▲ 실제 선박에 설치된 3D프린팅 디지털 워크샵[출처=HD현대중공업]HD현대중공업(대표이사 사장 이상균·노진율)에 따르면 최근 목포에 위치한 HD현대삼호에서 ‘운항 선박 내 유지보수 부품 자체 제조를 위한 3D프린팅 융합 실증기술(제품명 : 3D프린팅 디지털 워크샵)’에 대한 최종 평가 및 시연을 성공적으로 진행했다.HD현대중공업이 세계 최초로 운항 선박 내 긴급 유지·보수·정비(MRO)를 위한 3D프린팅 신기술을 개발하며 조선업의 디지털화를 가속하고 있다. HD현대중공업은 HD현대(대표이사 회장 권오갑, 대표이사 수석부회장 정기선)의 조선 부문 계열사다.HD현대중공업은 2023년 산업통상자원부의 지원을 받아 울산광역시 및 산하 기관, 씨에스캠, HD한국조선해양, HMM, 한국선급(KR) 등과 컨소시엄을 구성해 ‘3D프린팅 디지털 워크샵’ 과제에 착수한 바 있다.이 과제는 2025년 12월까지 완료될 예정으로 운항 중인 선박에서 자체적으로 MRO 관련 부품을 신속하게 제작할 수 있는 3D프린팅 시스템을 개발하고 실증하는 것이 목표다.장거리를 운항하는 대형 선박들은 예기치 못한 상황을 대비해 여러 종류의 예비 부품을 선적하고 출항한다. 그러나 3D프린팅 기술이 도입되면 선상에서도 필요 부품을 언제든지 제작해 즉시 교체가 가능해진다. 주문, 제작, 배송까지 일련의 과정이 단축되는 만큼 시간 및 비용도 절약될 수 있을 것으로 기대된다.HD현대중공업은 이번 실증을 통해 실제 선상에서 3D프린팅 장비를 운용하는 것은 물론 선박 운동 및 진동 저감 장치에 대한 기술도 함께 검증했다.물 위를 항해하는 선박은 연속적으로 움직임이 발생하기 때문에 3D프린터가 안정적으로 작동할 수 있도록 운동 및 진동을 저감하는 기술이 필수적이다.HD현대중공업은 향후 3D프린팅 기술에 대한 상업화를 본격 시작할 예정이다. 다양한 부품에 대한 디지털 라이브러리를 구축하고 항구와 선박 간 네트워킹을 구성해 필요한 부품을 원격으로 주문, 인근 항구에서 손쉽게 공급받을 수 있도록 할 계획이다.또한 HD한국조선해양과 조선용 탄소강 분말소재 개발 등 소재의 다변화를 위한 기술개발에도 박차를 가하고 있다. 이를 통해 3D프린팅이 가능한 부품의 폭을 확대하는 동시에 가격 절감 등의 효과도 가져올 수 있을 것으로 보고 있다.한편 HD현대중공업은 2024년 5월 미국선급(ABS)으로부터 ‘운항 선박 내 신속 MRO 대응을 위한 3D프린팅 시스템’에 대해 NTQ (New Technology Qualification, 신기술 사용 적합성 인증) 2단계를 세계 최초로 받은 바 있다.

아랍에미리트 최대 도시인 두바이의 도로교통청(RTA)에 따르면 3D 프린팅 기술 개발로 예비 부품 제조 공정을 개선하기 위한 연구 및 개발을 진행하고 있다. 3D 프린팅 기술 분야의 선도기업 3곳과 공동으로 연구하고 있다. 두바이 전역의 도로 및 도로 시설의 유지 보수에 사용되는 전기기계 시스템용 예비 부품과 도로 표면 마감제를 제조하기 위한 목적이다. 두바이의 도로 유지 보수 및 시설에서 사용하기 전에 필요에 따라 효율성을 보장하는 것도 목표로 정했다. 지난 몇 개월 동안 전문 3D 프린팅 업체들과 협력했다.도로 유지 관리시스템의 예비 부품에 대한 가용성을 높이기 위해 새로운 이니셔티브를 개발했다. 또한 다양한 연구와 실험도 수행했다.이번 이니셔티브는 두바이의 도로 시설에서 프로펠러 팬, 제어 장비, 터널 벽의 마감재 등과 같은 예비 부품의 공급원을 확장하는 데 성공한 것으로 평가받고 있다.지역에서 부족한 예비 부품, 안전 조치 고려 등 구체적인 기준에 따라 예비 부품 유형을 3D 프린팅 대상으로 선정했다.3D 프린팅 기술은 예비 부품의 구입에 드는 운용 비용을 50% 감소시켰다. 운송 비용과 예비 부품을 두바이로 수입하는 데 필요한 시간을 줄이는 데도 기여했다. 또한 이력 데이터 분석을 통해 공장 기반 예비 부품에 추가적인 개선이 도입돼 고장률이 사상 최저 수준으로 줄어들었다.▲도로교통청(Roads and Transport Authority, RTA) 로고

미국 시장조사기관 리서치앤마켓츠(ResearchAndMarkets)에 따르면 2030년 글로벌 개인용 3D 프린터 시장 규모가 $US 54억4000만달러로 성장할 것으로 전망된다. 2020년 글로벌 개인용 3D 프린터 시장 규모는 16억9000만달러를 기록했다. 향후 2021년 ~ 2030년까지 연평균 13.5% 성장이 예상된다.개인용 3D 프린터 시장은 치과 산업에서 3D 프린팅에 대한 높은 수요, 3D 프린팅 기술 채택을 위한 정부의 이니셔티브, 고객 맞춤형 상품을 제공할 수 있는 능력 등으로 인해 시장 성장의 원동력이 되고 있다.다만 개인용 3D 프린팅 시장 성장을 더욱 견인하기 위해서는 전 세계적으로 부족한 숙력된 노동력 문제를 해결해야 될 것으로 보인다. 개인용 3D 프린터는 전문가용 프린터와 달리 훨씬 저렴하고 실행하는데 필요한 소프트웨어가 사용자 친화적이다. 이러한 장점으로 인해 교육, 엔터테인먼트, 사진, 건축, 패션 및 보석 등 다양한 산업으로 확대되고 있다.3D 프린팅은 제조업체들이 다양한 인쇄 재료를 사용해 모델을 만드는 적층 인쇄 기술로 알려져 있으며 폴리머, 금속, 세라믹 등 다양한 형태의 재료들이 활용되고 있다.▲ Personal 3D Printer(출처 : Sculpteo 홈페이지)

미국 나사 마샬우주비행센터(NASA Marshall Space Flight Center)에 따르면 우주개발기술의 스핀오프를 통해 3D 프린팅 기능의 향상과 발 냄새를 해결할 수 있다고 밝혔다.고급 3D프린터를 활용해 우주개발기술의 소재로 만든 인서트(insert)는 자극적인 신발 냄새를 줄일 수 있다. 밀폐된 환경의 공기질은 우주 비행사에게 중요하다.우주정화시스템은 우주 비행사의 날숨으로 인해 유입된 이산화탄소와 실험 및 장비로 생성된 화학물질의 공기를 제거해야 한다.연구팀은 입상 활성탄을 사용하는 솔루션에 착수했지만 대안인 활성탄 천도 강력한 성능을 발휘한다는 사실을 발견했다.이와 같은 마샬우주비행센터의 전문 지식을 바탕으로 헌츠빌(Huntsville)에 기반을 둔 일렉트로닉알케미(Electronic Alchemy)의 eForge 3D프린터가 진화됐다.3D 프린터로 누구나 자신의 센서, 조명 및 기타 전자 부품을 인쇄할 수 있다. eForge 3D프린터에는 필라멘트 카트리지를 집어들고 프린팅할 수 있도록 내리는 싱글 암(single arm)이 있다.재료는 적층돼 있으며 레이어 당 최대 8개의 재료를 프린팅할 수 있다. eForge 3D프린터는 우주 탐사를 위해 NASA가 개발한 기술이 일상생활에서 어떻게 사용되는지 보여주는 좋은 사례라고 평가된다.▲ USA-NASA-SpaceFlightCenter-3Dprinter▲ 나사 마샬우주비행센터(NASA Marshall Space Flight Center)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

이스라엘 육류 바이오프린팅 기업인 미테크(MeaTech)에 따르면 생산된 줄기 세포(stem cells)를 선별하여 근육 세포(muscle cells)로 바꾸는 테스트를 성공적으로 완료했다.3D 프린팅 기술을 사용해 육류를 성장시키 위해서는 근육 세포가 필요하기 때문이다. 이 기술은 동물의 줄기 세포 샘플을 채취해 배양한 후 육류를 정확한 모양과 구조로 3D 프린팅하는 기술이다.특히 이번 테스트에서는 줄기 세포에 고유한 화합물을 공급하고 근육 세포로 분류해 3D 프린팅된 육류의 근육 조직을 형성했다. 2020년 5월 줄기 세포를 지방 세포로 바꾸는 실험도 성공적으로 마친 바 있다.하나의 완전한 육류 조직을 만들기 위해 여러 다른 세포층을 프린팅하는 목표에 더 가까워진 것으로 평가된다. 이러한 노력을 바탕으로 향후에는 보다 완벽한 육류를 3D 프린팅을 통해 직접 생산할 수 있을 것으로 기대된다.▲ Israel-Meatech-3Dprint▲ 미테크(MeaTech)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

중국 기술회사인 윈선빌딩테크닉(盈创建笻科技)에 따르면 3D 프린팅 기술을 이용해 코로나 바이러스 검역실을 제작했다. 지금까지 15개를 만들어 후베이성(湖北省)의 시안닝(鹹寧)시에 위치한 병원에 기증했다.각각의 크기는 10평방 미터로 침대 2개에 충분한 크기이다. 열 보존 및 격리에 필요한 표준을 충족하며 강한 바람과 지진에도 견딜수 있도록 설계됐다.특히 3D 프린트된 검역실은 이동성이 뛰어나고 설치가 쉬우며 전원에 연결되는 즉시 사용할 수 있다. 또한 소독하기 쉽고 전염병이 끝나면 재사용될 수 있다.이와 같은 검역실은 2시간 내에 프린팅될 수 있고, 1대의 프린터기는 하루 15개의 검역실을 생산할 수있다. 기본 비용은 약 ￥28,000위안이다.중국에서 발생된 코로나 바이러스는 중국 병원의 병실 수요를 크게 증가시켰다. 이러한 급작스러운 수요를 회사가 개발한 3D 프린팅 기술이 해결해줄 수 있을 것으로 기대된다.▲ China-WinSunBuildingTechnique-3Dprint▲ 윈선빌딩테크닉(盈创建笻科技)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

볼보트럭(Volvo Trucks North America)에 따르면 미국 버지니아주 더블린에서 트럭 제조과정에 사용되는 도구와 비품 생산에 3D 프린팅 기술을 사용하고 있다.현재 버지니아주 더블린에서 생산되는 트럭들은 북미시장에 모두 판매되고 있다. 볼보트럭은 트럭 제조공정에서 품질향상 기회를 찾기위해 프로토타입에 3D기술을 적용하기 시작했다.수년간 3D 프린팅 기술의 내부검토 및 미세 조정을 통해 생산된 500개 이상의 제조 도구와 비품들이 NRV(New River Valley) 작업현장에 사용되고 있는 것이다.볼보트럭은 3D 프린트 제조 도구의 구현으로 빠른 생산과 지속적인 품질 개선이 가능하게 됐다. 몇년 후 3D 프린팅이 제조 공정과 문화에서 필수적인 요소가 될 것으로 전망된다.3D 프린팅된 도구와 비품들은 더블린 공장 내 볼보 이노베이션 프로젝트(Volvo Innovative Projects) 연구소에서 개발됐다.▲ volvo truck▲볼보트럭(Volvo Trucks North America) 홈페이지

미국 적층가공 업체인 아조스(Azoth)에 따르면 라이즈(RIZE)의 3D 프린팅 기술을 사용하여 리드 타임을 최대 8주 단축하고 부분 비용을 최대 98%까지 절감하는 기술을 개발했다.아조스는 피에스엠아이(Production Service Management Inc., 이하 PSMI)의 전액 출자 자회사이다. 피에스엠아이와 라이즈는 2018년 6월 파트너십을 체결했다.아조스는 몰드, 금형 및 기계부품과 같은 기능 서비스 부품을 설계하고 리버스 엔지니어링했다. 항공우주 분야 고객을 위해 3D프린팅된 그리퍼 핑거를 설계했다.그리퍼 핑거는 부품 자세 정보와 부품에 눌러진 네오디뮴 자석을 포함해 세부 위치를 확인할 수 있는 것으로 평가 받고 있다.아조스는 라이즈의 대표적인 3D 프린터인 RIZE ONE을 사용해 아조스의 부품생산 비용을 50% 줄였다. 아조스는 다른 고객을 위해 재고비용을 크게 절감한 조립부품용 토크 건 홀더(torque gun holders)를 프린트했다.RIZE ONE의 잉크마킹 기능은 추적 및 신뢰성을 향상시킨다. 부품번호, 지침 및 QR/바코드와 같은 기능이 부품에 인쇄될 수 있는 것으로 알려졌다. ▲ USA-PSMI-3Dprinter-RIZEONE▲ 라이즈(RIZE)의 3D프린터 RIZE ONE 홍보자료(출처 : 홈페이지)

독일 글로벌 자동차제조업쳋인 폭스바겐(Volkswagen)에 따르면 차량부품의 대량제조에 3D 금속프린터를 활용하기로 결정했다.초기에는 소규모 부품을 소량생산하지만 점차 크기나 수량을 늘려나갈 방침이다. 연간 10만개 정도의 부품을 생산할 수 있을 것으로 전망된다.현재 3D 금속프린터로 브레이크 일부 부품을 생산하고 있는 중이다. 글로벌 프린터제조업체인 HP 등과 기술협력을 진행하고 있다. 프린터사업은 HP는 주요 3개 사업군 중에 하나로 중요하다.아직까지 기술개발이 더디게 진행하고 있어 대규모 부품을 대량 생산하는 것은 어렵기 때문이다. 표준화된 부품에 한정되어 있지만 향후에는 고객 개개인에 특화된 부품을 생산하는 것도 가능할 것으로 판단된다.▲3D프린터와 제작한 차량부품(출처 : 국가정보전략연구소)

싱가포르 국가적층가공협회(NAMIC)에 따르면 2016년 3D프린팅 관련 프로젝트 39개에 대한 공동기금을 설립했다.당시 협회를 방문해 사업을 논한 국내외 관련기업만 400개에 달할 정도로 3D프린팅에 대한 관심을 더욱 커지고 있다.특히 최근에는 헬스케어의 한 분야로서 다양한 의료기기 및 보조용품을 제조하는 데에 해당기술이 개발 및 적용되고 있다.참고로 글로벌 기술업계에서는 3D프린팅이라는 용어보다는 적층가공(Additive Manufacturing, AM)이라는 용어에 더 익숙하다.▲싱가포르 국가적층가공협회 홈페이지