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3D 프린팅 시장 동향

한국과학기술정보연구원 ReSeat프로그램 | 박종만 전문연구위원

Ⅰ. 개 요 ············································································· 5

1. 3D 프린팅 기술의 특징 및 산업적 이슈 ················· 5

2. 3D 프린팅 산업의 규모와 구성 ································ 5

Ⅱ. 동향 분석 ······································································ 6

1. 국내 동향 ····································································· 6

2. 해외 동향 ····································································· 7

Ⅲ. 향후 전망 ······································································ 9

<참고문헌> ········································································· 11

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3D 프린팅 시장 동향

한국과학기술정보연구원 ReSeat프로그램 | 박종만 전문연구위원

Green Technology Trend Report

Ⅰ. 개 요

1. 3D 프린팅 기술의 특징 및 산업적 이슈

3D 프린팅은 금형 및 성형, 절삭가공, 조립 및 결합단계를 통한 기존의 제조형태와 달리, 부품

및 제품을 3차원 디지털 영상데이터를 통해 소결/압출/박막/잉크젯 등 적층방식의 인쇄기술로

직접 제작하는 프로세스를 지칭한다. 3D 프린팅 산업은 프린팅기술의 발전, 프린팅 가격의 하락,

프린팅 소재의 다양화, 3D모델링 소프트웨어의 발전으로 상용화가 급격히 진행되고 있다. 3D

프린팅 산업은 프린팅과 프린팅 소재의 개발이 핵심이며, 저가격 제품출시와 범용화솔루션 개발이

이슈화되고 있다. 응용분야의 확장과 다양한 사업모델의 제시가 활발하며 주요업체 간 기술협력과

인수합병을 통한 경쟁이 가속화되고 있다.

2. 3D 프린팅 산업의 규모와 구성

3D 프린팅 산업은 제조업 디지털화와 생산네트워크를 통한 새로운 제조 공간( maker space)

창조의 핵심기반이며, 제조의 선행단계인 설계 및 관련 유통시장을 포괄한다.1) 3D 프린팅 산업의

패러다임은 다품종 소량 생산의 맞춤형 생산형태에서 다품종 다량생산의 맞춤형 생산형태로

바뀌고 있다.

3D 프린팅 시장은 2012년 15억 달러에서 2020년 52억 달러로 3배 이상 성장할 것으로 예상

되며, 2019년 3D 프린터 제조 및 프린팅서비스 부문의 시장 규모가 총 61억 달러에 달해 경제

파급 효과까지 감안할 경우 133억 달러 규모에 이를 것으로 예상된다.2),3) 영국 란체스터

(Lanchester) 대학교의 연구진이 2012년 3D 프린팅 기술이 국민경제에 미치는 영향을 조사한

결과에 따르면, 소비재·제약 등 15개 업종에 3D 프린팅 기술이 도입될 경우 창출될 부가가치는

영국 GDP의 8% 수준인 1,382억 파운드로 산출되었다4).

3D 프린팅 기술이 적용된 산업별 부문은 <그림 1>과 같이 소비재 및 일반전자제품, 자동차

및 운송, 의료 및 치과, 항공 우주 분야가 67% 정도를 차지하였으며, 3D 프린팅 산업을 견인하고

있다. 3D 프린팅 기술은 부품생산, 기능모델, 금형시작품, 설계제작에 주로 사용된다. 2011년

까지의 3D 프린터 누적판매 점유율은 미국이 38.3%를 차지하고 있으며, 일본 10.2%, 독일

9.3%, 중국 8.6%, 영국 4.4%, 한국은 2.2.%이다.

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3D 프린팅 적용분야 3D 프린팅의 용도

자료: 이보경, 김형수 외, “ICT와 3D 프린팅에 의한 제3차 산업혁명”, DIGIECO기술보고서, 2012.10

<그림 1> 3D 프린팅 적용분야 및 용도별 점유율

Ⅱ. 동향 분석

1. 국내 동향

국내의 3D 프린팅 기술은 휴대폰, 자동차부품, 건설모형 및 타일, 특정모형 및 완구 제조 기업

들이 신제품개발에 이용하고 있으며, 소수 대학 및 연구기관이 3D 프린팅 관련연구 및 시제품

제작, 의료분야의 보청기, 인공치아 등에 활용하고 있다.

국내에서 산업용 대형 3D 프린터 전문제작 업체는 전무하며, 3D 금속프린터와 프린팅 기술력을

가진 업체와 중소형 3D 프린터 제작업체가 소수 존재하지만 매출은 부진하다. 하지만 일부 업체는

해외 3D 프린팅 업체의 국내(한국) 판권을 보유하거나 계약 중에 있으며, 신제품 발표 및 국내

데모센터를 개설하고 있다.

국내 3D 프린터 제작 및 소재개발 기술은 미약한 수준이며, 국내 시장은 해외 수입제품이 장악

하고 있는 실정이다. 2013년 해외 3D업체들의 국내 진출과 관련하여 국내 3D 프린팅 원료 생산

업체 및 국내 판매 협약기업들의 관심이 증가하고 있다. 국내 3D 프린팅 서비스 업체는 2012년에

사업을 시작하였으나 속도, 비용, 낮은 정밀도를 이유로 소비자 호응도가 낮다.

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2. 해외 동향

가. 3D 프린팅 시장

최신 분석 자료에 의하면 전체 3D 프린팅 시장은 2012년 7억8천만 달러에서 2025년까지

(연간 18% 성장 가정) 84억 달러에 달할 것으로 예상되며, 산업용 3D 프린팅 시장이 주도할

전망이다.6) <표 1>과 같이 시장성장에 따른 수요증가와 프린팅소재의 공급증가는 부품 및

재료비, 제품 공급가 하락을 야기할 것으로 예상된다. 적용분야별 생산규모는 항공엔진 및

자동차부품의 확장과 의료부문의 급격한 성장이 특징적이며, 개인용 특화시장의 성장은 산업용

대비 소규모일 것으로 전망된다.

<표 1> 3D 프린팅의 시장규모 전망과 산업 영향 요소

산업 동향 2012년 2025년 특징 시장 규모 780백만 달러 84억 달러 연 18% 성장

재료비하락

소재판매량 880톤 9,700톤 연 18% 성장소재판매가치 142백만 달러 579백만 달러 공급증가로 가치 하락

소규모 생산의 확대 1백만 달러 11억 달러 항공엔진 및 자동차부품 의료시장 급격성장 11백만 달러 19억 달러 스캔기술/프린팅 가격하락소비자 틈새시장 17백만 달러 894백만 달러 산업용 대비 소규모 예상

자료: Carole Jacques, “Led by Auto, Medical and Aerospace, 3D Printing to Grow into $8.4Billion Market in 2025”, Lux Research, Inc., April 9, 2013

P2P파운데이션의 3D 프린팅에 관한 조사에 의하면 3D 프린팅 기술 및 프린터 사용은

2005년 이후 급격히 증가하였다.7) 3D 프린팅 용도는 기능적 모델, 예술적 모델, 기기의 여유

부품, 연구교육 목적, 부품 직접 생산, 기기 커버, 건축 설명모델, 가구 및 주방기구 순이다.

사용된 프린팅 소재, 프린팅 브랜드 및 프린팅 요구 제원은 <그림 2>와 같다.

자료: Jarkko Moilane, “Manufacturing in motion: first survey on 3D printing community” supported by P2P Foundation, May 2012

<그림 2> 프린팅 소재/브랜드/요구제원의 점유율

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산업용 3D 프린팅 비용은 적용분야별 용도별로 매우 다양하며, 가정용 3D 프린팅은

Makerbot사가 1대당 2,200달러의 프린팅 가격을 제시하면서 업체들 간의 가격경쟁이 치열하다.

가트너는 2016년까지 기업용 3D 프린팅 가격이 2,000달러 이하로 하락하고 시장이 확장될

것으로 예상하였다.8)

나. 3D 프린팅 산업화 추진

미국, 일본, 유럽 중국 등 주요 국가들은 3D 프린팅 기술에 의한 제조혁신과 성장 동력화를

국가발전 프레임으로 추진하고 있으며, 정부와 민간의 산업 활성화 노력이 활발하다. 미국은

2013년 제조혁명을 위한 3D 프린팅 기술육성을 선언하고 관련 R&D센터를 추진 중이며, 대학

들도 연구개발에 적극적이다. 영국과 독일은 기술육성을 위한 투자와 기술연합체를 구성하였

으며, 유럽연합(EU) 또한 제조업 기반 향상을 목표로 3D 프린팅 연구를 중점적으로 지원하고

있다. 일본은 2D프린팅 기술력을 바탕으로 민간차원의 사업화 추진이 활발하고 중국 역시 세계

3D 프린팅시장의 4%를 차지할 정도의 기술력과 생산능력을 가지고 있다.

미국은 2012년 3D 프린팅 관련 전문연구소 NAMII(National Additive Manu factuing

Innovation Institute)를 설립하여 운영하고 있으며, NCDMM(The National Center for

Defense Manufacturing and Machining)도 40개 기업, 9개 종합대학, 5개 지역대학, 11개

비영리기관 등이 컨소시엄을 통해 발전방향을 모색 중이다.9) 미국은 3D 프린팅 분야 기초

연구와 제품 연계개발 가속화, 첨단 3D 프린팅 기술에 대한 교육훈련 환경 조성에 주력하고

있다.

유럽연합(EU)에서는 영국, 독일 등이 대학과 연구소에 3D 프린팅 연구조직을 구성하고 소재를

포함한 관련기술 개발 및 투자를 진행 중이다. 유럽연합(EU)은 2012년 10월 2020년까지 첨단

기술 육성으로 GDP의 제조업 비중을 16%에서 20%로 늘릴 계획을 발표하면서 3D 프린팅

산업이 주요 대상으로 포함됨을 밝혔다.10)

중국은 2012년 10월, 3D 프린팅 기술의 산업화를 추진하고 국제교류를 가속화하기 위해

베이징에 3D 프린팅 기술 산업 연맹을 설립했는데, 연맹에는 중국 내 주요 3D 프린팅 관련

교육기관, 협회, 기업 등 10개 정도의 회원사가 참여하고 있다. 중국 3D 프린팅 기술 산업

연맹은 세계 최초의 3D산업연맹으로 산학관의 협력을 가속화하고 산업표준을 조속히 제정하

는데 중요한 역할을 하게 될 것으로 전망된다. 중국 내에 3D 프린팅 산업을 지원하는 전문

정책은 없지만 관련 부처인 공업정보화부는 향후 정책적 지원을 강화할 것이라는 입장이다.11)

3D 프린팅 기술의 공동연구를 위한 국가간 협력네트워크분석 자료에서 미국, 독일, 영국이

집중적으로 3D 프린팅 기술 연구를 수행하고 있는 것으로 나타났고, 독일을 중심으로 스위스,

캐나다 미국 4개국이 긴밀한 협력관계에 있음을 파악할 수 있었다.12)

다. 3D 프린팅 산업의 주요 플레이어

3D 프린팅 산업의 일반용 및 개인용 프린팅 업체의 증가와 변화가 심하나 최근의 주요

프린팅 및 서비스 업체는 <표 2>와 같이 프린팅 용도별 세분화 시장에서 주요플레이어들의

특징이 구분된다.13) Stratasys는 글로벌화를 가속화하고 있으며, 3D시스템과 EnvisionTEC은

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개인용 시장도 확대하고 있다. 프린팅 서비스 업체는 여전히 Shapeways가 1위를 지키고

있으며, 향후 프린팅 서비스 업체와 DIY용 업체의 경쟁이 주요 검토대상이다.

<표 2> 프린팅 산업의 주요플레이어

프린팅 용도 구분 업체 및 브랜드 명

일반용

대형 산업용 3D Systems, Stratasys,

상장 공유용 EnvisionTEC, EOS, Voxeljet, SLM solution, Optpmec

계약 사유용 EnvisionTEC, EOS, Voxeljet, SLM solution, Optpmec

프린팅 서비스 Shapeways , iMaterialize, Sculpteo

개인용

DIY용 RepRap, Fab@Home

DIY용 BitsfomBytes.com, RepRap Central, MakerBot

KIT용 BotMill Glider 3.0, Personal Portable 3D Printer

보급용 3D Systems, EnvisionTEC

자료: Christopher Barnatt, “Future Technologies : 3D Printing”, http://www.explainingthefuture.com/3dprinting.html, 2013. 28.

Ⅲ. 향후 전망

3D 프린팅 응용분야는 <표 3>과 같이 전망할 수 있으나 기술적 성숙기간은 지연될 수 있다.14)

현재 3D 프린팅의 SWOT는 <표 4>와 같이 프린팅 소재, 크기, 제품품질, 프린팅 가격으로 요약

할 수 있다.15)

<표 3> 3D 프린팅과 제조업 혁신 로드맵

응용분야 단기 전망 개발 예상 장기 시나리오

국방/항공우주

비행체 경량화, 특정 소량 부품비행체 날개/전체인쇄, 우주탐사/전장 응용

비행체전체 인쇄, 자가 복구 군 차량

자동차설계 및 시작, 맞춤형 부품 및 복원

경량화 특수부품, 대중기반의 자동차 설계 및 제조

혁신적 3D인쇄 자동차

헬스케어보철, 치아 및 뼈 이식, 의료 기구, 제약

조직 및 장기 이식, 나노 의약품 복합 인쇄 장기

소매유통신상품/맞춤제품, 혁신 경험/마케팅, DIY/동호회

소비자와 협력 창작 조부모 3D 프린팅구매

일반제조신속설계/시작, 소규모 전문제조, 부품삽입전자회로

인쇄부품에 의한 혁신제품, 기존 제조와 3D인쇄 병행

도구/기능복원, 제조현장 3D 프린팅 배치

물류망 특화시장 서비스업재료 재활용, 분말 티타늄 및 재료 수요증가

사업모델의 변경/재구성, 디자인 직거래

상업지적재산권 논란, 대중적 재원조달 방식

3D 프린팅 기술창업 붐신사업 재원분배, 요구 상품가치 조절

자료: CSC, “3D Printing and the Future of Manufacturing”, CSC LEADING EDGE FORUM, Fall 2012

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개인용 3D 프린팅 소재는 주로 합성수지류이며 콘크리트나 나일론, 금속 분말, 유리, 금·은

같은 물질은 연구 및 개발 중이다. 개인용 프린터 크기는 가로세로 200~500㎜의 소형이며,

전문가용도 가로세로 1m 이상 제품제작에는 한계가 있다. 제품품질은 전통 제조업에서 제작했을

경우와 비교해 80% 정도의 수준이며, 수직 적층형식으로 가로 방향의 내구성이 약하다. 개인용

3D 프린터의 프린팅 속도가 기대 이하라는 불만과 제품의 정밀도가 떨어진다는 불만도 제기되고

있다.

산업용 3D 프린터는 1대당 수만 달러에서 수백만 달러로 가격이 다양하며, 상대적으로 고가

이다. 또한 대량생산이 어렵고 3D 설계 및 프로그램 관련 전문 인력이 부족하다.16)

<표 4> 3D 프린팅에 대한 SWOT 분석

강점 약점

속도 및 성능 향상, 맞춤 생산능력, 전통적 제조방법으로는 불가능한 형태의 제조능력, 부품 조립형태가 아닌 통합 형태의 제품 생산능력

프린팅 소재, 프린팅 크기 및 품질, 프린팅 성능 및 가격, 디자인/프린팅 전문 인력

기회 위협요소

제품다양성 증대, 맞춤형 대량생산, 고장부품의 대체생산, 개인형 제조 서비스 확대, 프린팅 소재 특화기술발전, 지적재산권 보호 서비스 확대, 프린팅 유지보수 확대

비인가 지적재산권 및 권리 행사와 복사, 생산, 고객의 라이선스 고비용 거부

자료: Richard Wenborn 10214705, “The Impact Of 3D Printing On The World of Product Design In The Near Future”, 2013.

2013년 3D 프린팅 관련 산업은 1) 소비자 3D 프린팅의 산업용 3D 프린팅 성장 추월, 2) 금속

소재 3D 프린팅 벤더들의 합병, 3) 복합적 프린팅 엔진기반의 3D 프린터 출현, 4) 3D 스캐닝

엔진의 병합, 5) 3D 프린팅 킬러 어플리케이션 출시, 6) STL/AMF와 다른 파일포맷의 출현,

7) 클라우드 개념의 3D기계 CAD 유행, 8) RE/3DP 소프트웨어 드라이버와 3D CAD의 병합,

9) 광 경화수지와 디지털 광 처리기술을 이용한 저가형 3D 프린터 출현, 10) 폐쇄적 스캔에서

프린팅 기술로 병합되는 양상을 나타낼 전망이다.17)

3D 프린팅 산업에서 자가소비제품 제조 현상, 다품목 시장 세분화와 주문 제조시장 확대, 이종

제품 종합제조기업 및 전문 임대기업 출현, 대기업의 OEM 전문 업체 네트워크화, 제조업 관련

벤처 창업 증가, 3D 프린팅과 소셜 매뉴팩처링의 전후방 연계 생태계 형성이 예상된다.18) 3D

프린팅 산업은 미성숙 단계이며, 개인용 3D 프린팅 기술 및 시장에 대한 기대가 크고 기업들이

관심을 보이고 있으나 기술완성도가 소비자 기대에 미치지 못하고 개인용 3D 프린팅 기술이 사업

전개에 편중된 ‘Buzz word’에 그칠 수 있다는 주장도 제기되었다.19)

적용기업들도 조직구성 및 관리애로, 문서화 부족, 품질관리 및 시험부족 등으로 3D 프린팅

활용에 어려움을 겪고 있다. 비전문가에게 3D 프린팅은 소프트웨어 측면에서 여전히 복잡하고

접근성과 신뢰도가 낮다. 이는 기존 상용 소프트웨어와 개방 CAD/CAM 소프트웨어에서도 공통적

으로 나타나는 문제이다. 3D 프린팅에 제조혁신과 기존의 CAD/CAM 간의 간격을 줄이기 위해

Quirky 같은 사회적 협동모델과 PLM기반의 소셜 매뉴팩처링 방식이 접목되면 3D 프린팅 산업의

성숙도를 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다.

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미국, 유럽, 일본 및 중국은 3D 프린팅 관련 산업에 대한 선도적 지원과 산업 활성화를 추진

하고 있다. 한국도 창조경제 실현을 위한 제조업 혁신기회 제공과 신 성장 동력화를 위해 3D

프린팅 산업의 육성을 시급히 추진해야 한다. 국내 정보통신기술(ICT) 및 인프라 자원을 바탕으로

3D 프린팅 산업육성을 위한 선제적 프린팅 및 소재 기술연구, 중소기업 응용분야 시범사업 지원,

보급형 3D 프린팅 개발 및 프린팅 설비지원, 공공 프린팅 서비스 지원방안에 대한 정책적 준비와

실천이 필요한 시점이다.

<참고문헌>

1. Chris Anderson, “Makers: The New Industrial Revolution”, Crown Business, 2012

2. 정보통신산업진흥원, “월간SW산업동향”, Vol.2, 2013

3. 정보통신산업진흥원, “ 글로벌 3D 프린팅 산업 및 정책동향”, IT R&D 정책동향, 2013

4. Weekly BIZ, “치아교정기·스포츠카 업계, 이미 3D 프린팅 혁명”, chosunBiz.com, 2013

5. http:// biz.chosun.com/site/data/html_dir/2013/02/22/ 2013022201490.html

6. Carole Jacques, “Led by Auto, Medical and Aerospace, 3D Printing to Grow into $8.4

Billion Market in 2025”, Lux Research, Inc., 2013

7. Jarkko Moilane, “Manufacturing in motion: first survey on 3D printing community”

supported by P2P Foundation, 2012

8. Janessa Rivera, Laurence Goasduff, “Gartner Says Early Adopters of 3D Printing

Technology Could Gain an Innovation Advantage over Rivals-Gartner Press release,

2013

9. 정보통신진흥원, “3D 프린팅, 차세대 제조업 혁신주도전망”, IT Report, 2013

10. Reuters, “EU sees industrial revival through 3D printing and biotech”, Oct. 2012

11. IT Report, “3D 프린팅, 차세대 제조업 혁신주도전망”, NIPA 주간기술동향, 2013

12. KISTI 미리안, “멀티스케일 쾌속조형 (3D 프린팅 등) 장치 기술”, KISTI, 2012

13. Christopher Barnatt, “Future Technologies : 3D Printing”, http://www.explaining

thefuture.com/3dprinting.html, 2013

14. CSC, “3D Printing and the Future of Manufacturing”, CSC LEADING EDGE

FORUM, 2012

15. Richard Wenborn 10214705, “The Impact Of 3D Printing On The World of Product

Design In The Near Future”, 2013

16. http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2013/02/22/2013022201490.html

17. www.tranpham.com, 2013.2.14

18. 박종만 외, “PLM 기반의 소셜매뉴팩처링 기술고찰”, 대한산업공학회지 Vol.6, 2013

19. Colin Negale, “3D printers: Not for the average consumer”, Network World, 2013