“3D프린팅은 4차 산업혁명 대응 위한 최대의 전략”

“개인 맞춤형 생산시대 지원하는 다양한 사업 추진”

“3D프린팅은 4차 산업혁명을 구현할 수 있는 최대의 무기입니다. 대량생산 구조에서 맞춤형 개별 다품종 생산시대를 열 수 있는 게 바로 3D프린팅입니다. 그리고 성균관대학교 UNIC이 그 역할을 선도적으로 추진하려고 합니다.” 성균관대학교 3D프린팅 UNIC의 김윤철 교수는 이를 위해 UNIC 안에서 다양한 사업을 추진 중이라고 말했다. 김윤철 교수에게 자세한 설명을 청했다.

3D프린팅은 4차 산업혁명에 대응하는 최대의 전략이라고 강조하는 성균관대학교 3D프린팅 UNIC 김윤철 교수.

- 3D프린팅 UNIC의 설립 배경은

4차 산업혁명과 관련된 분야로서 제조업에 큰 변화의 물결을 일으킬 것으로 예상되는 산업이 바로 3D프린팅입니다. 성균관대학교는 이미 3D프린팅 기반을 갖고 있었습니다. 이를 중심으로 3D프린팅 UNIC을 구축하게 되었지요. 

- 어떤 분야의 업체가 참여하고 있는지요

3D프린팅 산업은 크게 네 가지로 분류할 수 있습니다. 첫 번째가 장비이고요, 두 번째는 운영 소프트웨어, 세 번째 서비스, 마지막이 출력 소재 등입니다. 회원 기업들은 모두 관련 분야의 전문업체이지요. 현재 회원사는 40개 정도입니다.

- 주요 사업은

3D프린팅 UNIC의 핵심 사업은 수익자 부담 서비스, 기술 교류회, 개방형 교육 등입니다.

수익자 부담 서비스의 경우, 참여 업체를 늘려가기 위해 주력하고 있습니다. 현재 5개 기업이 수익자 부담 서비스에 참여하고 있는데 이를 조만간 10개로 늘릴 계획입니다. 참여기업을 보면 반도체 검사 장비업체부터 반도체 제조용 기계 제조, 프린터용 전사 소재, 의약품 제조, 3D프린팅 소재 제조 등 다양합니다.

기술교류회의 경우, 산업동향 및 전망, 최신 해석 기술, 심화 활용 방안 탐구 등 7회에 걸쳐 진행했습니다. 개방형 교육도 3D 스캐닝, 모델링, 리버스 엔지니어링 등을 주제로 6회 실시했는데 참여 업체의 열기가 아주 뜨거웠어요.

- UNIC의 올해 사업 추진 실적은

지난 상반기에는 중국 상하이 산업기술연구원인 SITI와 연구, 인력, 장비 등 다양한 3D프린팅 분야에서 협업하기로 했습니다. 이를 위해 상하이에 공동 연구 랩을 설립했고요. 최근에는 SITI와 기술 교류회를 진행해 금속 3D프린터 장비를 도입하기로 했지요.

회원 기업과 정부 과제도 진행하고 있습니다. 복합소재 개발이 핵심 아이디어입니다. 이밖에도 산학 협력 공동기술개발 과제로 3D프린터용 PI 소재개발, FDM 타입 3D 프린터용 전기전도성 복합 소재 필라멘트 개발 등을 추진하고 있습니다.

- 중국 등 해외와도 협력하시는군요

중국 SITI는 장비를 전문적으로 연구개발하는 조직 중에 하나인데 성균관대학교와 연결이 되어서 중국 장비를 들여다가 운영하기로 했어요. 올해 초에 상해에 가서 메탈 장비뿐 아니라 3D프린팅 관련해서 전반적인 협업을 주요 내용으로 협약도 체결하고 공동 랩을 설치했지요. 우리 학내에도 구축할 계획입니다. 연내 또는 늦어도 내년 초에는 만들 생각입니다.

중국 기업들이 우리 학교에 와서 석박사 대학원 과정에 교육받는 등 상호간의 인력 교류, 기술교류, 특히 메탈 프린팅에 대한 노하우를 기반을 활용해서 회원 기업들에게 수혜가 될 수 있는 좋은 기회인 것 같아요.

김윤철 교수는 3D프린팅 UNIC이 관련 산업에서 플랫폼 기능을 다할 수 있도록 주력할 방침이라고 말했다.

- 4차산업혁명에서 3D프린팅의 역할은

4차 산업혁명은 아시겠지만 기존의 제조업에 IoT를 접목하고, 기술 간 융합을 통해서 더 큰 가치를 만들어내는 것이고, 3D프린팅은 제조업 분야의 혁신을 가져다 줄 것으로 기대합니다. 

4차 산업혁명로 인한 변화의 큰 트렌드는 대량생산 구조에서 개인 맞춤형 개별 생산 구조로의 이전입니다. 장치 투자, 설계 투자가 전제되어야 하는 대량생산 체제와는 달리 개별 생산이 가능한 3D프린팅으로 대응할 수 있거든요. 큰 장치에 대한 설비 투자로부터 자유롭게 여러 가지 산업을 창출시킬 수 있다는 것이지요. 물론 개인이 어떤 아이디어를 갖고 있느냐가 매우 중요하겠고요.

물류에서도 상당한 변화를 불러올 겁니다. 3D프린팅 산업이 고도화 되면 현지 생산이 가능해질 겁니다. 설계도를 이메일 등으로 보내면 장소에 상관없이 수요처 있는 장비로 출력할 수 있기 때문에 제품을 현지로 보내기 위해 배나 비행기 등에 선적할 필요가 없어지는 것이지요.

물건이 가는 것이 아닌 프로그램을 전송해서 현지에서 동일한 방법으로 똑같이 생산하는 것이지요. 상당 부분 가능해질 것이라고 봅니다.  

큰 자본력이 없어도 아이디어만 있으면 설비 투자 없이 소량 다품종을 쉽게 생산을 할 수 있겠지요. 의학이라든지 바이오 관련 제품, 전자, 정밀화학 등처럼 소량 다품종 생산을 해야 하는 분야에서 사업의 기회가 커질 수 있을 것으로 예상합니다.

- 이를 위해서는 소재가 매우 중요하겠군요

성균관대학이 장점을 갖고 있는 분야가 소재개발입니다. 실제로 앞서 말씀드린 정부 과제도 소재 개발이고요. 주로 고온에서 견딜 수 있는 고내열, 고강도 소재 개발에 관심을 두고 있습니다. 

소재 연구는 자연스럽게 협업으로도 연결됩니다. 장비에 강하지만 소재에 약한 기업, 소재에 강하지만 장비에 약한 기업을 저희 UNIC에서 연결해 드리지요. 실제 이를 통해 제품을 개발한 사례도 있고요. 

- 국내 3D프린팅 시장의 현재는

3D프린팅 장비, 소재, 소프트웨어 등의 전체 글로벌 시장은 10조 정도라고 합니다. 우리나라 시장은 대략 통계적으로 3천억 규모이고요. 세계 시장 대비 3%의 점유율로 보시면 됩니다.

우리나라는 3D프린팅 시장에 늦게 참여했기 때문에 사업의 밸류 체인 전체가 뒤쳐져 있지만, 조새 분야는 우리가 강점을 갖고 있는 분야이기도 하니 분발이 필요합니다. 프린팅하는 방식은 소재별로 여러 가지가 있습니다. 플라스틱 와이어를 녹여서 하는 방법, 액상 재료를 경화하는 방법, 일반 잉크젯 프린터처럼 액상을 뿌리는 방법, 메탈 분말을 레이저로 소결하는 방식 등 다양하지요. 

아직은 플라스틱 소재를 중심으로 시장이 형성되어 있습니다. 이런 측면에서 앞으로 성장이 예상되는 금속 분말소재, 탄성체, 바이오 소재 분야는 해야 할 일이 굉장히 많지만, 우리가 더욱 주력해야 할 시장이기도 하지요.

결론적으로 3D프린팅 소재 사업은 기존 프린팅 시장을 비추어 보더라도 3D프린팅 산업이 성숙 단계에 진입해도 고부가가치가 유지될 가능성이 높은 산업분야이기 때문에, 화학산업 강국으로서 화학 소재사업에 충분한 역량을 가지고 있는 우리 기업들이 국내외 프린팅 장비 업체와 연계한 맞춤형 소재개발 전략을 준비해서 협력관계를 구축해야 합니다. 

이미 DSM, BASF, Clariant, Henkel, Evonik 등 글로벌 화학 소재기업들이 프린터 기업들과의 오픈 플랫폼에 참여하여 전략적 협력을 하고 있습니다. 더불어, 제조 방식별 소재의 요구 물성과 평가 방법을 규정하는 장비, 소재 제품 표준화 작업에도 적극 앞장서야 합니다.

- 내년 계획은 무엇인가요

앞서 말씀드린 수익자 부담 서비스, 기술 교류회, 개방형 교육 등 세 가지 미션을 바탕으로 내년에는 이를 확산하고 고도화하는 일에 집중할 생각입니다. 특히 3D프린팅 UNIC이 관련 산업에서 플랫폼 기능을 다할 수 있도록 주력할 방침이에요.

우선 지속적으로 기술 교류회를 개최하고, 산학협력 공동 기술개발 과제를 수행하는 데 집중할 계획입니다. 이와 함께 3D프린팅 출력 서비스와 역설계, 기업 애로 기술 해결 자문 등 기업 지원사업도 주요하게 추진할 항목이고요. 

특히 정부 과제 성공 사례 분석 및 벤치 마킹 등을 통해 자립화 자체 모델 개발에 속도를 낼 계획이에요.

- 자립화 모델 개발 계획을 구체적으로 설명해주시지요

산학협력사업의 전문화를 통한 선순환 수익구조 서비스 모델 구축이 목표입니다.

이를 위해 전문인력 양성, 플랫폼 비즈니스, 시제품 제작 역설계 전문 컨설팅, 산학협력 공동 기술 개발 및 네트워크 구축에 주력할 예정입니다.

전문인력 양성의 경우,  교내 인프라를 활용해 산업 밀착형 인재 양성에 나서고, 기업 맞춤형 교육 서비스를 개발해 기업이 원하는 인력 양성을 지원공하는 한편 정부 인력 양성 사업에도 적극 참여할 방침입니다.

플랫폼 비즈니스는 사업과 기술 정보 교류를 통해 아이디어를 상품화하고 회원사 간 보유 역량 융합을 통해 신제품도 공동 개발해보려고 합니다. 

이와 함께 개념 모델의 설계, 역설계, 유한요소 해석 시뮬레이션, 신규 개발 제품의 모델 검증, 경쟁사 제품 분석 및 제품화, 기술 자문을 통한 제품 개발 지원 등 컨설팅도 강화할 계획이에요.

UNIC의 가장 중요한 미션인 산학협력을 위해 산학공동 R&D 및 기술 이전을 통한 기술사업화, 지역 산업 발전을 견인하는 산학협력 선도 모델을 발굴 확산에 집중할 겁니다. 공동연구센터 설립, 조인트 벤처 구축, 협동조합 런칭 등으로 결과물이 나타날 것이고요.