신기술 발전에 따른 산업 지형의 변화 전망과 대응전략 제1권 종합편 분석틀과 사례요약

자동차는 2~3만 개의 부품으로 이루어진 복잡한 구조이다. 제품이 중후장대하여 물류비용이 크고 사용기간이 길어서 부품 등의 교체수요가 큰 산업이기도 하다. 또한, 최근 자동차 제조사간 연비 경쟁이 치열하고 전기차, 하이브리드차 등 새로운 기술개발이 활발하게 전개되고 있다. 자동차 산업에서는 다수 부품에 3D 프린팅이 이미 활용되고 있고 향후 더 많은 부품으로 확대될 전망이다(Giffi, Gangula, and Illinda, 2014). 포드는 운전자에 최적화된 부품 생산을 위해 벤처기업인 카본3D와 제휴하는 등 3D 프린팅 기술을 적극 활용하고 있다. 1차 자동차 부품 공급업체인 Delphi는 3D 프린팅을 활용하여 부품 단순화를 적극 추진 중이다(Giffi, Gangula, and Illinda, 2014). 3D 프린팅의 장점을 활용하여 새로운 구조로 설계된 자동차들이 등장하기 시작했다. KOR Ecologic사는 전기차 URBEE의 다수 부품을 3D 프린팅으로 제작했다. URBEE은 3D 프린팅으로 제작된 20개의 패널로 외부 프레임이 조립되었으며 URBEE2의 경우 3D 프린팅으로 제작된 부품 수가 40~50개로 늘어나며 외부 뿐 아니라 내부에도 활용되었다(Giffi, Gangula, and Illinda, 2014, p. 14). 2015 디트로이트모터쇼에서 로컬모터스사의 전기자동차 스트라티(Strati)는 대중들이 지켜보고 있는 가운데 3D 프린터로 44시간 만에 제작되었다. 3m 길이의 물체를 만들 수 있는 자동차 제작용 3D 프린터 BAAM을 이용해 차체를 제작한 다음 CNC 라우터를 이용해 표면을 깎고 다듬는 절삭가공 작업을 거쳤고 약 40여 개에 이르는 부품과 기계장치들을 조립했다. 무게 200㎏의 초경량 차로 시속 60~96㎞의 속력을 낼 수 있다. 앞서 살펴본 바와 같이 3D 프린팅은 기존 것을 더 잘 만드는 기술이 아니라, 기존에 못 만들던 것을 만들 수 있는 기술이다. 즉, 기존 제조기술의 대체재(substitute)가 아니라 보완재(complement)의 성격이 강하다. 따라서 3D 프린팅과 관련된 경쟁의 양상은 기존 제조기술을 가진 기업을 3D 프린팅 기술을 가진 기업이 이기는 것이 아니라, 기존 기술을 가진 기업이 3D 프린팅 기술을 활용해서 경쟁 우위에 서는 양상이 될 것이다. 즉, 3D 프린팅은 기존 제조기업에게 위기가 아니라 기회이다. 기존 제조기업이 3D 프린팅 기술을 활용하는 방법은 자체 개발과 제휴나 인수합병이다. 자체 개발의 경우 핵심특허 만료로 3D 프린팅 기술의 진입장벽은 낮아지는 추세이다. 1986년 3D Systems가 최초 출원한 특허와 1990년 전후 출원한 기본특허의 유효기간이 만료되었고 1992년 출원된, 가장 저렴한 방식인 Stratasys의 FDM의 원천특허도 유효기간이 만료되었다. 개인이 직접 제조하는 대신 전문 기업이 소비자 대신 프린팅을 해주는 서비스가 성장할 전망이다. 고성능 3D 프린터를 구비하고 디지털 모델로부터 소비자가 원하는 맞춤형 제품을 즉시 만들어주는 것이다. 이와 같은 제조서비스 시장은 2014년 13억 달러 규모로 성장했다(Wohlers Associates, 2015). 2013년 9억 달러 규모에서 35.1% 성장한 것이다. 최근 제조서비스 시장의 성장세는 2011년 26.4%, 2012년 24.2%, 2013년 21.1% 등과 같이 고공행진을 해오고 있다. 벨기에의 Materialize는 1990년 설립 이후 의료, 자동차 등 다양한 분야의 고객으로부터 제조 의뢰를 받아 설계, SW 개발, 제조 등을 수행하고 있다. 이와 같이 3D 프린팅을 활용한 제조서비스는 제조 부문의 롱테일(long-tail) 효과를 만들어 내고 있다(백오현, 2015). 3D 프린팅이 제공하는 기회를 어떻게 활용하느냐에 따라 주요 제조업체의 경쟁지형에 변화가 올 것이다. 3D 프린팅과 관련하여 제조업의 경쟁 지형에 영향을 미칠 2가지 이슈는 기술 표준화와 스마트 제조이다. 현재 3D 프린팅 분야의 데이터 포맷은 STL로 사실상의 표준(de facto standard)이다. 그러나, 형상 이외의 물체 내부나 소재 등에 대해서는 표현할 수 없는 제한적인 방식이다(백오현, 2015). 이를 해결하기 위해 AMF (Additive Manufacturing File Format)의 표준화가 추진되고 있다. 모든 기술경쟁이 그렇듯이 3D 프린팅 분야에서도 표준 선점이 중요하다. 따라서, 제조업 내에서 표준화와 제휴 등을 위한 생태계 구성이 활발하게 전개될 것이다. 최근 독일 업체를 중심으로 표준화 움직임이 활발한 것도 이와 같은 맥락이다. 3D 프린팅이 아직 대량생산에 적용되거나 대다수 가정에 보급되지 못하고 있는 가장 큰 기술적 한계점은 제조방식과 소재 때문이다. 제조방식 측면에서는 적층 제조기술의 한계를 뛰어넘기 위해 고분자를 활용한 프린팅 기술, 연속 생산공정, 복합 가공기술 등이 개발되고 있다. 소재는 최근 3D 프린팅 관련하여 가장 활발한 혁신이 일어나는 분야로, 3D 프린팅에 사용할 수 있는 소재의 폭이 넓어지고 있다. 기계적 강도, 정밀도, 조형 속도, 대상물 크기, 다종물질 조형, 컬러 구현, 경제성, 환경성 등 3D 프린팅의 기타 문제점도 향후 개선될 전망이다. 3D 프린팅은 나노제조, 바이오제조 등 전혀 새로운 제조기술로의 발전 가능성도 있다. 3D 프린팅 분야의 다양한 기술개발에도 불구하고 단기간에 기존 제조기술 대비 열위를 역전하기 어렵다고 판단되는 이유는 한 가지 기술 요소가 개선되기 위해서는 다른 기술 요소가 악화되는 교환관계(trade-off) 때문이다. 예를 들어 표면 정밀도가 좋아지면 그만큼 가늘게 적층해야 하므로 속도를 희생해야 한다. 세계 3D 프린팅 시장 규모는 2014년 41.0억 달러로 전년 대비 35.2% 증가했다(Wohlers Associates, 2015). 최근 3년간(2012~2014) 연평균 증가율(CAGR) 33.8%, 과거 26년간의 연평균 증가율 27.3%를 기록할 정도로 세계 3D 프린팅 시장은 최근 급성장세이다. 산업용 3D 프린터가 현재 전체 시장의 87%를 차지하고 있으나 개인용 3D 프린터 시장이 급속도로 성장하고 있다(Wohlers Associates, 2015). 산업용 3D 프린터 시장은 2014년 11.2억 달러로 개인용 시장의 6배 이상이다. 개인용 3D 프린터 시장은 전년 대비 98.2%, 산업용은 전년 대비 25.4% 증가했다. 3D 프린팅이 최근 발전하게 된 배경에는 IT기술, 프린터 하드웨어 기술 등 관련 기술의 발전과 함께 제조 및 창업을 장려하는 ‘제조자 운동(maker movement)’, 항공, 자동차의 연비 경쟁 등이 있다.