- 공급자 시장은 개발여력 부족으로 정리되는 단계 -
- 새로운 소재 개발이 치킨게임의 승자 -

KOTRA 해외시장뉴스는 1월 8일(화)부터 1월 11일(금)까지 미국 라스베이거스에서 열리는 2019년 소비재가전박람회(Consumer Electronic Show, 이하 CES)의 현장을 직접 돌아보고 전시회 곳곳의 상세한 소식을 전해드립니다. 오늘은 현장에서 찾아낸 첫 번째 이슈로 제조업의 새로운 주류로 부상할 것으로 예상되는 3D프린팅 동향을 들여다봤습니다.

기계 vs 로봇

2019년 1월 7일 CES 개막을 앞두고 ‘자율주행 로봇이 라스베이거스에서 테슬라(Tesla) 무인자동차에 치여 사망했다’라는 사고 소식이 전해졌다. 사망자는 하루 2천 달러에 임대되는 휴먼노이드 로봇이다. 참 우습기도 무섭기도 한 현실이다. 태초에 하느님은 흙을 빚어 사람의 형상을 만든 후에 숨결을 불어넣어 생명체를 만들었다고 전해진다. 3D 프린팅도 이제는 기존 플라스틱, 금속 소재에서 벗어나 생바이오물질을 만들 수 있다면 예전 영화에서 봤던 사이보그 출력도 가능해질 전망이다.

우리가 일반적으로 생각하는 기계는 일정한 조건에서만 반복적으로 반응하는 것이라면 인공지능이 가미된 로봇은 변화하는 조건에 반응하는 것이다. 악수하는 기계가 있다고 하면 일정한 높이에 상대방의 손을 똑같은 압력으로 악수할 것이다 상대방이 누구인가와 상관없이 이에 반해 로봇은 상대방이 손을 내미는 위치가 달라지면 상하좌우로 이동하고 상대방에 따라 악력의 힘을 조절한다는 것이다. 로봇이 상대방에게 강한 인상을 주기 위해 일부러 꽉 쥔다고 상상을 해 보자.

탄생의 놀라움, 3D 프린팅기술

3D 프린팅은 3차원적인 입체 조형물을 바로 출력할 수 있다는 점에서 세상의 이목을 한동안 끌어왔던 분야이다. 시제품(Proto type)을 미리 만들 수 있어 비용 절감이 가능하다는 것에 착안하여 의료, 우주항공, 엔지니어링, 자동차산업, 완구, 문구류 등으로 적용의 폭이 넓어지고 있다. CES 2019의 3D 프린팅 분야는 South Hall 3에 집중 전시됐으나 참가기업 숫자는 예전보다 많이 줄어들었다. 개념적으로 가장 손쉬워 보이는 FDM/FFF 방식으로 많은 기업이 3D프린터를 생산하였으나 이제는 기술적 진보의 한계점 및 개발비용 악화 등으로 공급자 시장은 차츰 정리되고 있는 단계이다.

3D 프린팅 생산방식

CES 2019에서 가장 많이 쓰이는 방식은 FDM(Fused Deposition Modeling) 또는 FFF(Fused Filament Fabrication, 열가소성 수지 적층방식), SLA(Stereo Lithography Apparatus, 광경화성 수지 조형방식), DLP(Digital Light Processing, 광경화성 수지 투사방식)을 꼽을 수 있으며 그밖에 잉크젯 방식이 사용되기도 한다.

FFF, SLA, DLP 방식은 모두 공통적으로 층(Layer)을 쌓아나가는 방식이나 FFF는 주로 열에 반응하는 열가소성 수지를 사용하나 SLA, DLP는 빛에 반응하는 광경화성 수지 또는 분말을 사용하고 있다. 광경화성 수지는 독성 물질을 포함하고 있어 프린터 내부를 클린룸처럼 최대한 격리시키는 노력이 필요하다. 이에 반해 FFF방식은 일반적으로 2개의 노즐 또는 3개, 4개의 노즐을 사용하는 데 가장 가격경쟁력을 보유하고 있으며 대형(대용량) 제작이 가능하고 친환경적이며 사용상 안전하다는 이유로 상기 3가지 방식 중에서 가장 많이 사용이 되고 있다.

SLA방식은 레이저를 사용함으로 정밀도가 높다는 것이 큰 장점이나 아직까지 기계나 재료의 가격이 비싼 것이 흠이다. 레진(Resin)이라 불리는 소재는 유해물질 안티몬을 분출하고 보관이 어려운 단점을 가지고 있다. DLP 방식은 프로젝터처럼 빔을 한 번에 쏘기 때문에 제작하기는 쉬우나 광원이 강력해야 단점이 있다.

FFF방식이 3D 프린팅 지배

이 방식은 노즐 속도를 빠르게 하고 대형화도 가능하고 재질이 안전하다는 장점이 있다. 하지만, 프린터 크기가 30cm 이상이 되면 가격이 폭등하는 단점이 있다. 현장에서 FFF방식의 프린터를 보면 모두 견고한 몸체를 가지고 있는데 이는 외부충격이나 재질 변화 등에 노즐이 틀어지는 것을 최대한 방지시키려는 것에 있다. 전시기업 중 대다수는 출력물 자체를 전시하여 고객들이 손을 대는 것을 허용하고 있으나 정밀한 제품은 플라스틱 박스 안에 넣어두어 고객이 만지지 못하게 하고 있다. 그만큼 가성비가 낮은 제품이라는 반증이 될 수 있다.

중국, 가격과 디자인 압도

'Weedo'라는 선언적 이름을 가진 중국 회사는 조그마한 완구제품 생산이 가능한 초급자용을 단돈 140달러에 아마존에 납품하고 있으며 소비자가격은 300달러라고 밝혀 이제 3D 프린터도 누구나 쓸수 있는 가전제품이 될 것임을 알렸다. 다만, 노즐의 안정성을 이유로 프린터 출력물 형태가 대형화되지는 않은 상태이다. 이 회사말고도 많은 중국 기업이 경쟁을 벌이고 있는데, 이제는 정말 가격뿐만 아니라 디자인도 월등한 제품, 즉 ‘대륙의 실수’를 자주 볼 수 있는 현실이다. Weedo 소형제품(F150S)은 앞문이 열리면 자동 정지되고 필라멘트가 떨어지면 자동 중지되는 기능을 가지고 있으며, Tina2는 어린이들을 위한 3D 프린터를 표방하며 제품 크기가 210x210x290㎜로 아이패드-프로와 유사하며 창의력 증진 등의 어린이 학습용을 표방하고 나섰다.

 중국 Weedo제품(좌1800달러, 우 1000달러) 

출처: KOTRA 해외시장뉴스

  중국 Weedo제품(140달러)

출처: KOTRA 해외시장뉴스

3D 프린팅의 선두주자인 대만기업 XYZ Printing은 컬러프린터를 선 보였는데 흰색으로 적층하고 그 위에 컬러로 2차로 적층하는 아이디어를 선 보였다. 특히 3D Pen은 2차원 그림 위에 아이들이 바로 써 나가면 적층이 되는 신제품을 선 보였다. JER Education 회사는 초콜릿을 소재로 하여 출력물을 뽑아내기도 하였다.

중국 XYZ Printing – 컬러 출력물

  출처: KOTRA 해외시장뉴스

중국 XYZ Printing – 3D Pen

  출처: KOTRA 해외시장뉴스

CES 현장에서 본 회사 중에서 가장 높은 품질의 출력물을 생산하고 있는 회사는 미국 RAISE 3D 회사로 속도문제가 개선돼어야 하겠지만 출력 품질은 탁월한 것으로 평가된다. 또한 Formlabs사는 치아모양의 출력물을 선보이는 등 의료분야에 쉽게 적용가능한 사례를 보여 주었다.

RAISE 3D – 고품질 출력물(인쇄 중)

Formlabs – 치아 (출력물)

출처: KOTRA 해외시장뉴스

엔지니어가 좋아하는 제품

우리나라 S기업은 FFF방식의 3D 프린터를 제작하는데 Anti-shock 기능 등 탁월한 기술력을 자랑하고 있다. 전시회 기간에 특히 기술  문의를 하는 재방문 엔지니어들이 많았다.

아직 가정까지 보급되지 않아 3D 프린터가 가전제품은 아니고 산업용으로 많이 쓰이고 있으나 기술 진보 및 소재 개발이 가속화되면 가정용이 되는 것은 시간문제이다. 하지만, 제품이 디자인 등 아직은 전체적인 완성도가 낮은 것이 약점이다. 이 회사와 같은 시기에 창업했던 미국 RAISE 3D 회사가 손쉽게 자금을 유치하고 큰 성공을 거둔 것에서 시사하는 바가 크다.

출처: KOTRA 해외시장뉴스

우리 기술기업은 보통 이공계 출신의 기술자가 기술개발을 담당하면서 창업을 하고 있으나 기술개발과 동시에 외부자금 유치 등 대외업무를 혼자 하는 것은 참 어렵다. 특히, 창업자금 유치기반 및 작은 내수시장을 보유한 우리 환경을 감안한다면 T(기술)-P(생산)-M(마케팅) 3개의 능선을 통과하는 것은 무척이나 어렵다. 기술 능선을 통과하여 생산단계에 이르렀으나 디자인 열악 등으로 정상적인 생산이 어렵고 설령 양산단계에 도달해도 활발한 마케팅을 통해 대량판매 및 수익 창출은 정말 요원하다. 따라서 현재는 엔지니어만 좋아하는 제품에서 탈피해 소비자가 좋아하는 제품이 되기까지 험난한 여정이 기다리고 있다. 하지만, 우선 첫 번째 능선은 통과했으니 더 희망이 있는 것일까? S사의 행보가 궁금하다.

소재 개발이 생명

미국 캘리포니아의 골드러시가 한창일 때 정작 돈을 번 사람은 금과는 상관없는 청바지를 만드는 회사였다. 3D 프린팅 시장도 이와 유사하다. 프린터 개발의 한계점이 속속 드러나고 업계가 차츰 정리되고 있는 시점에서 단연 화두는 소재 개발이다. 즉 프린터 시장이 완전히 정착되면 예전 프린터처럼 카트리지나 잉크가 소모품으로 필요해지듯 이제는 기초적인 소재인 필라멘트(플라스틱) 판매가 돈이 될 수 있다. 미국 Markforged 회사는 케블라(방탄복 소재섬유)와 플라스틱을 합한 재질 즉, 플라스틱 위에 케블라를 도포해 출력물의 강도를 획기적으로 높이는 제품을 선보였다. 다만, 가격이 1만3,500달러나 되는 것이 흠이다.

차세대 소재는 아마도 생바이오성 물질이 될 것이다. 즉, 폐, 심장 등의 인공장기가 현실화되는 시대가 올 것으로 예측된다. 하지만, 이러한 시대가 과연 인류에게 행복과 축복을 가져다줄지는 의문이다. 하지만, 지금도 3D 프린터는 쉴 새 없이 꾸준한 속도로 무언가를 만들어내고 있다.

작성자: KOTRA 무역정보팀 전우형 팀장