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10여년 전 전통적인 제조업을 근본적으로 변화시킬 신기술로 각광을 받았던 3D 프린팅. 비록 애초 기대만큼 빠르게 시장을 변화시키진 못했지만 꾸준히 기술 개선이 이뤄지면서 점차 활용 분야도 다양해지고 있습니다. 특히 다소 의외의 분야에서 3D 프린팅이 활발하게 적용되기도 하는데요, 대표적인 예가 바로 군대입니다.

미국과 호주를 비롯한 다수 국가의 국방부에서는 3D 프린팅(Additive Printing)의 잠재력을 일찌감치 주시하며 이미 현장에서 3D 프린터를 활용하고 있습니다. 명실상부한 세계 최강 군사력을 자랑하는 미군은 3D 프린팅 연구 및 개발에 매년 수 억 달러를 쏟아 붓는 것으로 알려졌습니다. 거기에는 마땅한 이유가 있을 텐데요, 군대의 생사를 좌우하는 보급, 즉 공급망(Supply Chain) 관리에 3D 프린팅이 중요한 역할을 할 수 있기 때문입니다. 즉, 3D 프린팅을 통해 전장의 최전선에서 군수품 제조(Manufacturing of Munitions)가 가능해진 것입니다. 

군대에서 보급의 중요성은 역사가 증명해주고 있습니다. 나폴레옹이나 히틀러가 상대적으로 우세한 군사력을 보유하고도 러시아라는 장벽을 넘어서지 못한 것은 안정적인 보급로를 확보하지 못해 물류 공급에 어려움을 겪었기 때문입니다. 이 같은 역사적 교훈을 반면교사 삼으려는 듯, 미국은 지난 2017년 이후 약 5년 동안 미군은 물류 공급 문제를 해결하고 군사력 전반을 향상시키기 위해 3D 프린팅에 상당한 투자를 해왔습니다.

이같은 기조는 최근 미국 국방부가 바이든 대통령의 2021년 미국 공급망에 대한 행정 명령에 따라 국방 분야의 필수 공급망에 대해 발표한 평가 결과에서도 드러납니다. 보고서에 따르면, 미 국방부는 군대가 임무 성공에 필요한 핵심 초점 영역 및 전략적 조력자로서 3D 프린팅(Additive Printing)을 적극 사용할 것을 권장했습니다.

미군의 3D 프린팅 활용은 예기치 못한 환경 변화로 인해 보급이 차단되더라도 현장에서 자체적으로 군수품을 조달하도록 하는 것이 핵심입니다. 즉, 군수품 공급업체가 전염병으로 인해 타격을 입거나, 원자재가 항구에 갇히거나, 칩 부족으로 인해 물품 생산 라인이 중단되어도 현장에서 3D 프린팅 기술을 통해 필수 부품을 직접 제작할 수 있습니다.

미 국방부는 이미 작년에 적층 제조 전략 수립에 필요한 자금을 각 부서에 분배하였으며, 세부 기술 및 응용 프로그램 등에 대한 지원 계획도 설정하였습니다. 이 모든 프로젝트는 군대가 3D 프린팅을 사용해 예비 부품을 신속하게 생산해 전장에서 ‘사용’할 수 있도록 하는 데에 목표를 두고 있습니다.

미 국방부와 거래하는 엔지니어링 기업 대표인 Robert Gold는 언론 인터뷰에서 “적층 제조(3D 프린팅)는 개발자들이 미군 병력에 대한 기술적인 우위를 유지하도록 돕는 동시에 미군이 전례 없는 수준으로 공급망을 민첩하게 확보할 수 있도록 해준다”고 말했습니다. 군은 3D 프린팅을 이용해 기지나 해상, 또는 최전선에서 주문형(On-demand) 부품을 적시에 신속하고 낮은 비용으로 생산해낼 수 있습니다. 또한 재고 소진으로 더 이상 부품 공급이 불가능한 군수용 차량의 수명을 연장하는 데에도 3D 프린팅을 활용할 수 있습니다.

실제로 캔자스의 위치타 주립대학은 미 육군과 협력하여 블랙호크 헬기의 각 구성 요소를 분해해 3D 스캔하는 작업을 수행했습니다. 이제 미군은 블랙호크의 예비 부품이 필요하다면 지구상 어디에서든 해당 3D 디지털 모델 정보를 전달 받아 현장에서 3D 프린터로 출력할 수 있습니다.

현재 미군은 전투기에 필요한 예비 부품부터 원격 전초기지용 콘크리트 막사 제작까지 3D 프린팅의 도움을 받는 방안을 연구하고 적용해 나가고 있습니다. 특히 미군은 블록체인 기술과 결합해 전 세계에 산재한 기지 및 작전 지역에서 항공기를 비롯한 무기의 중요 교체 부품을 안전하게 제조하고 테스트해 실전 배치할 수 있는 솔루션을 개발 중에 있습니다.

아래에서 미군이 구체적으로 3D 프린팅을 어떻게 적용해 나가고 있는지 소개합니다.

3D프린팅으로 차체 찍어내 대량 생산

미군은 전투 차량의 차체를 일체형으로 3D 프린팅해 제작하는 실험을 진행하고 있습니다. 방위 분야 R&D(연구개발) 비영리단체인 ‘ASTRO America’는 적은 비용으로 무게는 가볍게, 생산 속도는 높이면서 동시에 탑승자의 생존성을 높이는 소위 ‘일체형 차체 제조(Monolithic Hulls Manufacturing)’를 궁극적인 목표로 삼고 있습니다.

이와 같은 대규모 적층 제조 방식은 군용 차량의 제조방식을 획기적으로 변화시킴으로써 유사시 공급망의 취약성을 줄일 수 있을 것이란 평가입니다.

36시간만에 콘크리트 벙커 구축

미 해군은 3D 프린팅 건축 전문업체인 아이콘(Icon)의 3D 프린터를 이용해 단 36시간 만에 트럭에 탑재된 로켓 발사기 시스템을 숨길 수 있을 만큼 큰 규모의 콘크리트 구조물 벙커를 만들어냈습니다. 이와 같은 시스템을 적용하면 터치스크린 태블릿이나 스마트폰 상의 간단하고 직관적인 명령을 통해 ‘대피소’나 ‘교량’ 등의 구조를 설계할 수 있고, 몇 시간의 교육만으로 해당 장비를 다룰 수 있습니다.

군 병원 내 바이오메디컬 3D 프린팅

미국 보훈처는 3D 프린팅 기술을 활용하여 맞춤형 보철물, 치과 도구 및 의료 모델을 생산해내고 있습니다. 최신 VA(Veterans Affaris, 재향 군인 업무) 프로그램 중 하나인 3D 프린팅 보청기에 대해 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 군 병원도 있습니다. 해당 승인을 받으면 3D 프린터를 사용해 매년 수만 개의 의료기기 부품 등을 생산할 수 있습니다.

세계 최강 F22 부품도 3D 프린팅

미 공군의 가장 비싼 전투기인 F-22 랩터는 2019년부터 3D 프린팅으로 생산된 부품을 달고 비행했습니다. 기존에 사용되던 알루미늄 부품과 달리, 3D 프린팅된 티타늄 부품은 부식되지 않는 것이 특징입니다. 3D 프린팅을 이용해 부품을 생산하면 자재를 수급하기가 쉽고 리드 타임도 크게 줄어듭니다. 미군 항공기 정비 업무를 맡고 있는 관계자는 “더 복잡한 비행기 부품을 프린트하게 되면, 전투기가 정비를 위해 수리소에 머무는 시간을 60~70일 정도 단축할 수 있다”고 말합니다.

이외에도 군대 내에서 3D 프린팅을 적용할 수 있는 범위는 막사, 금속 프로펠러, 잠수함 부품에 이르기까지 방대합니다. 이는 비단 미군에만 국한된 뉴스는 아닐 것입니다. 머지 않아 국내에서도 비슷한 소식이 전해질지 모르겠네요.

실력 있는 3D 프린팅 업체를 만나고 싶으시다면, 지금 바로 온라인 제조 플랫폼 캐파 (CAPA)를 방문해보세요.

지난 1999년 개인기업으로 출발해 지난 2015년 법인 전환한 에이스캠엔지니어링은 올해로 업력(業歷) 24년차를 맞았다. 강산이 두 번 이상 지나는 시간 동안 정부과제 등을 수행하며 업계에서 착실히 신뢰를 쌓아갔다. 

회사는 ‘PROTOTYPE SOLUTION FOR THE FUTURE’을 모토로, 주로 CNC 장비를 이용해 목업(MOCK-UP, 시제품)부터 준양산 단계까지 책임지고 있다. 프로토타입(시제품) 토탈솔루션 회사라는 비전을 향해 꾸준히 나아가고 있다. 

현재 현대모비스, 두산기술연구원, 콘티넨탈, 한국알프스 등 대기업의 1차 협력업체로서 대기업 매출이 주요한 비중을 차지한다. 이처럼 쟁쟁한 대기업을 주요 고객으로 둘 만큼 업계에서 실력을 인정 받은 셈이다. 

안정적인 고객 기반을 확보해 아쉬울 것 없을 것 같은 에이스캠엔지니어링은 지난해 캐파(CAPA) 파트너로 가입하면서 새로운 고객을 만나는 재미가 쏠쏠하다고 한다. 어떤 사연인지, 캐파(CAPA)가 직접 경기도 용인의 본사를 찾아 직접 들어봤다. 

현대모비스 같은 대기업이 주고객이다. 그런데도 캐파(CAPA)를 이용하게 된 계기가 있나 

“주매출원이 대기업인 것은 맞다. 그러나 편향된 매출 구조에 변화를 주기 위해 작년부터 꾸준히 새로운 고객사를 찾기 위해 노력하고 있다. 대기업에만 의존하면 ‘코로나’와 같은 위기 상황이 오면 적자를 면하기가 어렵다. 그래서 고객 다변화를 위해 캐파(CAPA) 서비스를 찾은 것이다.”

기대했던 대로 새로운 고객을 찾았나 

“물론이다. 캐파를 사용한 지 1년쯤 지난 지금, 매출의 상당수가 캐파 고객사에서 나온다. 코로나 상황에서 도움이 많이 되었다. 매칭이 이루어지는 경우, 단발성으로 끝나는 거래도 있지만 (지속적으로 거래하는) 회사의 주고객이 되는 경우도 많다. 30여 고객사와 거래가 이루어지면, 그중 5~6곳 정도는 고정 고객이 된다고 보면 된다. 고정 고객으로의 전환율이 20% 정도니 상당하다.”

회사의 경쟁력을 설명해 달라 

“에이스캠엔지니어링이 대기업과 협력하여 주로 만드는 부품은 자동차 전장품이다. 쉽게 말해 자동차의 앞부분에 들어가는 모든 걸 준양산급으로 개발·생산해낸다고 보면 된다. 계기판에 들어가는 카오디오, 파워 버튼, 기어 변속 등의 전기 장치에 필요한 플라스틱 소재 케이스나 부품 대부분을 만들어낸다. 그러다보니 조립(assembly, 어셈블리) 제품에 강하다. ” 

중소 규모 고객이 많은 ‘캐파’에서는 어떤 차별점을 어필할 수 있나  

“에이스캠엔지니어링은 시제품 개발에 특화되어 있다고 보면 된다.
사실 시제품 개발이라는 것이 간단치가 않다. 목업(Mock-up)을 만들어 디자인을 점검하고 작동 가능성을 알아내고, 때로는 QDM(Quick Delivery Mold, 단기간에 납품할 수 있는 금형)을 통해 양산시 발생할 수 있는 문제점을 미리 알아내야 한다.
이때 회사 규모나 제품 유형에 따라서 프로토타입 개발에 사용하는 기술도 달라진다. 개발 주체가 스타트업처럼 소규모 기업이거나 개인일 경우 초기 생산 수량이 적을 수밖에 없다. 이렇게 일반적인 양산 수량을 맞추기 어려운 경우, 특화된 방식으로 소규모 생산을 해야 한다. 에이스캠엔지니어링은 이에 필요한 인력 및 기술을 모두 보유하고 있다. 믿고 맡겨주시면 된다.”

시제품 제작과 관련해 구체적으로 어떤 기술을 보유하고 있나

“CNC는 물론, (보다 많은 수량이 필요한) 다양한 방식의 (시제품 생산용) 금형 기술을 보유하고 있다. (양산 전단계에 적용하는) QDM도 어쨌든 금형이 필요하다. 그런데 이 금형 제작에 들어가는 시간과 비용이 만만치 않다. 그래서 QDM으로 제작하기엔 수량이 적은 경우엔 진공주형을 택한다. 실리콘으로 금형을 제작해서 시제품을 만들어낸다고 보면 된다. 시간도 적게 걸리고, 가격도 적게 든다. 또 QDM와 양산의 중간 단계에 해당하는 시작금형이 있다.
(고객 중에는) 이런 구분을 모르는 분들이 대부분이다. 어떤 분들은 본인이 직접 금형 구조 설계를 해서 들고 오시기도 한다. 그런데 많은 경우 실제 생산이 힘든 구조로 설계를 해오시는 경우가 많다.
에이스캠엔지니어링을 찾아오면 설계 단계에서부터 다양한 솔루션을 제안해 드린다. 게다가 후가공 전문 인력까지 갖추고 있기 때문에 후가공을 위해 다른 업체를 일일이 알아보지 않아도 된다.”

출처: 에이스캠엔지니어링

 후가공까지 책임진다는 건가 

“그렇다. (시제품 개발 과정에서) 비용을 절감할 수 있는 개발 방법이나 해당 제품에 적합한 후가공 방식 등을 추천해드리고, 설계 과정에서 겪을 수 있는 고객의 시행착오 또한 줄이기 위해 노력하고 있다. 저희의 제작 능력과 기술적 피드백을 최대한 믿으실 수 있게 최선을 다하고 있다.”

캐파에서 수많은 고객을 만났다고 했는데, 기억에 남는 고객들이 있나 

“주로 젊은 고객들에게서 재미있고 흥미로운 프로젝트가 많다. 그 중 두가지 사례가 특히 기억에 남는다. 먼저 전시 예술을 하시는 예술가 분이 전시를 위한 설치물 제작을 위해 연락해온 적이 있었는데, 인상 깊었다.
또 다른 고객은 친환경 소재로 ‘굿즈’를 만드는 ‘프래그랩'(브랜드명 ‘노플라스틱선데이(no plastic sunday)’)이란 회사다. 프래그랩은 노플라스틱을 비전으로 삼고 친환경 재료로 굿즈를 만드는 회사다. 따라서 굿즈를 포장하는 케이스 또한 친환경 소재로 만들길 원했는데, 그 과정에서 저희 에이스캠엔지니어링과 협업하게 되었다. 친환경 머플러를 위한 친환경 케이스를 제작했던 게 특히 기억에 남는다. 거래를 지속하면서 덕분에 재미있는 시도를 할 수 있어서 좋다. 아무래도 젊은 고객들과 일하다보니 열정이 저절로 솟아나는 것 같다. ”

친환경은 재료가 달라서 고객의 요구조건을 맞추기가 어렵지 않나

“(어느 정도는) 맞다. 플라스틱을 재활용한 친환경 수지를 재료로 하다보니 약간 오차 범위가 생기기는 했지만, 그 정도의 오차 범위는 금세 조정해나갈 수 있어서 문제가 안 된다. 제조업에 뛰어드는 젊은 고객층과 많이 거래해보고 싶다.” 

앞으로도 CAPA를 통해 더 다양한 고객을 만날 것 같다. 미래의 고객에게 하고 싶은 말이 있다면?  

에이스캠엔지니어링은 처음 사업을 구상하시는 분들이나 소규모 업체를 운영하시는 분들을 위해 제작의 기초부터 납품까지 총괄적으로 책임지고 진행하고 있다. 양산 전문 업체에 비해 준양산 단계를 전문으로 하는 업체의 수는 많지 않다. 에이스캠엔지니어링은 준양산 단계 전체를 책임지는 몇 안 되는 회사 중에서도 뛰어난 회사라고 자부할 수 있다. 주기적으로 기기를 구입하고 정비하고 있으며, 단계별로 요구되는 전문 인력이 포진되어 있다. 캐파를 통해 더 많은 분들과 소중한 인연을 맺고 싶다. 

제조업체 매칭플랫폼 캐파(CAPA)에서는 시제품 제작 전문업체 에이스캠엔지니어링을 비롯해 신뢰할 수 있는 제조 전문업체들을 만날 수 있습니다. 믿고 맡길 제조 파트너를 찾는다면 지금 캐파(CAPA)에 접속하세요!