4차산업혁명의 핵심 ‘3D프린팅 기술’ 산업적 응용을 넘어선 제조업의 혁명이 되다!

1. 서론t1

2. 3D 프린터란?t3
가. 3D프린팅의 작동원리t3
나. 3D프린팅의 개념t5
다. 3D프린터의 역사t6
라. 3D프린팅의 장점과 한계t9
마. 3D 프린팅 기술의 분류 및 방식 10
1) 3D프린팅 기술 분류t10
2) 3D프린팅 방식t12
바. 3D프린팅 기술적 특징t15
사. 3D프린팅 기술별 특징t17
아. 3D프린팅 소재t18
1) 플라스틱t21
2) 파우더t24
3) 금속t25
4) 바이오t26
자. 3D프린팅 활용분야t27
1) 보건의료t27
2) 제조업t32
3) 건축t35
4) 패션t36
5) 쥬얼리t40
6) 예술 · 스포츠t42
7) 서비스t44
8) 식품t45
9) 생활용품-인테리어t46
10) 교육산업t47
차. 3D 프린팅 산업현황t48
3. 3D 프린팅 국내외 시장동향t50
가. 3D프린팅 국외 시장동향t50
1) 3D프린팅 국외 시장규모t50
2) 국가별 시장 동향t55
나. 3D프린팅 국내 시장동향 67
1) 3D프린팅 국내 시장규모t67

4. 3D 프린팅 국내외 기술동향t70
가. 국외 3D프린팅 기술동향t70
1) 국가별 R&D 추진현황t71
나. 국내 3D프린팅 기술동향t73

5. 국가별 정부 정책 동향 77
가. 3D프린팅 관련 주요 국외 정책t77
나. 3D프린팅 관련 주요 국내 정책t78
1) 2017년 세부 추진 실적t78
2) 국내 지역별 3D프린팅 사업추진현황t81
3) 2018 추진 계획t82

6. 국내외 3D 프린팅 기업t95
가. 국외 3D프린팅 주요 기업t95
1) Stratasyst95
2) 3D systemst96
3) MakerBot Industriest98
4) 솔리드 스케이프t99
5) GEt101
6) Shapewayst102
나. 국내 3D프린팅 주요 기업t103
1) 캐리마t103
2) 로킷t104
3) 인스텍t105
4) TPC 메카트로닉스t106
5) 신도리코t107

7. 결론t109

8. 참고문헌t111

3D프린팅 기술은 ‘생산의 민주화’, ‘차세대 산업혁명’을 이끄는 기술이라 불리기도 한다. 이는 적게는 몇 주에서 길게는 두 달이 넘게 걸리는 제품 제작 기간을 불과 몇 시간으로 단축하고, 소품종 대량생산을 기조로 발전해 온 과거의 제조업이 개인의 다품종 소량생산으로 변화하는 데 핵심이 될 기술로 여겨지기 때문이다. 1980년대 후반, 처음으로 상용 3D 프린터가 출시된 이래 3D 프린터는 주로 시제품 제작에 이용되어왔다. 이는 기존 생산 방식은 제품 디자인이 바뀔 때마다 금형이나 생산 장비를 바꿔야 하지만, 3D 프린팅은 제품 디자인만 바꾸면 즉각적으로 새로운 시제품을 제작할 수 있기 때문이다. 시제품 제작 단계에서는 제품 결함을 발견하고 수정하는 과정이 몇 차례 반복될 수 있다는 점을 감안하면, 기업이 3D 프린팅을 도입함으로써 절감할 수 있는 시간과 비용은 적지 않다. 때문에 자동차, 비행기, 가전제품, 운동화, 장난감 등 다양한 분야에서 이미 많은 기업이 시제품 제작에 3D 프린팅을 도입하고 있다. 최근 3D 프린팅은 시제품 제작 도구를 넘어 차세대 생산 기술로 주목받기 시작했다. 기존 산업이 단순 3D프린팅 장비 위주로 운영 되었다면, 현재는 클라우드 컴퓨팅을 활용한 3D프린팅, 스마트폰으로 작동 가능한 모바일 3D프린팅, 한층 정교해진 3D모델링 및 소프트웨어 그리고 CNC밀링, 3D스캐닝, 3D프린팅 기능을 동시에 갖춘 하이브리드 공작기기 등 최첨단 IT 기술이 3D프린팅에 접목되면서 제조업계의 일대 혁명을 주도하고 있다. 또한 IT 기술이 발달하면서 일반 사용자도 손쉽게 제품을 디자인할 수 있게 되었을 뿐만 아니라, 여러 사람과 디자인을 공유하는 것도 쉬워졌으며 게다가 3D 프린터와 관련된 주요 특허가 만료되기 시작하면서 제품 개발에 참여하는 기업이 늘어났다. 이는 향후 가격 하락 및 기술 혁신으로 이어질 수 있을 것이다. 이처럼 3D 프린팅 기술은 1980년도부터 존재해 왔지만 2000년대 초반이 돼서야 시장 판도를 뒤집는 기술로서 두각을 드러내기 시작했으며, 지난 몇 년간 3D 프린팅 기술은 빠른 성장을 이루어오면서 기존의 산업적 응용을 넘어서 현재 제조업의 혁명을 가져올 차세대 기술로 주목받고 있다. 2012년 세계경제포럼(WEF)은 미래 10대 기술을 발표하면서 3D 프린터를 두 번째로 꼽았으며, 미국, 유럽, 일본, 중국 등 각국 정부 역시 차세대 생산 기술 중 하나로 3D 프린팅을 주목하고 있다. 또한 MIT, 매킨지(McKinsey Global Institute), 다보스포럼의 ‘유망 기술 글로벌 어젠다 카운슬’ 등에서 주목받는 기술로 선정된 바 있다. 세계미래학회는 3D 프린팅에 의한 생산혁명 유발을 2025년 실현될 20대 미래 예측 중 하나로, 타임(Time)은 2012년 최고의 발명품 26선 중 하나로, 이코노미스트(Economist)는 2012년 내연기관 컴퓨터에 이은 제3차 산업혁명의 주역으로 꼽았다.
세계 기술을 선도하고 있는 미국의 경우 정부가 미국 제조업 부흥을 위해 발족했던 ‘첨단제조업 파트너십(Advanced Manufacturing Partnership)’에서는 차세대 생산 기술 중 하나로 적층가공을 선정했으며, 오하이오주의 Youngstown에는 적층가공에 특화된 연구기관을 설립했다. 또한 NAMII는 정부기관에서 3천만 달러, 민간 기업 컨소시엄에서 4천만 달러를 출자에서 설립한 것으로 Stratasys, 3D Systems, ExOne 등 3D 프린터 업체와 함께 Honeywell, GE, Boeing, Lockheed Martin 등 글로벌 제조업체들도 참여하고 있다. 중국 역시 3D 프린팅 산업 육성에 박차를 가하고 있다. 중국은 3D 프린팅 기술의 산업화와 시장화를 추진하고, 국제교류를 가속화하기 위해 ‘3D 프린터 기술 산업 연맹’을 조직했으며 유럽과 일본 역시 3D 프린팅 시장의 성장 가능성을 주시하고 있다. EU는 첨단 기술 육성을 통해 2020년 GDP 중 제조업 비중을 20%까지 늘리는 방안 중 하나로 3D 프린팅을 언급했으며 영국에서는 정부와 민간 기업이 3D 프린팅 산업에 1,470만 파운드를 투자할 계획이라고 발표다. 이웃나라인 일본 역시 제조업 육성을 위해 1조엔을 투입하기로 한 가운데, 차세대 3D 프린터 개발에 나서고 있다. 이처럼 이제 3D 프린터는 전 세계의 관심을 한몸에 받고 있는 차세대 기술이 되었다. 본보고서는 이러한 3D 프린팅의 기술 현황 및 응용 사례에 대해 알아보고, 향후 3D 프린팅이 산업 시장에 미칠 수 있는 영향에 대해서 전망하고자 한다. 작년에 초판이 출간된 이후로 2018년 6월까지의 업데이트된 정보들을 추가하였다.

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