[새 정부에 바란다⑧]"3D 프린팅 육성 절실"

2016년 1월 스위스 다보스에서 개최됐던 제 47회 다보스 세계 경제포럼에서 처음 거론되었던 4차 산업혁명은 사물인터넷 (IoT)을 통해 생산기지와 생산품 간 상호 소통 체계를 구축하고 생산과정의 최적화를 구축하는 의미로 해석되고 있다.

또 한편으로는 인공지능 기술을 기반으로 로봇이 사람을 대체하여 공장의 자동화 등 제조업 분야에서 좀 더 빠르고 효과적인 생산 시스템으로 바뀔 것이라는 전망도 있다. 이렇게 다양한 의미로 해석되고 우리가 이런 산업의 흐름 속에서 어떻게 대처해야 하는지에 대한 논의도 많이 이루어지고 있다.

좀 더 간단하게 해석을 하자면 다양한 고객들의 니즈에 부합될 수 있도록 다양한 상품의 출시와 함께 편의성 및 효율성을 극대화 하는 산업의 흐름이라고 할 수 있다.

4차 산업혁명이라는 흐름 속에서 3D 프린터 및 프린팅 기술은 항상 거론이 되면서 이 기술을 활용해서 어떤 효과를 어떻게 가치를 창출해야 하는지에 대한 논의도 끊임없이 나오고 있다. 기존에 시제품 제작(Mock-up)에 많이 활용되었던 3D 프린터 및 프린팅 기술도 산업의 흐름에 맞춰서 점차 대량생산을 위한 시스템화와 신 재료의 개발이 신속하게 이루어지고 있다.

다품종 소량 생산, 맞춤형 부품 생산, 최적화 설계, 디지털 제조 등 3D 프린터와 연관된 생산 기술들이 4차 산업 혁명과 맞물려 점차 많은 분야로 확대 되고 있다.

해외에서는 GE, 나이키, 아디다스, 지멘스 보청기 업체 등 산업 구분 없이 3D 프린팅 기술이 생산 기술에 적용이 되고 있고, 이미 3D 프린터를 활용하여 생산도 진행 하고 있다. 국내에서는 생산을 직접적으로 진행 하는 곳은 드물지만 의료 분야에서는 일부 생산을 하고 있다.

3D 프린터 업체들은 향후 3D 프린터 관련 기술 개발에도 이러한 산업의 흐름에 맞춰서 진행되고 있다. 다양한 산업군에서 활용 될 수 있도록 신 재료의 개발이 가장 두드러지고 있고, 제작할 수 잇는 용량의 대형화 및 시스템화가 가장 대표적이라고 할 수 있다.

미국의 3D시스템즈 는 최근 '피겨(Figure) 4' 라는 플랫폼을 발표한 바 있는데, 이는 로봇과 3D 프린팅 기술을 융합하여 SLA 방식 3D 프린터를 자동화 설비로 탈바꿈 시킨 4차 산업 혁명에 입각한 기술 개발의 가장 좋은 예라고 할 수 있다. 3D 프린팅은 3D 데이터의 검증, 3D 프린팅(적층 제조), 후처리 공정 이렇게 세 단계로 크게 나눌 수 있는데 Figure 4는 이런 공정들은 모두 인공 지능 로봇이 자동으로 처리하는 시스템이다.

3D 프린팅의 자체적인 기술과 더불어 중요한 것은 제작할 대상물의 설계 데이터의 준비라고 할 수 있다. 3D 프린터의 장점을 가장 잘 살릴 수 있는 구조로 설계하는 것과 프린팅 결과물의 완성도를 높이기 위하여 프린팅 전략을 세우는 것이 3D 프린팅 기반 생산을 위해서 필수적으로 확인 되어야 할 요소이다.

기존의 제조 방식으로 제작 하는 대상물을 단순히 3D 프린터로 기계만 바꿔서 제작하는 것이 아닌 3D 프린팅 공정으로 탈바꿈하기 위해서는 이에 맞춘 설계 데이터를 준비해야 한다는 의미를 내포하고 있다. 3D 프린팅 기술은 재료를 적층하여 생산하는 방식이기 때문에 아주 단순한 구조를 생산하기에는 오히려 더 시간과 비용이 오래 걸리는 역효과를 낼 수 있다.

따라서 최종 제작물이 사용되는 분야와 목적에 맞게 설계 단계부터 모든 과정들이 논의 되어야 진정한 3D 프린팅의 효과를 낼 수 있다. 경량화 구조, 3차원 냉각 채널 금형, 조립부품 단일 부품화 등이 가장 좋은 사례라고 할 수 있다.

우리나라에서도 3D 프린팅을 이용하여 시제품 생산을 하는 형태 사례는 굉장히 다양하고 많이 보유하고 있지만 생산을 위한 투자와 사례들은 아직까지는 미비한 수준으로 파악되고 있다. 3D 프린팅 기술에 대한 관심이 해외의 선진 기업들에 비해 조금 늦게 시작이 되었고, 주로 생산에 많은 비중을 두고 있는 산업 구조이기 때문에 그 동안은 3D 프린팅 생산의 여러 가지 한계점에 부딪힌 이유를 들 수 있다.

앞서 이야기 했던 것처럼 생산 공정 전체를 3D 프린팅 기술을 적용하기 위한 논의를 거침과 동시에 3D 프린터 개발 회사들의 개발 방향에 맞춘 연구 개발이 이루어진다면 우리나라의 현 시점에 많은 변화를 가져오리라 생각한다.

그러기 위해서는 산학연의 긴밀한 협업을 통해서 산업에서 필요로 하는 3D 프린팅 기술을 연구 단계에서 발굴을 하고 학교에서는 이에 맞는 교육과정 개발들이 동시에 이루어지어야 할 것이다. 산업에서는 바로 적용할 수 있는 3D 프린팅 기술이 필요할 것이고, 생산을 위한 연구 개발단계에 시간과 비용을 투자하기에는 어려움이 있기 때문에 연구기관에서 이를 중점적으로 연구하고, 학교에서는 3D 프린팅 기술을 활용할 수 있는 인력 배출에 초점을 맞추는 방향이 잡혀야 할 것이다.

이렇게 산학연의 조화가 이루어져야 세계 산업의 흐름에 우리나라가 선두주자로 나설 수 있는 발판을 마련할 수 있을 것으로 보인다.

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[글 싣는 순서]

⑨"SW산업 선순환 구조 만들자"