[글로벌 제조플랫폼] 하루 만에 부품이 ‘뚝딱’···프로토랩스

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)가 해외에서 활동하는 제조 플랫폼을 시리즈로 소개합니다. 지난 1999년에 설립된 세계 최대 규모의 제조업 플랫폼으로서 2021년 1월 또다른 제조 플랫폼인 허브스(Hubs)를 인수합병한 프로토랩스(Protolabs)입니다. 

세상에서 가장 빠른 디지털 제조 서비스

미국의 대표적인 제조 플랫폼 ‘프로토랩스(Protolabs)’의 홈페이지에 적혀있는 문구입니다. 어떤 회사든지 저마다 자신들의 강점을 홍보하기 위해 다양한 수사(修辭)를 사용하지만, 적어도 프로토랩스에게 ‘가장 빠른 제조 서비스’라는 문구는 과장이 아닙니다.

프로토랩스가 자체적으로 보유한 CNC 장비.

실제로 프로토랩스는 자체적으로 보유한 대규모 장비 <위 사진 참조>를 바탕으로 일부 제조 공정의 경우 주문을 받은 지 하루 만에 제품을 생산해 고객에게 전달합니다. 보통 제품의 납기일은 CNC나 3D프린팅, 판금은 주문 시점으로부터 1~7일, 사출성형은 보름 이내인 것으로 알려졌습니다.

납기 단축 목표로 창업, 12개 지역서 직접 생산

프로토랩스는 지난 1999년 미국 미네소타에서 설립됐습니다. 창업자인 래리 루키스(Larry Lukis)는 플라스틱 사출성형 방식으로 부품을 제조할 때, 납기(lead time)를 획기적으로 줄이는 것을 목표로 프로토랩스를 설립했다고 합니다. 이같은 목표를 달성하기 위해 루키스는 기계와 연동된, 당시로서는 상당히 복잡한 소프트웨어를 개발해 전통적인 제조 공정을 자동화하는 데 성공했습니다. 

대부분의 제조업 플랫폼 사업자들이 애초부터 플랫폼 비즈니스로 출발한 것과 달리, 프로토랩스는 ‘제조업’에 뿌리를 두고 있습니다. 실제로 고객의 주문을 받아 파트너십을 맺고 있는 제조업체들에 생산을 맡기는 대다수 제조 플랫폼들과 달리, 프로토랩스는 고객으로부터 받은 주문을 자체적으로 보유한 설비를 이용해 직접 생산합니다. 

지난 2020년 말 기준으로 프로토랩스는 미네소타를 비롯한 전세계 11개 지역(2021년말 현재 12개)에 걸쳐 700개 이상의 CNC 공작기계 및 선반, 약 270개의 금형사출 프레스 기계, 약 200개의 3D 프린터, 30여 개의 판금 가공기계 등을 보유한 것으로 나타났습니다. 정규직원만 약 2400명에 달하며 2020년까지 4만건 이상의 주문을 처리한 것으로 집계됐습니다. 애초 사출성형의 납기일을 줄이는 것을 목표로 설립된 업체답게 지금도 사출성형 관련 매출이 전체 매출의 절반 가량을 차지하는 것으로 알려졌습니다. 그 다음으로 CNC, 3D프린팅, 판금 관련 매출이 많습니다. 

프로토랩스 관련 주요 수치.

'허브스(Hubs)' 인수로 잠재시장 규모 1000억달러

프로토랩스는 2021년 1월 또다른 제조 플랫폼인 허브스를 인수했습니다. 애초 사명이 ‘3D허브스’였던 허브스는 3D 프린팅 주문을 연결해주는 플랫폼으로 시작해 CNC, 판금 등으로 서비스 영역을 넓혔습니다. 제조 분야의 수요와 공급을 연결하는 플랫폼으로서의 역할에 충실한 허브스는 전세계적으로 240여 곳의 제조 파트너를 확보하고 있습니다.

프로토랩스의 허브스 인수는 단순히 동종업계 경쟁사를 인수해 덩치를 키우는 것을 넘어, 남다른 의미를 가집니다. 지금처럼 모든 주문을 자체적으로 제작하던 방식에 더해 여타 제조 플랫폼처럼 파트너들과 연결해주는 플랫폼으로서의 기능이 보다 확대될 수 있기 때문입니다. 

특히 시장에서는 독일과 영국, 일본에 지사가 있지만 대부분의 매출이 미국에서 발생하는 프로토랩스 입장에서는 멕시코, 인도, 중국 등 제조 원가가 싼 국가에 파트너를 보유한 허브스를 인수함으로써 프로토랩스의 영역이 훨씬 확대될 것으로 전망합니다. 실제로 금융업계에서는 허브스 인수를 계기로 프로토랩스의 잠재시장 규모가 지금의 약 5배 수준인 최대 1000억 달러 수준에 이를 것으로 예상했습니다. 

프로토랩스는 2021년 1월 또다른 제조 플랫폼인 허브스를 인수했다.

프로토랩스측은 당분간 두 회사를 물리적으로 합병하지 않고, 허브스를 독립적으로 운영하도록 한다는 계획입니다. 허브스의 CEO도 인수 이전부터 CEO를 맡았던 브람 드 즈워트(Bram de Zwart)가 계속해서 맡기로 했습니다. 즈워트 CEO는 네덜란드에서 대학을 졸업하고 3D 프린터 제조업체인 ‘3D시스템즈’에서 프로덕트 매니저로 근무한 경력이 있습니다. 프로토랩스의 CEO는 지난 2020년 말부터 로버트 보더(Robert Bodor)가 맡고 있습니다. 보더 CEO는 미국의 대표적인 제조업체 허니웰, 컨설팅기업 맥킨지 등을 거쳐 지난 2012년부터 프로토랩스에 합류했습니다. 미네소타 대학교에서 기계공학 석사, 컴퓨터 과학/공학 박사 학위를 받았습니다. 

전체 매출 93%가 기존 고객, 매출총이익률 50% 넘어

작년 1분기부터 새롭게 적용된 프로토랩스의 플랫폼 ‘프로토랩스 2.0’은 자체 소프트웨어를 통해 견적 산출 과정을 자동화해 빠르게 견적을 낼 수 있도록 한 것이 경쟁력입니다. 빠르면 몇 분, 복잡한 공정의 경우 수 시간 내에 견적을 내줍니다. 먼저 고객이 3D 도면을 업로드하면 플랫폼에서 제조성 검증을 거쳐 적정한 가공 방식에 따른 견적을 매기고 주문을 넣게 됩니다. 특히 처음에 받은 견적이 고정불변인 것이 아니라, 고객이 주문 이후에도 재료나 마감 방식, 수량, 납기일에 대한 변경을 요청할 수 있고 이는 곧바로 새로운 견적에 반영돼 고객에게 전달됩니다. 

프로토랩스에서의 주문 과정

프로토랩스 고객들은 재구매율이 굉장히 높습니다. 지난 2020년 기준으로 매출의 93%가 기존 고객으로부터 나왔으며, 또 특정 고객의 매출이 전체 매출의 2%를 넘는 경우가 없을 정도로 고객군이 다양하게 분포하고 있습니다. 

프로토랩스의 매출은 코로나 사태를 계기로 다소 정체된 것으로 나타났습니다. 코로나 사태 이전인 지난 2019년 매출은 전년보다 4% 증가한 약 4억5900만 달러를 기록했지만 코로나가 터진 이듬해엔 6% 가량 줄어든 4억3400만 달러에 그쳤습니다. 프로토랩스는 매출액에서 매출원가(판매비와 관리비 등은 제외)를 뺀 매출총이익률(gross margin)이 50%에 이를 정도로 굉장히 높은 것이 특징입니다. 이에 비해 허브스의 매출총이익률은 20~25% 수준에 이를 것으로 시장은 예상하고 있습니다. 

[캐파 스토리] 올해 CES에서 가장 ‘힙’했던 주인공은?

세계 최대 규모의 전자제품 박람회인 국제전자제품박람회(CES, Consumer Electronics Show) 2022가 지난 5일부터 7일까지 미국 라스베가스에서 열렸습니다. 전미소비자기술협회(CTA, Consumer Technology Association)가 주관하는 CES는 자타가 공인하는 세계 최대 규모의 전자제품 박람회입니다. 

CES는 매년 유명 대기업과 혁신 기술을 보유한 스타트업들이 참가해 IT와 신기술을 접목한 제품들을 최초로 공개하면서 최신 기술과 미래 산업의 흐름을 한 눈에 파악할 수 있는 대표적인 행사로 자리매김했습니다. 특히 작년에는 코로나19로 인해 온라인으로 개최되었지만 올해는 일정과 규모를 줄이되 오프라인으로 행사를 개최했습니다. 

매 행사마다 눈길을 잡아끄는 기술들이 쏟아져나오는 CES에서는 해마다 그 중에서도 특히 이목을 집중시키는 기술이나 제품이 화제가 되곤 합니다. 올해 행사에서 스포트라이트가 집중된, 소위 가장 ‘핫’하고 ‘힙’했던 제품은 단연 로봇입니다. 어찌 보면 다소 식상할 수도 있는 로봇, 대체 어떤 로봇이기에 IT 마니아들을 매료시킨 것일까요. 

사람보다 더 실감나는 표정 연기 '아메카'

자신을 닮은, 인간과 비슷한 외모를 가진 로봇을 만들고자 하는 것은 인류의 오랜 꿈이었습니다. 하지만 물리적으로 인간의 표정이나 행동을 닮은 로봇을 만들기 위해선 한 차원 높은 기술이 요구됐습니다. 이번 CES에 등장한 로봇들의 면면을 살펴보면 영화 <A.I.>나 <엑스마키나>에 등장하는 인간을 닮은 로봇을 만나는 것이 먼 미래가 아닐 수도 있겠다는 생각이 듭니다. 그만큼 기술이 발전했다는 얘기입니다. 

올해 CES에서 영국의 스타트업 ‘엔지니어드 아츠’가 공개한 휴머노이드 로봇 아메카(Ameca)가 대표적입니다. 아메카는 오직 ‘인간과 같은 표정을 지을 수 있는 기능’에 집중해 만든 로봇으로, AI(인공지능) 기술과 머신러닝 기능을 토대로 전시회에 참가한 관객들과 가벼운 농담까지 소통하는 능력을 가진 휴머노이드 로봇입니다. 

휴머노이드 로봇 '아메카' (사진 출처: engineeredarts official brochure)

사실 아메카는 지난해 유튜브 등 소셜미디어를 통해 먼저 공개되어 누리꾼 사이에서 화제가 되기도 했습니다. 머리 내부에는 17개의 개별 모터가 달려 있고, 이 개별 모터로 인해 근육의 움직임을 감지하고 제어하면서 약 50개의 동작과 표정을 지을 수 있다고 개발사는 말합니다. 물론 아직 걸어다니거나 더 많은 대화를 할 수 있는 진정한 ‘휴머노이드’ 로봇의 모습을 갖추기까지는 시간이 걸리겠지만 현장에서 관람객들의 질문에 센스있게 대답하는 아메카의 모습을 보고 있으면 영화에서만 보던, 외모만으로는 사람과 구분하기 어려운 휴머노이드 로봇이 인간과 공존하는 세상이 머지 않았다는 생각이 듭니다. 

인간의 움직임 가장 가깝게 구현한 '아틀라스'

올해 CES에서 선보인 또다른 화제의 로봇은 현대차그룹의 작품입니다. 현대차그룹은 지난해 6월 로봇 제작 전문업체인 ‘보스턴 다이내믹스’를 인수하고 실제 산업 현장에서 로봇을 이용한 다양한 실험을 실시하고 있습니다. 특히 정의선 현대자동차그룹 회장은 이번 CES 미디어 컨퍼런스에 로봇 개인 ‘스팟’을 데리고 등장해 눈길을 끌었습니다. 

현대차그룹은 현재 제조업 현장에서 로봇 개인 ‘스팟’을 시범적으로 사용하고 있으며 창고 자동화를 위해 만들어진 로봇인 ‘스트레치’도 올해 하반기 상용화를 목표로 준비중이라고 합니다. 또한 휴머노이드 로봇도 개발중에 있는데, 바로 아래의 영상에서 볼 수 있는 ‘아틀라스’입니다. 아틀라스는 현존하는 로봇 가운데 가장 인간의 움직임과 유사하다는 평가를 받는 로봇입니다. 앞서 소개한 아메카가 인간과 가장 가깝게 같은 표정을 지을 수 있는 기능에 집중한 로봇이라면 아틀라스는 ‘인간이 움직이는 것과 가깝게 역동적인 기능’에 집중한 로봇이라고 할 수 있습니다.

캐파(CAPA)에도 로봇 관련 주문 잇따라

위에 소개한 최첨단 로봇들은 아직 실험실이나 특수한 환경에서 제한적으로 사용되고 있지만 주변을 둘러보면 다양한 형태의 로봇이 우리가 생각하는 것보다 우리 삶에 더 가까이 존재하고 있다는 것을 알 수 있습니다. 당장 로봇 팔이 바리스타 역할을 하는 카페도 심심치 않게 발견할 수 있습니다. 로봇 기술은 이미 우리 일상 속으로 성큼 들어와 있고 이런 로봇 시장은 오는 2025년쯤엔 193조원 규모로 확대될 것이란 전망도 나옵니다. 

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)의 고객 중에도 직접 로봇을 제작하는 업체들이 적지 않습니다. 매일같이 새롭게 올라오는 고객들의 견적요청서(RFQ)를 살펴보면 로봇과 관련된 부품이나 시제품 등의 제작을 의뢰하는 사례를 종종 볼 수 있습니다. 실제로 캐파의 ‘단골’ 고객인 아보카도랩은 주방을 효율화하기 위해 식재료 준비, 조리 등을 도와주는 로봇을 자체적으로 개발하면서 캐파를 통해 시제품이나 부품 등을 조달하고 있습니다.

캐파에는 2,300여 곳(공정 합산 기준)의 제조 파트너가 고객들을 기다리고 있습니다. 

‘토르’의 망치는 어떻게 만들어졌을까요?

최근에 개봉되는 소위 ‘블록버스터’ 영화들을 관람하다 보면 그 어마어마한 스케일에 압도 당하곤 합니다. 그런데 막상 영화가 실제로 촬영되는 현장을 보게 되면 적지 않은 사람들이 실망하게 된다고 합니다. 배경을 비롯한 대부분의 장면이 촬영 이후에 컴퓨터그래픽(CG)을 통해 덧입혀지다 보니 실제 촬영 현장에서는 주연 배우를 비롯한 몇몇이 초록색 대형스크린을 배경으로 볼품없이 연기를 하고 있기 때문입니다. 

하지만 여전히 영화 속에서 CG로 대체해 넣을 수 없는 것들이 있습니다. 대표적으로 배우(물론 군중처럼 배경으로 사용되는 인물들은 CG로 만들어내기도 합니다)가 그렇고 배우들이 사용하는 소품도 그 중 하나입니다. 

특히 최근엔 영화에 사용되는 소품을 3D 프린터를 이용해 제작하는 사례가 많아지고 있습니다. 영화 촬영에 사용되는 소품은 굳이 여러 개를 만들 필요가 없기 때문에 3D 프린터를 이용하면 생산시간과 비용을 아낄 수 있습니다. 실제로 할리우드에서 제작된, 우리에게도 익숙한 영화들 중에서도 3D 프린팅 기술로 소품을 제작한 사례가 적지 않습니다. 

오늘은 유명 영화 속 3D 프린팅 제품에 대해 소개하려고 합니다. 아마 이 글을 읽고 난 후에는 영화 속 장면을 복기하면서 ‘와~ 이 소품들이 CG가 아니고 3D 프린터로 직접 만들어졌다고?’라고 생각하실 분들도 적지 않을 겁니다. 

① 토르: 다크 월드

많은 분들이 좋아하시는 마블 시리즈 중 하나인 <토르>에는 천둥의 신인 토르만 사용할 수 있다는 망치 ‘묠니르’가 등장합니다. 영화 속 묠니르는 신이 사용하는 도구답게 그 제작과정도 어마어마하게 복잡합니다. 그렇다면 영화에 사용된 실제 묠니르는 어떻게 만들어졌을까요? 

정답은 ‘3D 프린팅’, 그 중에서도 ‘결합제분사(Binder Jetting) 방식의 3D 프린터를 이용해 만들어졌다’ 입니다. 결합제분사 방식 3D 프린팅은 잉크젯 헤드를 통해 액체상태의 접착제를 선택적으로 분사해 금속을 비롯한 분말 형태의 재료를 한층한층 쌓아 나가며 제품을 완성하는 방식입니다.

특히 묠니르는 금속을 원료로 출력 해야했기 때문에 이 방식을 대표적으로 사용하는 독일의 Voxeljet 이라는 회사가 만들었습니다. 이러한 제작 과정은 유튜브 영상을 통해서 직접 볼 수 있습니다. 아래 영상을 보시면 묠니르의 탄생 과정을 직접 확인하실 수 있습니다.

② 토르: 라그나로크

‘또 토르야?’ 라고 하시는 분도 있을 것 같네요. 하지만 이번 사례 역시 이 영화 하면 떠오르는 대표 이미지와 관련이 있는 만큼, 양해를 구하겠습니다.

혹시 토르의 누나인 헬라가 멋지게 쓰고 있던 헬멧을 기억하시나요? 사슴뿔 혹은 거미의 다리를 연상시키는 헬라의 헬멧은 실제 헬라 역할을 맡은 배우 케이트 블란쳇의 머리를 스캔한 후 3D 프린터를 이용해 만들었다고 합니다. 영화 의상을 전문적으로 제작하는 회사인 ‘Ironhead Studio’에서 제작했는데요, 구체적으로 3D 프린팅 기법 가운데서도 SLS(선택적 레이저 소결) 방식이 사용됐습니다.

이는 재료가 되는 미세한 분말을 바닥에 깔아놓은 뒤 필요한 부분에만 레이저를 쏘아 굳혀가면서 제품을 만드는 방식입니다. 3D 프린팅 기술 중에서 상대적으로 제품 생산에 걸리는 시간이 적게 걸린다는 장점이 있습니다. 약 2kg의 무게가 나가는 헬멧은 여러 부분을 출력한 뒤 조립할 수 있는 형태로 만들어졌다고 합니다. 

헬라의 헬멧 (출처: Ironhead Studio)

③ 블랙팬서

헬라의 헬멧과 마찬가지로 영화 속 코스튬을 3D 프린팅 기술로 제작해 눈길을 끈 사례가 있습니다. 영화 <블랙팬서>에서 와칸다 여왕인 라몬다가 입고 나오는 드레스입니다. 영화 속 가상의 아프리카 국가인 와칸다 특유의 문화를 표현하기 위해 드레스 디자인에 복잡한 문양이 많아졌고 그만큼 정밀함이 요구되는 제품이었다고 합니다. <아래 사진>에서 라몬다가 쓰고 있는 모자 장신구와 어깨에 두른 망토가 3D 프린팅 기술로 구현된 제품입니다. 위 헬라의 헬멧을 제작할 때와 마찬가지로 SLS 방식으로 만들어졌습니다. 2D 형태의 디자인 패턴을 3D 프린팅 기술로 표현했다니, 정말 멋지지 않나요? 

와칸다 여왕인 라몬다의 드레스 (출처: Matt Kenneda/Marvel Studios 2018)

④ ‘100%’ 3D프린터로 만든 ‘Chase Me’

위에서 소개해드린 사례들은 영화 속 일부 소품들을 3D 프린터로 출력해 활용한 사례입니다. 이에 반해 영화의 처음부터 끝까지 등장하는 모든 사물을 3D 프린터로 제작한 사례도 있습니다. 지난 2015년에 공개된 단편 애니메이션인 <Chase Me>입니다. 이 영화는 크리스마스 하면 떠오르는 대표적인 영화 중 하나인 팀 버튼 감독의 <크리스마스 악몽>과 마찬가지로 스톱모션 기법으로 촬영했습니다. 

이 영화의 처음부터 끝까지 등장하는 모든 캐릭터와 배경이 100% 3D 프린터 출력물로 제작됐습니다. 애니메이션에 사용된 조각 수는 대략 2,500개에 달하며 출력된 제품 하나하나에 색을 칠하고 조립을 했다고 합니다. 이 모든 조각들을 만드는 데에는 3D 프린팅 기술에서 가장 오래된 기술인 SLA(Stereo Lithography Appartus) 방식이 사용됐습니다. SLA 방식은 고가(高價)이지만 상대적으로 정교한 제품을 만드는 데 적합합니다. SLA 3D 프린터 제작에 특화된 ‘Formlabs’ 사의 프린터로 제품을 출력했고, 최종 완성까지 2년의 시간이 걸렸다고 합니다. 아래 영상은 실제 영화의 메이킹 영상인데요, 아주 짧은 단편영화임에도 감독을 비롯한 스탭들의 정성과 인내가 담긴 작품이라는 걸 알 수 있습니다. 

지금까지 살펴본 것처럼 현실에서 볼 수 없는 환상적인 화면을 연출하는 영화 산업에서는 3D 프린팅 기술을 통해 표현할 수 있는 범위가 더 넓어지고, 창작자들의 머릿속에 있던 장면들은 전보다 더 빨리 더 적은 비용으로 구현할 수 있게 되었습니다. 이미 어벤저스처럼 유명한 영화들에서 우리가 생각했던 것보다 더 많이 3D 프린팅 기술이 쓰였다는 점! 현실에서 3D 프린팅 제품이 일상화 되는 날도 머지 않은 것 같습니다. 

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