[뉴스비전e 김혜진 기자] 3D 프린팅이 제조공정에 친환경화·스피드화·스마트화를 실현하며, 미국 제조·생산업의 부활을 선도하고 있다.

미국내 3D 프린터에 대한 수요는 2017년부터 2022년까지, 5년간 계속 급증할 것으로 예측되고 있다. 다양한 업계에서 점점 더 3D 프린팅 기술을 채택하게 될 것이며, 이러한 추세로 인해 향후 5년간 꾸준히 산업 수익이 증가할 것으로 전망되고 있다.

2018년에 17.0%의 성장을 시작으로 연간 7.8%의 성장률을 기록해, 2023년 43억 달러 매출이 예상된다.

◆미국 각 분야별 3D 프린팅 사용 현황

자동차 업계는 '래피드 프로토타이핑(Rapid Prototyping)'이란 이름으로 주로 시제품 제작에 3D 프린팅을 사용. 프로토타입 부품을 만들고 테스트하는 과정에서 3D 프린팅을 통해 빠른 시간 내에 실제 크기, 또는 축소된 실물 모형을 직접 만지고 검증할 수 있다.

미국 GM사는 신형 자동차의 플로어콘솔, 앞좌석 등판, 앞 범퍼를 3D 프린팅을 통해 제작해 훨씬 적은 비용으로 윈드터널 테스트까지 진행했다. 크라이슬러사는 3D 프린팅 기술을 이용해 모델카를 제작, 메르세데스사는 3D 프린터로 트럭 금속파트를 제조했다. 독일 폴크스바겐사는 공장 라인근로자들을 위해 3D 프린팅으로 인체공학 의자 제작했다.

자동차 분야에서 3D 프린터 사용 증가는 자동차 부품중 금속파트의 제작이 가능해지면서 이루어졌다.

항공·우주 분야는 티타늄 및 플라스틱과 같은 경량 소재로 비행기 부품을 생산할 수 있어 친환경 항공기를 구축하는 데 도움이 되고 있다. 3D 프린팅으로 랜딩기어나 비행기 날개부품 제조해 원자재 낭비가 줄어들어 전체 재료비 절감 효과를 거두고 있다.

GE는 2016년 Arcam AB와 SLM Solutions Group AG 등 2개의 금속 기반 3D 프린팅 회사를 인수한다고 발표한 바 있다. 2020년까지 제트 엔진에 10만 개의 3D 프린팅한 파트가 사용될 전망이다. 또한 3D 프린팅을 포함한 적층 제조방식으로 만든 부품이 큰 비중을 차지하는 최초의 상업용 항공기 엔진인 어드밴스드 터보프롭(Advanced Turboprop) 개발하고, 개별부품 수를 855개에서 단 12개로 줄였다. 그 결과, 전체 엔진 부품의 1/3 이상을 3D 프린팅으로 제작하게 됐다.

에어버스(Airbus), 보잉(Boeing), 중국 상용항공기공사(COMAC)의 차세대 단일통로 항공기에 탑재될 LEAP 제트엔진용 연료 노즐을 3D 프린팅 기술로 생산 중이다.

의료기기 분야에서는 3D 프린팅은 중요한 위치를 차지하고 있다. 2022년까지 5년간 의료기기 제조업의 매출은 꾸준히 증가할 것으로 예상되고 있다. 3D 프린터는 사람의 형상을 더 정확하게 복제하는 것이 가능해 맞춤형 의료기기 제조에 점점 더 많이 사용되고 있다.

새로운 헬스케어 제품들에 대한 구매가 높아지면서, 개개인에게 맞춤화된 제품들(예: 보청기, 정형 외과 임플란트 및 치과용 임플란트)의 수요가 급증. 현재 3만 명의 환자들이 3D 프린팅한 정형외과 관련된 이식을 했으며, 50만 명이 치과용 이식을 했다. 외과의사들이 복잡한 수술 전, 정확도를 높이기 위해 CT나 MRI로 찍은 부분을 3D 프린팅해 시술 전 참고하고 있을 정도다.

건축, 디자인, 엔지니어링과 건설업계는 손으로 모델을 만들거나 옛날 방식의 차별 생산 기술을 사용해야 했으나 3D 프린터의 사용으로 비교적 쉽게 디자인을 3D 모델로 변환할 수 있게 됐다. 기존에는 일일이 손으로 모델을 제작했으나, 이제는 3D 프린터를 이용해 모델 제작, 검토 후 변경이 필요 시 소비자와 빠르게 논의후 대처하는 것이 가능해졌다. 건설 업계의 활황으로 인해 지난 몇 년간 3D 프린터 구매가 높아지기도 했다.

◆다양한 방면에서 성장 기대

미국내 3D 프린팅 시장은 산업적 측면 뿐만 아니라, 다방면에서의 성장이 기대되고 있다. 

미 항공 우주국(NASA)에서는 3D 프린터를 사용해 우주 탐험가들을 위함 음식을 만들 계획이다. 의료분야에 있어서는 바이오 잉크를 사용한 제품 생산이 연구 중이다. 바이오 잉크는 세포나 인간의 인체 조직을 대체할 수 있는 소재를 3D 프린터에 적용해 다양한 인간의 신체 일부나 장기 등을 만들어 내는 소재로, 곧 임상실험을 거쳐 실제로 환자들에게 이식할 수 있는 수준에 이를 것으로 기대를 모으고 있다.