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3D프린터 드디어 진가 발휘
미국의 신생기업 2사, 양산용으로 진화

5년 정도 전에 “설계도를 다운로드하는 것 만으로 제조가 가능하다”라며 세계적으로 주목을 받은 3D프린터. 기대만큼 보급이 되지 않아 선행 제조기업의 주가는 급등 후에 폭락하였다. 그런 가운데 미국에서는 2개의 신세대 스타트업 기업이 대기업으로부터 자금을 지원받아 급성장하고 있다. 혁신적인 조형 스피드와 높은 정밀도로 제품의 시작(試作)에 머물렀던 3D프린터의 용도를 양산으로까지 진화시키고 있다.

-- 가격은 싸지고 속도는 100배 --
“금방 완성되니까 잘 보세요’. 미국 캘리포니아 주 레드우드시티에 있는 3D프린터 기업 Carbon사. 담당자가 버튼을 누르면 액체 상태의 수지가 들어 있는 통 안에서 순식간에 그물코 모양의 오브제가 ‘떠 올랐다’.

“통 밑에서 자외선을 조사하여 수지를 굳히며 조형하면서 끌어 올리고 있다”라고 설명한다. 그러나 원래 바닥에 가라앉아 있던 것은 아닌지 의심이 들 정도의 빠른 속도로 만든다. 6cmX6cm 크기의 그물코 모양의 오브제가 만들어지기까지 5분 정도가 걸린다. “일반적인 제품과 비교하여 100배 빠르다”라고 한다.

카본은 3D프린터 유행이 최고 절정기였던 2013년에 설립되었다. 회사 명이 널리 알려지게 된 것은 독일 아디다스가 스니커의 바닥을 만드는데 카본의 기계를 채용하고 있는 것을 공개한 16년 무렵부터다.

가벼움과 쿠션감을 갖춘 그물코 모양의 신발 바닥은 사출성형 등 기존의 제조법으로는 만들기 어렵다. 해마다 납입 대수는 증가하고 있다. 독일 BMW, 미국 오라클 등으로 채용 기업을 확대하여 “고객이나 협업 기업은 100사를 넘는다”라고 카본의 Luke Kelly 부사장은 말한다.

-- 시작(試作)의 영역에서 탈피 --
기세는 자금 조달에도 나타난다. 17년 2월 20일, 카본은 GE벤처즈나 JSR 등으로부터의 2억 달러(약 225억 엔)의 자금 조달을 공표. 창업 이후의 합계 조달액은 4억 달러에 달한다. 100사 정도가 있는 3D프린터 관련 스타트업의 13~17년의 조달액 전체가 17억 달러다. 카본의 존재감의 크기를 알 수 있다.

실은 최근 수년의 3D프린터 업계의 스타트업 투자는 카본과 매사추세츠공과대학의 교수가 15년에 설립한 금속 3D프린터의 Desktop Metal사(조달액은 2억 1,200만 달러)에 집중되어 있다. 구글이나 GE계열 펀드, BMW그룹은 데스크탑메탈에 자금을 투자하고 있다. 카본과 데스크탑메탈은 2대 3D프린터 스타트업이다.

한참 붐일 때 우후죽순처럼 생겨난 기업의 대부분이 도태되고 있는 가운데, 이 2개의 스타트업이 투자가에게 매력적인 이유는 무엇일까?

“지금까지의 3D프린터는 기대에 미치지 못했다. 속도가 너무 느렸다. 우리들은 ‘생산’에 사용할 수 있는 스피드를 추구하였다”(카본의 켈리 부사장).

3D프린터는 1980년대에 탄생하여 90년대부터 자동차회사 등의 시작(試作) 현장에서 맥맥이 사용되어 왔다. 12~14년 무렵의 붐은 주요 기술의 특허 권리기한이 끝나면서 비용이 싸졌기 때문에 일어났다. 이 때 가격과 정밀도를 모두 낮춘 장난감과 같은 가정용 3D프린터가 등장하였다.

미국의 3D Systems와 스트라타시스(Stratasys) 등 업무용에 강한 선행 제조업체도 주목을 받았다. 그러나 수지를 한층 한층 적층하여 조형하는 기존의 3D프린터는 하나의 부품을 만드는데 몇 시간이나 걸린다. 지금까지의 용도는 시작품의 영역을 벗어나지 못했다.

그래서 카본은 모든 요소를 다시 만들었다. 우선은 소재와 기계. 액체 상태의 수지에 빛을 조사하여 연속적으로 굳혀가는 기구와, 자외선으로 굳히기 쉬운 소재를 개발하였다. 화학자였던 카본의 조셉 데시몬 CEO가 자신 있어 하는 분야다.

또한 “최신 ‘도구’를 철저하게 다 사용하고 있다”(켈리 씨). 3D프린터를 움직이는 소프트를 만들 때에 클라우드 경유로 이용할 수 있는 기계학습이나 해석 툴을 남김없이 모두 이용하고 있다. “강도에 따라 스피드를 변경하는 등, 화학 반응을 소프트로 제어하고 있다”(켈리 씨). 게다가 소프트는 최소 6주에 한 번은 업데이트한다.

그리고 기계 본체를 판매하는 것이 아니라, 연 5만 달러의 사용료(재료비는 별도)를 얻는 비즈니스 모델을 채용하고 있다. “다행스럽게도 아직 계약을 해지하고 싶다는 신청은 한 건도 없다”라고 켈리 씨는 웃는다.

-- 금속 분말을 이용 --
카본이 최신 IT기술을 구사하고 있는 한편, 데스크탑메탈은 ‘온고지신’의 정신으로 예전의 소재 기술을 이용하여 두각을 나타내고 있다.

“MIM이라는 말을 들어 본 적이 있나요?” 데스크탑메탈의 공동 창업자의 한 사람인 조나 메이어버그 CTO는 물었다. MIM은 ‘금속분말을 사용하는 사출 성형’의 약칭이다. 기술은 40년 정도 전부터 있었고, 항공기나 자동차의 부품 제조에 사용되어 왔다.

금속 3D프린터는 기존에는 장치에 맞는 특수한 재료가 필요했다. 데스크탑메탈은 독자적인 재료가 아니라 일반적인 MIM용 재료를 유용하는 것을 생각하였다. “확립되어 있는 재료가 가격도 저렴하고 유저도 안심하고 사용할 수 있다”라고 메이어버그 씨는 말한다.

17년에 발매한 초호기 ‘스튜디오’의 경우는 스테인리스나 동(銅) 등 7 종류의 재료를 한번에 갖추었다. 또한 30종류의 재료에 대응할 예정이라고 한다. MIM의 경우는 일반적으로 성형한 후에 열을 가해 강도를 높이지만, 이러한 후처리용 도구도 MIM에 따라 갖추었다고 한다.

또한 기존의 금속 3D프린터는 대형 기계를 사용하기 때문에 제조 비용도 비싸다. 설치할 수 있는 장소도 공장 등에 한정된다. 데스크탑메탈은 우선 사무소에 두고 편히 사용할 수 있는 소형 기계를 개발하였다. 3D프린터와 주변기기, 작업 효율 등을 종합하여 기존 기계의 약 10분의 1의 비용으로 도입할 수 있도록 하였다.

초호기는 대형 건설기계업체 Caterpillar 등이 보수용 부품을 제조하는 용도로 시험 도입을 시작하고 있다고 한다. 19년에 발매하는 양산 대응기기는 카본과 마찬가지로 기존보다 100배 빠른 제조 스피드를 목표로 한다.

2사가 자금을 지원받아 연구개발에 매진했던 시기는 3D프린터에 대한 과잉 기대가 무너지기 시작한 타이밍과 겹친다. 3D시스템즈나 스트라타시스의 주가는 붐 이후에 급락하여 계속 회복하지 못하고 있다. 최근에는 3D프린터 등을 설치한 제조 공방인 미국의 TechShop이 경영 위기에 빠졌다. 신세대 기업이라고 할 수 있는 2사는 3D프린터 붐을 어떻게 바라보고 있었을까?

“과잉 기대가 앞선 것은 사실이지만, 기업의 경영자층이 3D프린터의 존재를 알게 된 것은 의미가 크다”라고 카본의 켈리 씨는 말한다. 데스크탑메탈의 메이어버그 씨는 “3D프린트 초기에는 세상이 바로 바뀌지는 않았다. 그러나 다시 언덕을 오르기 시작하였다. 20년 후에는 세상이 크게 변해 있을 것이다”라고 지적한다.

미국의 HP의 조사에 따르면 3D프린터와 관련 시장의 규모는 연 40억 달러다. 연율 30%의 신장이 이어져 21년에는 180억 달러 규모가 될 것으로 보인다. 세계에서는 스타트업이 주도하는 차기 제조혁명이 착실히 진행되고 있다.

  -- 끝 --