30여 년 전인 1986년 미국의 ‘찰스 헐(Charles W. Hull)이 ‘3D시스템즈’라는 회사를 설립하면서 플라스틱 액체를 굳혀 입체 물품을 만들어내는 3D 프린터가 처음 개발되었을 때만해도 3D 프린팅 기술은 혁명과도 같았다. 3D 프린터는 본래 기업에서 어떤 물건을 제품화하기 전에 시제품을 만들기 위한 용도로 개발되었다. 플라스틱 소재에 국한되었던 초기 단계에서 발전하여 나일론과 금속 소재로 범위가 확장되면서 3D 프린팅은 제조업 뿐 만 아니라 생활, 패션, 의료, 자동차, 항공, 로봇 분야에 이르기까지 다방면에서 중요한 제조 솔루션으로 자리 잡아 가고 있다. 시제품을 제작해 직접 보고 만지면서 설계를 검토할 수 있게 되면서 이제는 3D 프린터가 소비자 맞춤형 생산·유통을 기본으로 하는 4차 산업혁명의 핵심 기술로 꼽히고 있다. 시장조사업체 가트너는 지난해 세계 3D프린터 시장 규모가 46만 대에 이르렀고, 2020년에는 670만 대 규모로 확대될 것으로 전망했다. 기업용뿐 아니라 가정용·교육용으로 시장이 확대되면서 가정마다 3D 프린터가 보급되는 시대가 올것이라는 장미빛 전망도 나오고 있다. 3D 프린터 시장에서 10년 이상 연속 전세계 점유율 1위를 차지하고 있는 미국 스트라타시스(Stratasys)의 국내 파트너인 프로토텍(Prototech)을 찾았다.

▲(주)프로토텍 신영문 대표

2005년도 설립된 ㈜프로토텍(www.prototech.co.kr 대표 신영문)의 비전은 기업의 경쟁력을 높여줄 3D 프린팅 토탈 솔루션 기업이 되는 것이다. 20년 이상 3D 프린터 관련 서비스 및 컨설팅을 제공하면서 국내 최고의 3D 프린팅 토탈 솔루션 기업으로 혁신적인 솔루션을 제시하고 있다.

▲프로토텍 장비실 모습

이 회사의 사업분야는 미국 스트라타시스의 3D 프린터, 3D 시스템즈의 스캐너 등 하드웨어와 3D 소프트 웨어 등 판매 및 유지보수, 시제품 제작 및 역설계 서비스 사업을 펼치고 있다.

▲3D 프린터 폴리젯으로 만든 운동화 시제품

약 30여명의 인력이 근무하고 있으며 2016년 150억원의 매출을 달성하였다. 각 부서별 전문컨설턴트를 보유하고 있으며, 전국 서비스망 구축으로 고객에게 신속대응에 힘쓰고 있다. 삼성, LG, 현대자동차, SK, KCC, 코웨이 등 기업과 서울대, 포스텍, 고려대, KAIST, 연대 등 대학·연구기관 600개가 넘는 고객을 확보하고 있다.

▲프로토텍 쇼룸에 전시된 3D 프린터 출력물. 칼라로 동맥과 정맥까지고 세밀하게 출력했다.

㈜프로토텍은 세계 3D 프린터 시장 점유율 51%, 작년 매출 6억7245만달러(약 7306억원), 800개 이상의 특허를 가지고 있는 미국 스트라타시스의 플래티넘 파트너다. 플래티넘 파트너는 아시아에서도 한국을 포함해 3개, 전세계적으로 10개가 되지 않는 우수 파트너를 말한다. 프로토텍이 플래티넘 파트너라고 하면 스트라타시스 본사에서의 영향력을 어느 정도 가늠할 수 있을 것 같다.

▲프로토텍 쇼룸 모습

이 회사 신영문 대표(63)는 대학에서 전자공학을 전공한 엔지니어이다. LG전자 개발 파트에서 15년간 근무하면서 처음 3D 프린팅을 접하고 현재의 법인을 만들기 전인 1994년부터 이 사업을 했다. 그때는 3D 프린터라는 용어 대신 래피드 프로토타입 (Rapid Prototype)이라고 했다.

▲프로토텍 쇼룸 모습

오늘날 3D 프린터가 크게 발전한데는 미국 오바마 전 대통령의 영향도 한 몫 했다. 버락 오바마 미국 대통령은 2013년 2월 연두 국정연설에서 "3D 프린터가 거의 모든 제품의 제작 방식을 혁신할 잠재력을 가졌다"며 3D 프린터를 이용한 산업활성화를 선언했다. 그 이후 국내에서도 3D프린터 산업에 대한 관심과 기대가 커지면서 우리 정부도 산업 육성을 꾀하고 있다.

▲프로토텍 쇼룸 모습

신영문 대표는 이와 관련해 “오바마 대통령은 미국이 제조업 경쟁력을 잃어 제조 공장이 모두 외국으로 나갔는데 3D 프린터를 포함해서 다른 제조업에 필요한 기술들을 가져다 많이 써야 한다. 3D 프린터를 연구하는 장비를 개발하는게 아니라 어떻게 쓰면 되는가를 연구하는 컨소시엄을 만들었습니다. 오바마 대통령은 3D 프린터를 사용했을 경우 개발, 생산을 효율적으로 할 수 있어 혁명을 일으킬 수 있다고 강조했습니다. 이렇듯 지금은 사실 국산 3D 프린터를 만드는게 중요한게 아니고 이것을 이용해서 업계의 경쟁력을 높이는 게 훨씬 필요하다고 저는 보고 있습니다.”라며 충고의 소리를 했다.

▲스트라타시스의 다양한 3D 프린터 라인업

프로토텍은 미국 스트라타시스 3D 프린터를 판매하고 있다. 3D 프린터는 재료에 따라 크게 고체기반(FDM:Fused Deposition Modeling) 방식과 액체기반(Polyjet) 방식, 파우더 기반(SLS: Selective Laser Sintering) 방식으로 구분할 수 있다.

▲스트라타시스 Fortus 900mc. FDM방식을 사용한다.

FDM 방식은 고체 필라멘트 형태의 플라스틱 재료를 고온의 헤드에서 가열하여 노즐을 통하여 압출시킨 후 한 층씩 쌓아 올리는 방식으로 높은 정밀도와 반복성, 고강도 재료가 장점이며 자동차, 기계산업, 로봇에 주로 사용이 가능하다. Polyjet 방식은 잉크젯 방식과 광경화성 수지 기술이 결합된 고해상도의 3차원 플랫폼으로 광경화성 수지재료와 겔(gel) 상태의 서포트 재료를 800개의 노즐을 통해 동시 분사하여 형상을 만들고 UV광으로 수지를 경화시키는 방식으로 뛰어난 표면, 미세형상 구현이 장점이며 소비재, 의료, 전자제품에 주로 사용이 가능하다. SLS 기반은 파우더 형태의 폴리머나 메탈 원료에 레이저로 재료를 가열하여 응고시키는 방식으로 높은 정밀도, 빠른 조형 속도가 장점이며, 건축이나 조형물, 디자인 등에 사용이 가능하다.

▲스트라타시스 글로벌 매뉴팩처링 네트워크(GMN). 한국은 프로토텍의 자회사인 프로메테우스가 맡고 있다.

내년부터 프로토텍은 새로운 도전을 시작한다. 그리고 회사도 또 다른 변화를 준비하고 있다. 신 대표는 “저희가 지난 20여년 동안 플라스틱 장비만 했었는데 내년부터는 금속(Metal) 3D 프린터를 새로이 라인에 추가를 할 예정"이라고 밝혔다.

▲트럼프사와 데스크탑 메탈사의 금속 3D 프린터 모습

그는 ”독일의 트럼프(Trumpf), 미국의 데스크탑 메탈 회사의 양산에 쓸 수 있는 금속 3D 프린터가 추가됩니다. 이런것은 항공기라든가 덴탈, 의료분야에 직접 부품으로 쓸 수 있습니다. 또 프로토텍이 스트라타시스와 협력을 맺어 글로벌 매뉴팩처링 네트워크(GMN)를 내년부터 본격적으로 시작합니다. 장비를 대폭적으로 늘리고 서비스 사업을 본격적으로 시작합니다. 그렇게 되면 저희 장비를 가지고 있는 고객들 중 오버 플로우 나는것을 대체할 수 있고, 또 3D 프린터가 필요하지만 가동률이 높지 않은 회사들까지 지원해 줄수 있습니다. 저희는 토탈 솔루션이라고 이야기 하는데 초기 개발할 때 설계에서부터 시제품 제작 또는 엔드 파트까지 공급하는 서비스 사업을 해 나가려고 합니다.“라고 밝혔다.

▲항공분야 품질 인증 AS9100을 받았다.

프로토텍은 2016년에 에어로스페이스 스탠다드 (AS)9100 인증을 받아 항공 산업에 부품을 공급하게 되면서 KAI(한국항공우주산업)의 협력업체가 되었다. 3D로 만든 부품이 비행기의 부품으로 들어가는 것이다. 보잉은 약 2천개 정도의 부품을 3D 프린터로 만들어 조립한다고 한다. 그리고 올해 제작 서비스 전문 자회사로 ㈜프로메테우스를 설립했다.

3D 프린팅은 제조업 뿐 만 아니라 생활, 패션, 의료, 자동차, 항공, 로봇 분야에 이르기까지 다방면에서 중요한 제조 솔루션으로 자리 잡아 가고 있다. 3D 프린터 산업에 대한 전망을 묻자 신대표는 이렇게 말했다. ”3D 프린터가 안쓰이는 분야가 없다고 보시면 됩니다. 어떤 형상을 가공할 때 지금까지는 깎아 만들었는데 적층식 기술을 이용해 쌓아 나가는 방식으로 만드니까 과거의 깎았을때와 비교해 보면 형상의 제한이 없습니다. 그렇기 때문에 상당히 쉽게 만들 수있습니다. 그런데 원가를 따지면 금형으로 찍어 내는 것 보다 비쌉니다. 그런데 금형 투자를 해야 하기 때문에 수량이 어느 정도 이상되면 금형이 유리하고 소량생산일 경우에는 3D 프린터가 훨씬 유리한 경우가 있습니다. 심지어는 전통적인 방식에서는 할 수 없는 부분이 나오게 됩니다. 그런 부분을 찾으면 대량생산이 아니라 고객이 직접 개발에 참여하고 고객 맞춤형 제품을 만들 수 있는 기술이 3D 프린터이고, 그렇게 되면 3D 프린터 시장은 지금보다 100배, 1000배로 커질겁니다. 현재는 3D 프린터가 아직 초기 단계라고 봅니다. 그래서 제일 많이 쓰이는 분야가 제품 개발할 때 디자인을 검증하는 목업하는데, 그 다음에 좀 더 나아가면 설계하는 사람들이 설계 검증하는 것, 기능을 체크하는 용도로 쓰이는게 가장 많이 쓰이는거고 점차 늘어나는게 생산할 때 필요한 치공구 분야입니다. 치공구들은 보통 금속으로 깎아서 만들었는데 그것을 3D 프린터로 만들기 시작했고, 그 다음에 탄소섬유 기술하고 접목하면 생산의 필요한 부품을 가공할 수 있는 좋은 방법이 될 수 있다고 생각합니다“

▲3D 프린터로 만든 로봇 시제품

신 대표도 25년 전부터 3D 프린터 관련된 사업을 했지만 지금처럼 시장이 클 것이라고는 예상하지 못했다고 했다. “시장이 틀림없이 커갈거다, 개발에 많이 쓰겠구나라는 생각은 했어요. 그런데 이게 양산까지 확대 될지는 그 당시에는 생각도 못했습니다. 양산까지 하기 위해서는 품질이 어느 정도 돼야 되는데 그 이후에 많은 발전이 있었습니다. 25년~30년전 처음 나왔을때하고 지금 비교해 보면 제품의 품질이라든가 제작 스피드가 엄청나게 발달했습니다.”

3D 프린터 시장이 급속도로 발전하면서 뛰어난 기술력의 더 나은 제품들이 줄을 이을 것이다. 그리고 머지 않아 필요한 물건을 사서 쓰는 시대가 아닌 직접 만들어 쓰는 시대가 올지도 모른다. 그런 시대를 대비해 어떻게 3D 프린터를 산업현장이나 생활 현장에 잘 이용해 경쟁력을 높이고 삶의 질을 높일 수 있을지 이제는 고민해 보아야 할 시간이다.

프로토텍이 3D 프린팅 시대를 맞아 국내 기업들의 산업 경쟁력을 높이고 우수 인력을 배출해 국가 경제에 크게 기여하며 성장하길 기원해 본다.

[프로토텍 회사 연혁]

2005년 (주)프로토텍 설립
2008년 Stratasys ‘Platinum Achievement Award’ 첫 수상
2009년 기업부설연구소 설립
2013년 연 매출 50억 돌파
2014년 고객사 500사 돌파
3D 프린팅 교육 센터 설립
2016년 우주항공 품질경영 시스템 AS9100 인증 획득
2017년 ㈜프로토텍 본사 사옥 확장 이전
자회사 ㈜프로메테우스 설립 (제작서비스 전문)
TRUMPF 한국총판 계약 체결 (금속 3D 프린터)
Desktop Metal 한국총판 계약 체결 (금속 3D 프린터)