 < 표 6> 주요금형관련기술의향후개발방향 전략적추이 현재기술 임계성능 융합고효율친환경 개발방향 정밀단납기금형기술 단일소재 / 공정사출금형기술 소형정밀전기전자부품용프로그레시브프레스금형기술 고정밀 / 초소형금형기술 융복합기능및이중소재 성형용금형기술 고생산성금형기술 자료 : 한국산업기술평가관리원, 주력산업산업융합원천 R&D 전략 (2013~2017) 에서발췌. 46 K I E T 산업경제
( ) 특집 동인이되기위해서는동반성장형산업구조로의재편도필요하다. 수요기업과금형기업간상생을위한공동기술개발확대는물론, 개별기업의개발기술및제품에대한지적재산권보호프로그램의지원및수요기업의불공정거래에대한지속적인개선도요구된다. 중소기업개발기술및제품을보호하고, 수요기업에의안정적납품을보장할수있는방안도강구되어야할것이다. 고부가가치, 고생산성특수금형기술을바탕으로금형선진국과의기술격차를단축하고한국형금형산업구조를구축하는것이중요하다. 한편, 지원체계의구축과관련해서산 학 연컨소시엄을통한금형인력양성이꾸준히확대되어야한다. 지역별특화금형산업에대한맞춤형현장기술교육프로그램과시스템구축, 신기술에대한재교육프로그램운영등지속적인지원이필요하다. 아울러금형관련기업의생산현장작업환경개선을위한정책적지원체계구축도병행되어야할것이다. 박광순성장동력산업연구실선임연구위원건국대학교경제학박사 kspark@kiet.re.kr / 02-3299-3293 < 주요저서 > 금형산업의가치사슬변화와창조화전략 (2014) 로봇산업의 R&D 투자성과분석과시사점 (2013, 공저 ) 2 0 1 4 0 4 47