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독일, 3D 프린팅 기술 개발로 4차 산업혁명 선도
2020-12-04 독일 프랑크푸르트무역관 송계숙

- 독일 정부, 디지털 전환을 위해 3D 프린팅 산업 적극 지원 -

- 우리 기업들은 독일의 3D 프린팅 연구소나 기업들과 협업하여 기술개발 -

 

 

 

3D 프린팅은 현재 자동차 산업, 항공 우주, 의료 및 기계공학에 이르기까지 거의 모든 산업 영역에서 사용되고 있다. 독일 정부는 3D 프린팅 산업을 미래의 중요한 성장산업으로 보고 국제 경쟁력 강화를 위해 적극적으로 지원하고 있다. 독일은 3D 프린팅 관련 특허를 가장 많이 출원하는 국가 중 하나이다. 우리 기업도 독일 기업 및 연구기관과의  관련 기술 협업을 서둘러 4차 산업혁명 시대에 앞장서야 할 것이다.

 

글로벌 3D 프린팅, 2030년 시장규모 226억 달러 전망

 

3D 프린팅이란 3차원 그래픽 설계데이터를 기반으로 폴리머, 금속, 종이 등의 특정 물질을 적층방식(Layer by-layer)으로 쌓아 올려 3차원의 입체물을 형상화하는 기술을 의미한다. 적층 제조(Additive Manufacturing, AM)라고도 불리며, 입체물을 기계 가공 등을 통하여 자르거나 깎는 절삭가공(Subtractive Manufacturing) 제조방식과 반대되는 개념이다. 전 세계적으로 적층 제조(Additive Manufacturing) 열풍이 일고 있다. PwC에 따르면 글로벌 3D 프린팅 제품시장은 향후 연 13~23% 성장할 것으로 예상하며 2030년에는 시장규모가 226억 달러에 도달할 것으로 전망했다.


독일도 3D 프린팅을 미래의 중요한 성장산업으로 보고 글로벌 경쟁에서 우위를 유지하기 위해 연구에 주력하고 있다. 추정에 따르면 독일 전역에 적층 제조(AM) 분야에서 활동하는 148개의 연구 기관이 있으며, 그중 Fraunhofer 연구소가 규모가 가장 크다. 특히 독일 정부의 친환경 정책과 디지털 전환 사업의 장려로 인해 전기차에 관한 관심이 증가하면서 자동차 산업에서의 3D 프린팅 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 예로 BMW 3D 프린팅 산업에 약 1500만 유로를 투자하고 있다.


BMW는 독일 정부 후원 POLYLINE 프로젝트에 공동 참여하고 있으며, 뮌헨의 Oberschleissheim6800평방미터 규모의 3D 프린팅 기술센터를 설립하여 자동차 부품 대량생산에 박차를 가하고 있다2019년에는 약 30만 개의 부품을 추가로 생산했으며, 현재 이곳에는 80명의 전문가가 종사하고 있다. 3D 프린팅은 전통적인 방식으로 제조가 불가능한 복잡한 모형도 제조공정에 제약 없이 원하는 형상을 정밀하게 제작할 수 있다. 또한 비용 절감은 물론 고객 맞춤형 대량생산이 용이함으로 부가가치가 높은 산업이다.

 

독일 정부, 중소기업 디지털 전환을 위해 2023년 말까지 총 2억300만 유로 지원

 

독일 연방 경제에너지부(BMWi)는 'Digital Jetzt'라는 프로그램으로 중소기업의 디지털 전환을 지원하고 있다. 이 프로그램은 정부가 재정적 지원을 해주어 중소기업이 디지털 기술과 직원 교육에 더 많은 투자를 할 수 있도록 장려하기 위해서다. 2020년 말까지는 4000만 유로, 2023년 말까지 총 2억300만 유로를 지원한다. 지원금의 비율은 회사 규모에 의해서 결정되는데, 예를 들어 직원 50명 이하 기업은 대금의 50%까지, 직원 51~250명 기업은 45%를 지원하며, 직원 251~499명 기업은 40%까지 지원한다. 지원 한도액은 기업당 최대 5만 유로까지이다. 가치 네트워크에 대한 투자의 경우는 기업 당 최대 10만 유로까지 지원해 준다. 독일 정부의 높은 디지털 전환 지원금은 코로나 사태로 어려움을 겪고 있는 중소기업을 돕기 위해서다. 2021년 7월 1일부터는 지원금의 비율이 각각 10%씩 감소한다.

 

독일 정부 1070만 유로 지원, 15개 기업과 연구소 AM 기술 개발 협력

 

POLYLINE 프로젝트는 202034일 뮌헨 인근 KraillingEOS 사에서 독일의 15개 기업과 연구소가 공동으로 차세대 디지털 생산 설비를 개발하기 위해 출범했다. 참가 기업에는 BMW, EOS 등이 있으며, 연구기관 중에는 프라운호퍼 연구소와 아우크스부르크 대학 등이 포함돼 있다. 연구 주요 목적은 자동차 산업을 위한 플라스틱 부품들의 제조이다. 목표는 고처리량 라인 생산 시스템의 형태로 적층 제조(AM)로 기존 제조기술을 보완하는 것이다. 독일 연방 교육연구부(BMBF) 3년 동안 1070만 유로를 POLYLINE 프로젝트를 위해 지원한다.

 

유럽 적층 제조분야에서 가장 많은 특허 소유

 

적층 제조(AM) 분야에서 독일은 혁신의 원동력으로서 중요한 역할을 담당하고 있다. 유럽 특허청(EPA) 보고에 의하면, 유럽의 AM 특허 출원 총건수는 7863건으로 이는 전 세계 특허의 47%에 해당하며, 유럽 특허 중 40%는 독일에서 출원되고 있다. 글로벌 비교에서는 미국 5747(35%)1위이고, 독일은 총 3155(19%)의 특허를 출원하여 2위이다. 한국은 80건 미만으로 관련 특허가 적은 편이다.

 

2010~2018년 국가별 3D 프린팅 특허 출원

        (단위: %)

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                        자료: 유럽 특허청

 

분야별 3D 프린팅 특허는 의료분야가 4018건으로 가장 많았고, 에너지 분야가 2001건으로 2위, 운송부문이 961건으로 3위이다.

 

3D 프린팅은 매우 빠르게 발전하고 있다. 유럽 특허청 보고에 의하면 2018년에만 4000건 이상의 특허 출원이 접수되었다. 적층 제조를 위한 유럽 특허 출원 건수는 2015~2018년에 연간 평균 36% 증가했으며, 이는 연간 평균 총 특허 출원건수(3.5%)보다 10배나 빠른 성장이다.


2000~2018년도 AM 기술 특허 출원

 (단위: 건)

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자료: 유럽 특허청

 

특허가 가장 많은 기업 순위에서는 미국 제너럴 일렉트릭(General Electric)과 유나이티드 테크놀로지스(United Technologies)가 각각 875건과 810건의 등록으로 1위와 2위에 올랐다. Siemens는 645건으로 3위를 차지했다. 상위 10위 안에 드는 독일 기업으로는 5위의 BASF, 10위의 MTU AERO ENGINES가 있다.

 

2000~2018년 3D 프린팅 특허출원 톱 10개사

 (단위: 건)

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                          자료: 유럽 특허청

 

3D 프린팅은 코로나 사태에서 더 큰 발전을 이루고 있다. 이 기술은 기계부품 생산과 마스크 또는 안면 보호대를 신속하게 생산하는 데 유용하게 사용되고 있다.

 

금속 및 플라스틱의 산업용 3D 프린팅 분야에서 세계 최고의 기술 제공업체인 EOS의 연구원 A 씨는 3D 프린팅의 장점에 대해 "지속적으로 변화하는 시장과 고객의 요구사항에 맞추려면 생산은 더욱 디지털화되고 다양화되며 유연성을 갖추어야만 한다. 산업용 3D 프린팅은 이를 위한 좋은 선택이 될 수 있다. 적층 제조를 기반으로 한 분산 생산의 장점은 시간과 장소에 제약 없이 언제 어디서나 필요한 주문량만큼의 생산이 가능하다. 이 유연한 주문형 생산 방식은 제품에 대한 사전 자금 조달, 생산 미달 또는 과잉 생산과 같은 위험 부담이 없음으로 효율적이다. 또한 물류 보관에 대한 노동과 비용을 절감할 수 있다. 하드웨어, 소프트웨어, 재료 및 응용 프로그램의 발전은 3D 프린팅이 결국 또 다른 중요한 제조기술이 될 것을 시사한다. 3D 프린팅 산업은 그 이점에 대한 인식이 높아지면서 앞으로 성장이 가속화될 것이다라고 설명했다.

 

시사점

 

독일 정부의 적극적인 디지털 전환 장려로 독일의 3D 프린팅 산업은 급성장하고 있다. 독일 내 주요 대학 연구소와 기업들의 공동 연구가 활발히 진행되고 있고 특히 고부가 가치 산업인 자동차 산업에서 적층 제조 기술을 활용한 대량 생산이 이루어지고 있다. 독일 정부는 중소기업의 디지털 전환을 활성화하기 위해 보조금을 지원하고 있다. 이는 코로나 사태로 어려움을 겪는 기업들에 새로운 디지털 기술로 경쟁력을 강화할 수 있게 해 4차 산업 혁명을 향한 기업 발전의 원동력이 되게 할 것이다. 디지털 소프트웨어 기술이 뛰어난 우리 기업들은 독일의 우수한 3D 프린팅 연구소나 기업들과의 기술 협력을 통해 4차 산업을 대표하는 중요한 디지털 기술인 적층 제조 기술 발전에 선봉이 되길 희망한다.

 


자료: 유럽 특허청, 독일 연방 경제에너지부(BMWi) 홈페이지, AMFG, Fraunhofer 연구소 홈페이지, BMW 홈페이지, KOTRA 프랑크푸르트 무역관 자체 자료

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