불을 제외하면, 어떤 기술도 시간을 두고 성장하고 확장하기 전에는 제조 현장에 의미 있게 기여할 준비가 되어 있지 않습니다. 컴퓨터가 좋은 예입니다. 오늘날의 기술적 정교함은 컴퓨터 없이는 불가능하며, 십대들이 셀카를 찍는 손안의 기기에는 달 착륙에 쓰인 것보다 더 강력한 컴퓨팅 파워가 들어 있습니다. 그렇다면 3D 프린팅(적층 제조, AM)이 아직 약속을 다 이행하지 못한 것도 그리 놀랄 일은 아닙니다.
컴퓨터의 역사와 비교해 보죠. 컴퓨터를 흉내 낸 최초의 기계는 1800년대 중반 찰스 배비지가 만든 '차분 기관(Difference Engine)'입니다. 수학 표를 더 빠르고 정확하게 만들려는 의도였죠. 그로부터 거의 100년 뒤에야 현대적 컴퓨터가 직장에 들어왔고, 가정용 PC는 1977년에야 등장했습니다. 반면 3D 프린팅은 1986년, 3D 시스템즈의 척 헐(Chuck Hull)이 테이블 코팅 경화 공정을 개발하던 중 UV 경화 아이디어를 얻으면서 비로소 탄생했습니다.
지난 30년간 기술은 꾸준히 발전해 왔지만, 진정한 관심의 폭발은 2012년 가정용 3D 프린터 등장과 함께 왔습니다. 그전까지 3D 프린팅은 주로 후방 연구실에서 시제품 제작(래피드 프로토타이핑) 용도로 쓰였습니다. 메이커봇(MakerBot) 같은 기업이 태동기 메이커 운동의 시대정신을 읽고 가정용 3D 프린터를 '궁극의 공작실 도구'로 홍보했습니다. 기술의 민주화라는 약속은 매력적이었지만, 당시 출시된 가정용 3D 프린터는 구멍 뚫기식 컴퓨팅에 비유될 만큼 느리고 번거로웠습니다.
소비자들의 가정용 3D 프린터 관심은 등락을 거듭했지만, 산업 적용은 꾸준히 전진했습니다. 가장 열성적인 초기 도입 기업 중 하나는 GE입니다. 취미 사용자들이 이 흥미진진한 신기술의 과제를 제대로 이해하지 못한 채 뛰어든 것과 달리, GE는 제때 투자 수익(ROI)을 내기 위해 3D 프린팅 전문가가 필요함을 빨리 깨달았습니다.
이 깨달음은 2012년 모리스 테크놀로지스(Morris Technologies)라는 3D 프린팅 기업 인수로 이어졌습니다. 더 정확히 말하면, 이 인수로 GE Aviation에 AM 전문성이 더해졌고, 그 지식은 LEAP 제트 엔진용 연료 노즐을 3D 프린팅으로 제작하는 공정 개발에 즉시 투입되었습니다. 개념 검증 테스트 후 GE는 레이저 소결 방식(Laser Sintering)을 노즐 생산 공정으로 확정했고, 곧 3D 프린팅의 두 가지 근본 원리를 발견했습니다.
첫째, 3D 프린팅은 발명된 제조 공정 중 가장 유연한 공정일 가능성이 높습니다. 부품을 '만들기 쉬운 형태'로 설계하는 대신, 3D 프린팅 부품은 디지털 환경에서 탄생하며 최우선 고려사항은 '기능성'입니다. 기존 제조 방식으로는 불가능하거나 극도로 비싼, 극도로 복잡한 내부 형상도 일상적으로 구현할 수 있습니다. GE의 노즐은 오버행(overhang)과 내부 구조가 단일 빌드 과정에서 제조되며, 여러 부품을 따로 만들어 조립할 필요가 없습니다.
둘째, 3D 프린팅은 비용을 절감합니다. GE 노즐의 경우 절감 효과는 두 가지입니다. 단일 빌드로 제조되므로 조립 공정이 생략되어 시간을 아낍니다. AM 공정 자체는 느릴 수 있지만, 복잡한 부품을 24시간 이내에 완성할 수 있어, 자잘한 부품을 만들어 조립하던 구 방식에 비하면 번개처럼 빠릅니다. 조립 생략, 광범위한 가공 불필요, 공급망 단순화 또는 제거로 시간이 절약됩니다.
또한 3D 프린팅 노즐은 상당한 재료 절감 효과를 냅니다. 기존 절삭 가공 방식에서는 부품 제작에 투입된 재료의 최대 90%가 폐기됩니다. 티타늄 등 고가 소재를 쓰는 항공우주 산업에서는 특히 뼈아픈 손실입니다. 반면 3D 프린팅은 예상 재료 손실을 10% 미만으로 낮춥니다.
투자자들의 불확실성으로 대중의 3D 프린팅 인식이 좋지 않은 시기에, GE는 오히려 투자를 확대했습니다. 2012년 AM 첫 진출 후 수백만 달러를 추가로 3D 프린팅 R&D에 투자했으며, 오번(Auburn)에 30만 평방피트 규모의 대량 생산 AM 공장을, 피츠버그 인근에 적층 기술 발전 센터(Center for Additive Technology Advancement)를 건설했습니다. 매년 시스템은 더 빨라지고, 커지고, 해상도가 향상됩니다. 3D 프린팅 기술이 계속 발전함에 따라 GE는 모든 개선점을 활용할 태세를 이미 갖췄습니다. 다른 기업들이 그 뒤를 따르는 건 시간문제입니다.
참고 자료:
3D 프린팅과 소기업
비즈니스 적용 사례
적층 제조 활용 기업들
산업별 사례
기고자:
제조업 분야 프리랜서 작가 존 뉴먼(John Newman) 님께 감사드립니다.
산업기술
우리는 종종 제조업을 최신 트렌드와 기술 관점에서 생각합니다. 하지만 제조업은 우리보다 앞선 세대의 기술 개발자들이 쌓아 올린 지식 층 위에 세워졌음을 기억해야 합니다. 오늘날 제조 기술을 사용하는 이들은 깨닫지 못할 수 있지만, 그들이 쓰는 도구들은 그들보다 앞선 세대의 기술 개발자들이 있었기에 가능했습니다. 이를 염두에 두고, 제조업에서 긴 경력을 보내며 마주한 몇 가지를 생각해 봤습니다. 지난 40년간 제조업이 얼마나 발전했는지 놀랍습니다. 오늘날의 제조 솔루션은 몇 년 전엔 존재하지 않았고, 그래서 문제 해결 접근 방식이 매
반도체 제조의 과거, 현재, 미래: 업계 컨설턴트 칼 화이트와의 Q&A 인텔 공동 창립자 고든 E. 무어가 1965년 처음 제시한 무어의 법칙은 집적 회로(마이크로칩)의 트랜지스터 수가 2년마다 두 배로 늘어나고 컴퓨팅 비용이 최대 절반으로 줄어들어 컴퓨팅 파워가 기하급수적으로 증가할 것이라고 예측했습니다. 반도체 산업은 이 패러다임을 따라잡기 위해 열심히 노력해 왔지만, 경쟁자들이 같은 목표를 향해 노력하고 소비자의 기술 발전 수요가 끊임없는 상황에서 더 적은 공간에 더 많은 처리 능력을 지속적으로 제공하는 것은 쉽지 않습니다.
