2018.04.25

3D 프린팅 기술의 영향권?··· '물류·제조·유통… 공급망 전부'

Peter Sayer | IDG News Service
프로토타입 개발에 3D 프린트 기술이 활용된 것은 이미 수십 년 전부터다. 그러나 이제는 3D 프린트가 생산 공정에까지 활용되기 시작했다. 직접 3D 프린트 기술을 개발하지 않는 업체도 이제는 공급 체인 관리에 어떤 영향을 미칠지 주시하고 관리해야 한다.

3D 프린트와 다른 적층 가공 프로세스의 차이점
3D 프린트라고 하면 아직도, 녹인 플라스틱 필라멘트를 치약처럼 노즐로 짜내거나 분사해 층으로 구성된 물체를 만들어 굳히는 것을 사람이 많다.

이 방식은 기술적으로 FDM(Fused Deposition Modeling)이라는 이름을 가지고 있다. 그러나 더 넓은 의미의 적층 가공은 ‘가루 금속이나 플라스틱을 섞거나(선택적 레이저 소결 기술), 자외선을 사용해 액체를 응고시켜(SLA 및 CLIP 기술) 층을 만든 후 완성된 물체를 사용하지 않는 가루나 액체에서 분리하는 가공 형태까지 모두 포함한다.

기법에 따라 접근법과 생산할 수 있는 산물의 특징이 크게 다르지만, 그래도 전통적인 제조 기법과 크게 다른 중요한 특징을 알아보자.

- 제조할 수 있는 산물이 특정되어 있지 않다. 이론적으로 비행기 부품을 만든 후 곧장 푸드 믹서를 만들 수 있다. 새로운 금형이나 절삭 공구가 있어야 다른 종류의 물건을 생산할 수 있는 것이 아니다. 적절한 디자인 파일만 있으면 된다.

- 적층 가공이기 때문에 가공 속도가 느리다.

- 다른 제조 기법과 다르게, 물리적이거나 토폴로지 측면의 제약이 많지 않다. 생각할 수 있는 거의 대부분을 ‘프린트’ 할 수 있다.

- 타출이나 주조 같은 전통적인 대량 생산 기법보다 단위 당 생산 원가가 높은 경우가 대부분이다.

이런 차이점은 디자인에서 유지관리까지 제품 수명 주기의 모든 단계에 영향을 미친다.

생산 수명주기 관리에 미치는 영향
적층 가공은 기존 제조 기법보다 디자인이 더 단순할 수도, 반대로 더 복잡할 수도 있다. 거의 대부분의 입체 형상이나 중공 형상을 생산할 수 있다. 생산 방법, 도구의 적합성 여부를 걱정할 필요도 없다. 일부 경우, 부품 등을 정확히 필요한 형태로 만들 수도 있다.

3D 프린트가 업계에 가장 먼저 영향을 미친 분야는 프로토타입 생산이다. 기계를 잘 모르는 디자인 엔지니어도 레이저 프린터로 종이 책자를 인쇄하듯 프로토타입을 생산할 수 있다. 3D 프린트를 대행하는 서비스도 있지만, 최근에는 내부에서 아주 쉽고 간단히 3D 프린트를 할 수 있을 정도로 3D 프린트가 발전했다. IT관점에서 3D프린트 아웃소싱은 전송한 디자인 파일의 보안과 무결성 측면에서 문제의 소지가 있다.

적층 가공은 생산과 관련된 ‘경제성’에 변화를 가져오고 있다. 일반적으로 기존 제조 방식보다 원가가 높고 생산 속도가 느리다. 그러나 원자재가 비싼 부품이나 제품 생산의 경우에는 좀 다르다.

지난 5년 간 이런 '사용 실례’가 대량 표면화됐다. ISG 국제 경영 대학원(ISG International Business School)에서 공급 체인에 대해 강의하고 있는 사브리나 버베인 조교수는 최근 파리에서 개최된 적층 가공 컨퍼런스인 ‘애드 패브(Add Fab)’에서 “항공산업은 소셜 티탄 합금을 소재로 많이 사용하는데, 적층 가공을 통해 더 적은 소재와 폐기물로 더 튼튼한 부품을 만들 수 있다”고 강조했다.

여러 다양한 적층 가공 기법을 사용해 주문 생산을 하는 스컬프테오(Sculpteo)의 경우, 최근 몇 년간 비용이 하락하면서 프로토타입 생산 위주의 서비스가 생산화 단계의 부품이나 물품 생산 서비스로 옮겨가고 있다. 이 회사의 마린 코레 발라이스 임시 CEO는 애드 패브 이벤트에서 현재 40%의 고객들이 생산 부품에 3D 프린트를 사용하고 있다고 말했다. 고객은 원가 절감이나 생산 공정 단계 단축 등 이익이 있다고 판단한 즉시 적층 가공을 도입해 활용한다.

프로토타입 생산의 경우 ‘소요 시간(턴어라운드 타임)’이 절대적으로 중요했다. 반면 생산 부품의 경우 비용과 품질이 중요하다.

제품을 생산해 판매한 후에도 3D 프린트를 활용한다. 더 쉽게 유지보수에 필요한 예비 부품을 생산할 수 있기 때문이다.


프랑스의 두 브랜드, 구체적으로 가전 제품과 조리 기구를 생산하는 SEB와 가전 제품 소매업체인 불랑제(Boulangen)는 필요에 따라 예비 부품을 3D 프린트 할 수 있도록 지원하거나, 3D 프린트해 제공하는 시스템을 도입했다.

불랑제 산하의 Happy3D.fr은 배터리 커버나 손잡이, 노즐 같이 잘 망가지거나, 구하기 힘든 여러 부품을 3D 프린트 할 수 있는 오픈소스 디자인 파일을 제공한다. 과거에는 이런 부품을 교체할 수 없어, 멀쩡한 제품을 폐기 처분해야 하는 경우가 많았다. SEB는 ‘10년 동안(부품 재고 소진 기간) 수리 가능한 제품’이라는 레이블을 부착해 판매하는 제품들을 대상으로 3D 프린트한 예비 부품을 공급하는 서비스를 테스트하고 있다.

공급 체인에 미치는 영향
역시 애드 패브에 발제자로 참석한 독일의 적층 가공 관리 소프트웨어 개발사인 3YourMind의 프랑스 사업 개발 담당 매니저인 알렉산더 도나디우는 “공급 체인과 생산 장소의 거리가 가까워지고, 그 경계가 사라지고 있다. 부품이 필요한 장소 가까이에서 부품을 생산할 수 있다. 디자인 및 제조 관련 데이터만 전송하면 되기 때문”이라고 말했다. 그의 회사는 이런 식의 분산된 생산을 관리하는 도구를 개발해 공급하고 있다.

스컬프테오 역시 마찬가지다. 스컬프테오는 캘리포니아에 3번째 3D 프린트 시설을 오픈하면서, 프랑스 소재 2개 시설을 이미 사용하고 있던 신생창업 회사에 가까운 장소를 입지로 선택했다. 코레 발라이스에 따르면, 자체 개발한 소프트웨어 플랫폼인 패브파일롯(Fabpilot) 덕분에 단위 당 1.50유로라는 낮은 원가로도 부품을 생산할 수 있다.

적층 가공은 부품을 단기간에 생산할 수 있으며, 이 또한 로지스틱스에 변화를 가져오고 있다.

적시 생산(JIT) 인벤토리 관리 기법이 도입된 지는 오래지만, 제대로 적용되지 않는 경우가 많다. 맞춤 생산 부품은 여전히 대량으로 생산, 공급업체가 재고를 보관하고 있다가 고객에게 조금씩 공급하는 경우가 많다.

그러나 코레 발라이스는 이런 관례가 바뀌고 있다고 말한다. 스컬프테오의 경우, 매주 몇 차례에 걸쳐 소량을 주문해 의료 장비나 로봇, 기타 장치에 사용하는 고객이 증가하고 있는 추세이다.

1년을 기준으로 하면 수만 개의 부품에 해당된다. 일반적인 3D 프린트 실례가 아니라고 생각하기 쉽지만, 이는 생산을 위한 대규모 투자를 가능한 늦춰야 하는 (자금이 부족한)신생 창업회사의 요구와 수요에 부합한다. 이들은 계속 적층 가공을 활용할 것이다. 지속적으로 제품을 개선해 생산 및 공급할 수 있는 방식이기 때문이다.

창고 보관을 걱정하고 납기일을 지킬 수 있는 방식이다.

신생 업체는 3D 프린트의 장점을 이해하고 있다. 그러나 코레 발라이스는 대기업들도 이를 이해해 수용하기 원한다. 48시간이면 만들 수 있는 부품 주문에 2달을 소요할 필요가 없다는 의미이다.

그러려면 디자인 파일 저장에서 인쇄한 부품 납품 사이의 비즈니스 프로세스를 능률화 하는 방법을 찾는 것이 중요하다.

적층 가공은 공급 체인을 단축하, 소싱과 제조, 유통 사이의 갭(공백)을 없앤다. 일부 경우, 고객이 공동 생산자가 되기도 한다. 생산 물량이 적을 경우, 그 즉시 필요에 따라 베타 테스트처럼 디자인을 조정하거나 맞춤화 할 수 있다.

3D 프린트는 조립품의 수를 줄인다. 더 복잡한 형태를 단 하나의 조각으로 인쇄할 수 있기 때문이다. 도나디우에 따르면, 덕분에 여러 다양한 조립품을 공급하는 공급자와 조율해야 할 필요성이 줄어들고, 작은 부품 하나 때문에 전체 생산 라인 가동을 중단할 필요성이 없다.

적층 가공 도입의 장애물
그렇지만 모든 것을 다 3D 프린트 할 수는 없다.

3D 디자인 파일이 없을 수도 있기 때문이다. 아직 ‘디지털화’되지 않은 품목이 존재할 수도 있다. 그렇지만 회전률이 낮아 장기간 보관해야 하거나, 더 이상 생산하지 않는 부품 등을 중심으로 일부 부품이라도 3D 프린트로 생산하는 것이 도움이 된다. 이를 위해서는 먼저 스캔을 하고, 모델을 만들어야 한다.

분산형 프린트 자체에도 문제점이 존재한다. 비즈니스 프로세스 아웃소싱을 방해하는 문화적 차이와는 거리가 있다. 적층 가공 장치의 이질성과 관련된 문제점이다. 도나디우는 표준 API가 존재하지 않는 것이 문제라고 말했다.

또 소재와 관련된 문제들도 있다. 적층 가공 소재의 내구성, 적층 가공으로 생산한 부품의 산업 안전 기준 충족 여부 등을 예로 들 수 있다.

적층 가공에 필요한 비용과 원가를 완전히 파악하는 것도 여전히 문제다. 만일 이런 분야에서 아웃소싱을 한다면 어디에서 해야 하는지도 고민 사항이다.

향후 공급 체인 관리에 초래할 영향
미래에는 어떤 변화가 발생할까? 코레 발라이스는 5년 뒤에는 에어버스가 세계 각국의 공항에서 필요한 부품을 즉시 인쇄해 수리에 사용하게 될 수도 있다고 예상했다. 그러나 디자인 파일을 안전하게 전송하고, 인쇄 과정에 방해와 간섭이 없도록 만드는 방법과 관련해 해결할 문제들이 남아 있다.

SEB에 따르면, ‘수리 가능한 제품’ 이니셔티브를 런칭하는 시점에 570만 개의 예비 부품을 보관하고 있었다. 그러나 버베인은 많은 기업들이 인벤토리를 ‘0 상태’로 유지하기를 원한다고 말했다..

또한 (SEB와 불랑제가 시도하고 있는)소비재의 경우, 고객과 가까이 위치한 장소에서의 3D 프리팅 활용이 효과가 있을지 의문이라고 덧붙였다. 코레 발라이스에 따르면, 이와 관련된 이니셔티브의 성공 여부는 제조업체와 소매업체가 아닌 ‘시민 사회’에 달려있다고 덧붙였다. 즉 제조업체가 아닌, 패브-랩이나 유사한 커뮤니티 벤처가 주도할 3D 프리팅 제조 분야이다. editor@itworld.co.kr  



2018.04.25

3D 프린팅 기술의 영향권?··· '물류·제조·유통… 공급망 전부'

Peter Sayer | IDG News Service
프로토타입 개발에 3D 프린트 기술이 활용된 것은 이미 수십 년 전부터다. 그러나 이제는 3D 프린트가 생산 공정에까지 활용되기 시작했다. 직접 3D 프린트 기술을 개발하지 않는 업체도 이제는 공급 체인 관리에 어떤 영향을 미칠지 주시하고 관리해야 한다.

3D 프린트와 다른 적층 가공 프로세스의 차이점
3D 프린트라고 하면 아직도, 녹인 플라스틱 필라멘트를 치약처럼 노즐로 짜내거나 분사해 층으로 구성된 물체를 만들어 굳히는 것을 사람이 많다.

이 방식은 기술적으로 FDM(Fused Deposition Modeling)이라는 이름을 가지고 있다. 그러나 더 넓은 의미의 적층 가공은 ‘가루 금속이나 플라스틱을 섞거나(선택적 레이저 소결 기술), 자외선을 사용해 액체를 응고시켜(SLA 및 CLIP 기술) 층을 만든 후 완성된 물체를 사용하지 않는 가루나 액체에서 분리하는 가공 형태까지 모두 포함한다.

기법에 따라 접근법과 생산할 수 있는 산물의 특징이 크게 다르지만, 그래도 전통적인 제조 기법과 크게 다른 중요한 특징을 알아보자.

- 제조할 수 있는 산물이 특정되어 있지 않다. 이론적으로 비행기 부품을 만든 후 곧장 푸드 믹서를 만들 수 있다. 새로운 금형이나 절삭 공구가 있어야 다른 종류의 물건을 생산할 수 있는 것이 아니다. 적절한 디자인 파일만 있으면 된다.

- 적층 가공이기 때문에 가공 속도가 느리다.

- 다른 제조 기법과 다르게, 물리적이거나 토폴로지 측면의 제약이 많지 않다. 생각할 수 있는 거의 대부분을 ‘프린트’ 할 수 있다.

- 타출이나 주조 같은 전통적인 대량 생산 기법보다 단위 당 생산 원가가 높은 경우가 대부분이다.

이런 차이점은 디자인에서 유지관리까지 제품 수명 주기의 모든 단계에 영향을 미친다.

생산 수명주기 관리에 미치는 영향
적층 가공은 기존 제조 기법보다 디자인이 더 단순할 수도, 반대로 더 복잡할 수도 있다. 거의 대부분의 입체 형상이나 중공 형상을 생산할 수 있다. 생산 방법, 도구의 적합성 여부를 걱정할 필요도 없다. 일부 경우, 부품 등을 정확히 필요한 형태로 만들 수도 있다.

3D 프린트가 업계에 가장 먼저 영향을 미친 분야는 프로토타입 생산이다. 기계를 잘 모르는 디자인 엔지니어도 레이저 프린터로 종이 책자를 인쇄하듯 프로토타입을 생산할 수 있다. 3D 프린트를 대행하는 서비스도 있지만, 최근에는 내부에서 아주 쉽고 간단히 3D 프린트를 할 수 있을 정도로 3D 프린트가 발전했다. IT관점에서 3D프린트 아웃소싱은 전송한 디자인 파일의 보안과 무결성 측면에서 문제의 소지가 있다.

적층 가공은 생산과 관련된 ‘경제성’에 변화를 가져오고 있다. 일반적으로 기존 제조 방식보다 원가가 높고 생산 속도가 느리다. 그러나 원자재가 비싼 부품이나 제품 생산의 경우에는 좀 다르다.

지난 5년 간 이런 '사용 실례’가 대량 표면화됐다. ISG 국제 경영 대학원(ISG International Business School)에서 공급 체인에 대해 강의하고 있는 사브리나 버베인 조교수는 최근 파리에서 개최된 적층 가공 컨퍼런스인 ‘애드 패브(Add Fab)’에서 “항공산업은 소셜 티탄 합금을 소재로 많이 사용하는데, 적층 가공을 통해 더 적은 소재와 폐기물로 더 튼튼한 부품을 만들 수 있다”고 강조했다.

여러 다양한 적층 가공 기법을 사용해 주문 생산을 하는 스컬프테오(Sculpteo)의 경우, 최근 몇 년간 비용이 하락하면서 프로토타입 생산 위주의 서비스가 생산화 단계의 부품이나 물품 생산 서비스로 옮겨가고 있다. 이 회사의 마린 코레 발라이스 임시 CEO는 애드 패브 이벤트에서 현재 40%의 고객들이 생산 부품에 3D 프린트를 사용하고 있다고 말했다. 고객은 원가 절감이나 생산 공정 단계 단축 등 이익이 있다고 판단한 즉시 적층 가공을 도입해 활용한다.

프로토타입 생산의 경우 ‘소요 시간(턴어라운드 타임)’이 절대적으로 중요했다. 반면 생산 부품의 경우 비용과 품질이 중요하다.

제품을 생산해 판매한 후에도 3D 프린트를 활용한다. 더 쉽게 유지보수에 필요한 예비 부품을 생산할 수 있기 때문이다.


프랑스의 두 브랜드, 구체적으로 가전 제품과 조리 기구를 생산하는 SEB와 가전 제품 소매업체인 불랑제(Boulangen)는 필요에 따라 예비 부품을 3D 프린트 할 수 있도록 지원하거나, 3D 프린트해 제공하는 시스템을 도입했다.

불랑제 산하의 Happy3D.fr은 배터리 커버나 손잡이, 노즐 같이 잘 망가지거나, 구하기 힘든 여러 부품을 3D 프린트 할 수 있는 오픈소스 디자인 파일을 제공한다. 과거에는 이런 부품을 교체할 수 없어, 멀쩡한 제품을 폐기 처분해야 하는 경우가 많았다. SEB는 ‘10년 동안(부품 재고 소진 기간) 수리 가능한 제품’이라는 레이블을 부착해 판매하는 제품들을 대상으로 3D 프린트한 예비 부품을 공급하는 서비스를 테스트하고 있다.

공급 체인에 미치는 영향
역시 애드 패브에 발제자로 참석한 독일의 적층 가공 관리 소프트웨어 개발사인 3YourMind의 프랑스 사업 개발 담당 매니저인 알렉산더 도나디우는 “공급 체인과 생산 장소의 거리가 가까워지고, 그 경계가 사라지고 있다. 부품이 필요한 장소 가까이에서 부품을 생산할 수 있다. 디자인 및 제조 관련 데이터만 전송하면 되기 때문”이라고 말했다. 그의 회사는 이런 식의 분산된 생산을 관리하는 도구를 개발해 공급하고 있다.

스컬프테오 역시 마찬가지다. 스컬프테오는 캘리포니아에 3번째 3D 프린트 시설을 오픈하면서, 프랑스 소재 2개 시설을 이미 사용하고 있던 신생창업 회사에 가까운 장소를 입지로 선택했다. 코레 발라이스에 따르면, 자체 개발한 소프트웨어 플랫폼인 패브파일롯(Fabpilot) 덕분에 단위 당 1.50유로라는 낮은 원가로도 부품을 생산할 수 있다.

적층 가공은 부품을 단기간에 생산할 수 있으며, 이 또한 로지스틱스에 변화를 가져오고 있다.

적시 생산(JIT) 인벤토리 관리 기법이 도입된 지는 오래지만, 제대로 적용되지 않는 경우가 많다. 맞춤 생산 부품은 여전히 대량으로 생산, 공급업체가 재고를 보관하고 있다가 고객에게 조금씩 공급하는 경우가 많다.

그러나 코레 발라이스는 이런 관례가 바뀌고 있다고 말한다. 스컬프테오의 경우, 매주 몇 차례에 걸쳐 소량을 주문해 의료 장비나 로봇, 기타 장치에 사용하는 고객이 증가하고 있는 추세이다.

1년을 기준으로 하면 수만 개의 부품에 해당된다. 일반적인 3D 프린트 실례가 아니라고 생각하기 쉽지만, 이는 생산을 위한 대규모 투자를 가능한 늦춰야 하는 (자금이 부족한)신생 창업회사의 요구와 수요에 부합한다. 이들은 계속 적층 가공을 활용할 것이다. 지속적으로 제품을 개선해 생산 및 공급할 수 있는 방식이기 때문이다.

창고 보관을 걱정하고 납기일을 지킬 수 있는 방식이다.

신생 업체는 3D 프린트의 장점을 이해하고 있다. 그러나 코레 발라이스는 대기업들도 이를 이해해 수용하기 원한다. 48시간이면 만들 수 있는 부품 주문에 2달을 소요할 필요가 없다는 의미이다.

그러려면 디자인 파일 저장에서 인쇄한 부품 납품 사이의 비즈니스 프로세스를 능률화 하는 방법을 찾는 것이 중요하다.

적층 가공은 공급 체인을 단축하, 소싱과 제조, 유통 사이의 갭(공백)을 없앤다. 일부 경우, 고객이 공동 생산자가 되기도 한다. 생산 물량이 적을 경우, 그 즉시 필요에 따라 베타 테스트처럼 디자인을 조정하거나 맞춤화 할 수 있다.

3D 프린트는 조립품의 수를 줄인다. 더 복잡한 형태를 단 하나의 조각으로 인쇄할 수 있기 때문이다. 도나디우에 따르면, 덕분에 여러 다양한 조립품을 공급하는 공급자와 조율해야 할 필요성이 줄어들고, 작은 부품 하나 때문에 전체 생산 라인 가동을 중단할 필요성이 없다.

적층 가공 도입의 장애물
그렇지만 모든 것을 다 3D 프린트 할 수는 없다.

3D 디자인 파일이 없을 수도 있기 때문이다. 아직 ‘디지털화’되지 않은 품목이 존재할 수도 있다. 그렇지만 회전률이 낮아 장기간 보관해야 하거나, 더 이상 생산하지 않는 부품 등을 중심으로 일부 부품이라도 3D 프린트로 생산하는 것이 도움이 된다. 이를 위해서는 먼저 스캔을 하고, 모델을 만들어야 한다.

분산형 프린트 자체에도 문제점이 존재한다. 비즈니스 프로세스 아웃소싱을 방해하는 문화적 차이와는 거리가 있다. 적층 가공 장치의 이질성과 관련된 문제점이다. 도나디우는 표준 API가 존재하지 않는 것이 문제라고 말했다.

또 소재와 관련된 문제들도 있다. 적층 가공 소재의 내구성, 적층 가공으로 생산한 부품의 산업 안전 기준 충족 여부 등을 예로 들 수 있다.

적층 가공에 필요한 비용과 원가를 완전히 파악하는 것도 여전히 문제다. 만일 이런 분야에서 아웃소싱을 한다면 어디에서 해야 하는지도 고민 사항이다.

향후 공급 체인 관리에 초래할 영향
미래에는 어떤 변화가 발생할까? 코레 발라이스는 5년 뒤에는 에어버스가 세계 각국의 공항에서 필요한 부품을 즉시 인쇄해 수리에 사용하게 될 수도 있다고 예상했다. 그러나 디자인 파일을 안전하게 전송하고, 인쇄 과정에 방해와 간섭이 없도록 만드는 방법과 관련해 해결할 문제들이 남아 있다.

SEB에 따르면, ‘수리 가능한 제품’ 이니셔티브를 런칭하는 시점에 570만 개의 예비 부품을 보관하고 있었다. 그러나 버베인은 많은 기업들이 인벤토리를 ‘0 상태’로 유지하기를 원한다고 말했다..

또한 (SEB와 불랑제가 시도하고 있는)소비재의 경우, 고객과 가까이 위치한 장소에서의 3D 프리팅 활용이 효과가 있을지 의문이라고 덧붙였다. 코레 발라이스에 따르면, 이와 관련된 이니셔티브의 성공 여부는 제조업체와 소매업체가 아닌 ‘시민 사회’에 달려있다고 덧붙였다. 즉 제조업체가 아닌, 패브-랩이나 유사한 커뮤니티 벤처가 주도할 3D 프리팅 제조 분야이다. editor@itworld.co.kr  

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