배 창 준_ 재료연구소 공정혁신연구실 선임연구원

1. 서 론 

금융 위기 이후 제조업에 기반을 두지 못하는 경제 시스템이 커다란 리스크를 가질 수 있다는 인식하에 미국, 독일, 일본 등과 같은 경제 선진국에서는 제조업 육성에 박차를 가하고 있다. 미시간 대학이 글로벌 차원에서 진행한 결과에 따르면, 제조업 일자리 하나가 6개 이상의 파생적인 일자리를 창출해 낼 수 있다고 한다. 실제로 미국 오바마 정부는 제조업의 일자리 창출 중요성을 인지하고 2014년 ‘미국 제조업 재활성화 법안’을 통해 제조혁신센터를 설립하고 산업계, 학계, 연구소 간 협업 생태계를 조성하였다. 제조업 관련 다양한 프로젝트들이 추진되고 있으며, 그 중 3D 프린팅 Binder-Jet 공정을 이용하여 세라믹 몰드 제작 연구는 뿌리 산업과 관련된 프로젝트로서 주목을 받고 있다.  

뿌리산업은 소재와 완제품산업의 중간지점에 위치하며 제조업 전반에 걸쳐 연계성이 높은 기초 공정 산업으로 생산 기반의 핵심이자 제조업의 원천이다. 예를 들면, 자동차 산업의 경우 차량 1대 생산 시 뿌리 산업 관련 비중을 고려할 때 부품 수 기준 90%(22,500개), 무게 기준 86%(1.36톤)을 차지한다. 세계 시장 규모는 2010년 2,000조원에서 연평균 3%의 성장률을 보이고 있으며 2020년에는 2,500조원에 달할 것으로 전망되었으며, 국내 시장은 30조원에서 2020년 50조원 시장으로 성장할 것으로 기대되고 있다. 그러나, 국내 뿌리기업 중 90%가 대기업 종속형 구조로 공급망 구조 최 하단에 위치하여 가격 절감 압력 등 동반성장 여건이 매우 취약한 상태이다.  

또한, 기능 위주 노동집약적 산업구조로 핵심 기술의 대외 의존도가 높아 ‘3D 업종의 대명사’로 불리며, 전형적인 사양산업으로 인식되어 그 역할과 중요성이 저평가되어 있다. 업계에 젊은 석·박사급 연구자가 거의 없고, 인력의 고령화 추세가 가속화되어 기술력을 갖춘 인력이 부족한 상태이다. 따라서 자체적인 기술개발 능력이 부족하고 전통 제조업 방식에 의존하며 새로운 시도를 못하고 있다. 이와 반대로, 글로벌 경제선진국과 대기업들은 적극적인 투자와 지원을 바탕으로 뿌리산업에 새로운 3D 프린팅과 같은 기술을 적용하려는 시도를 진행 중이며, 대부분의 3D 프린팅 원천 및 설비기술을 보유하고 있는 현실이다.  

1980~2000년대 초반은 대량생산 방식을 통해 표준화된 제품이 요구되었던 시대상황으로 대량생산이 불가능했던 3D 프린팅 기술은 주로 견본 시제품 제작용으로만 사용되어 왔다. 그러나 소비자 맞춤형 유연생산 요구, ICT기술이 제조공정에 적용·융합되며 디지털 제조공정 발전 및 2015년을 기점으로 주요 3D 프린팅 기술의 특허권 만료 등 여러 시대상황 변화 및 과학기술 발전과 같은 긍정적인 요인들로 인해 제조업 분야에서 많은 관심을 받고 있다. 소재의 종류, 상태, 제작방식 또는 공정에 따라 3D 프린팅 기술은 다양한 이름으로 분류될 수 있으나, 본 기고에서는 뿌리산업에 특화된 세라믹 3D 프린팅 기술에 국한하여 기술하고자 한다.