이 글은 존 플래너리(John Flannery) GE회장 겸 CEO가 작성하였습니다.
“과거의 설계 엔지니어들은 자신의 설계도대로 공장에서 실제로 제조할 수 있을지를 늘 고민했어야 했습니다. 하지만 이런 제약 조건은 사라졌습니다. 과거라면 너무 미래적인 설계여서 포기할 설계도 이제는 완벽하게 현실화할 수 있습니다. 이제 GE가 추진하려는 것은 (제약 조건에 구애받지 않는) 가장 최적화된 설계를 얻는 것입니다.”
파브리지오 부시(Fabrizio Bussi), GE항공, Catalyst 엔진 적층제조 개발 엔지니어
3D프린팅 기술로 생산되는 GE Catalyst 엔진
파브리지오의 말처럼 적층제조(3D프린팅) 기술은 산업의 파괴적 혁신을 이끌고 있습니다. GE는 적층제조 기술의 잠재력을 확신하고, 이를 전담하는 새로운 사업부인 GE애디티브(GE Additive)를 출범시키는 등 투자를 지속하고 있습니다.
지난 산업 3D프린팅 써밋 행사에서 유력 매체인 패스트 컴퍼니(Fast Company)의 전 편집장인 밥 사피안(Bob Safian)과 심도 있는 이야기를 나누었습니다. 이 행사에는 혁신가, 고객 기업, 과학자 그리고 심지어 나스카(NASCAR) 카레이서인 브래드 케세로우스키(Brad Keselowski) 등 많은 사람들이 참가해 성공 사례를 공유하고 적층제조의 기회에 대한 다양한 논의를 나누었습니다.
적층제조 기술이란?
3D프린팅을 포함하는 적층제조 기술은 설계자에게 새로운 자유도를 부여하여, 더 강력하고, 가벼우면서, 기능이 많은 제품을 더 낮은 비용으로 만들 수 있도록 지원합니다. 3D프린터는 컴퓨터 데이터를 기반으로 직접 부품을 프린팅합니다. 재료를 전자빔이나 레이저로 아주 얇은 층으로 용융한 다음, 층층이 쌓아서 최종의 형상을 만들어 냅니다. 전통적인 제조 방식은 부품을 만들 때 절삭, 기계가공, 성형 등의 기법을 이용하여 재료를 원하는 형상으로 깎아 내면서 만듭니다. 결국 재료의 손실은 피할 수 없습니다. 따라서 새로운 적층제조 공정은 기업의 제조 방식과 비즈니스 방식을 변화시키고 있습니다. 이는 제조 공정의 품질, 효율성 및 성과를 향상시키고 재고 비용을 줄이며 개발 시간을 단축시킵니다.
적층제조 기술은 아직 초기 단계입니다. A.T. Kearney의 연구조사(링크)에 의하면, 현재 전 세계적으로 3D프린팅 기술로 생산하는 부품 비중은 1% 미만 수준이지만, 3D프린팅 시장의 가치는 현재의 88억 달러에서 2021년까지 260억 달러로 3배나 커질 것으로 예측합니다. 또 다른 리서치 기업 SmartTech Markets은 지난 4년 동안 기업들이 3D프린터, 프린팅 소재, 프린팅 소프트웨어, 프린팅 서비스에 133억 달러를 지출한 것으로 추정했으며 향후 10년 동안 3D프린팅 솔루션에만 2,800억 달러 이상이 투자 될 것으로 예측했습니다.
적층제조 기술이 산업을 근본적으로 변화시킬 것을 매우 강하게 확신합니다. 항공우주, 의료, 자동차, 에너지 등 여러 분야의 고객들에게 높은 생산성과 더 나은 성과를 제공 할 것입니다. 그러나 모든 변혁과 마찬가지로, 변화는 시간과 인내가 필요하며, 익숙함에서 벗어나 새로운 도전을 해야 합니다.
2018년 초 GE는 <글로벌 혁신지표> 설문 조사(링크)를 실시하여 혁신, 기술 그리고 미래 산업을 주도하는 분야에 관해 전세계 2,000명 이상의 주요 기업 임원들에게 물었습니다. 이 조사에서 적층제조 기술에 관한 명확한 메시지를 확인할 수 있었습니다: 기업들은 적층제조에 많은 기대를 하고 있으며, 변화의 전망은 압도적입니다.
주요 내용:
- 응답자의 63%는 적층제조 기술이 긍정적인 영향을 미칠 것이라고 답변
- 응답자의 91%는 적층제조가 창의성을 증가시킬 것이라고 답변
- 응답자의 89%는 상품을 더 빨리 출시 할 수 있도록 도울 것이라고 답변
반면,
- 응답자의 53%는 적층제조 기술이 아직 충분한 잠재력을 달성하지 못했고, 더 많은 교육과 확신이 필요하다고 답변
- 응답자의 14%만이 3D 프린팅 기술이 이미 사업에 영향을 줬다고 답변
적층제조 기술에 대한 밝은 전망과 실제 이 기술의 확산 사이에는 아직 현실적으로 격차가 존재합니다. 하지만 아직 적층제조 트렌드에 적극적으로 뛰어들지 않고 있는 비즈니스 리더, 고객, 혁신가, 학생 분들께 드리고 싶은 말이 있습니다.
‘(GE와 같은) 126년된 기업이 할 수 있다면, 여러분도 할 수 있습니다.’
GE의 여러 사업부와 GE글로벌리서치센터는 이미 적층제조 기술의 장점을 확인했습니다. 두 가지 예를 들어보겠습니다.
GE항공 Catalyst 엔진 모습
첫째, 항공산업입니다. 터보프롭 항공기를 위한 GE항공의 새로운 Catalyst 엔진은 3D프린팅 기술을 활용하여 855개의 개별 부품을 단 12개로 줄였습니다. 엔진의 1/3이상을 3D프린터로 인쇄했습니다. 3D프린팅을 이용한 새로운 엔진 설계 덕분에 연료 소모를 20% 감소시켰고, 동급의 다른 엔진에 비해 10% 더 많은 출력을 제공합니다.
3D 프린팅 기술로 제작된 HA터빈 연료노즐 모습
두 번째, GE파워는 HA터빈에 장착되는 연료 노즐을 새롭게 개발하고 테스트할 때 적용했습니다. GE는 적층제조 기술로 제작된 부품을 9HA의 연소시스템에 적용했습니다. 새로운 기하학적 형상을 가진 부품 덕분에 연료와 공기의 예혼합 성능이 향상되었고, 효율을 높일 수 있었습니다. 그 결과 9HA.02 터빈은 업계 최초로 64%의 효율을 달성(링크)했으며, 이미 기네스 신기록으로 등재된 GE가 기존에 달성한 세계 최고 효율인 63%를 뛰어 넘었습니다. 단 1% 증가가 작아 보일 수 있겠지만, 가스발전소의 경우 이런 성능 향상이라면 수명주기 동안 연료 비용을 수백만 달러 절감할 수 있습니다. 3D프린팅 부품을 활용한 최초의 HA 가스터빈은 말레이시아의 발전소에 설치될 예정입니다.
물론 GE 스스로 적층제조 시설을 구축하고 GE 내부에서 기술을 구현하는 것만으로는 충분하지 않다는 것을 잘 이해하고 있습니다. 고객들과 함께 이런 변화의 여정을 떠나야 합니다.
그래서 GE애디티브(GE Additive) 사업부를 발족시켜, 고객 기업들에게 적층제조 기계, 재료, 컨설팅 서비스를 제공하는 것입니다. 또 독일 뮌헨과 미국 피츠버그에 고객체험센터(CEC, Customer Experience Center)를 개소하여 고객에게 적층제조 기술 분야를 더 효과적으로 지원할 수 있게 되었습니다.
고객체험센터에서 GE는 10년 이상의 축적한 전문 지식과 관련 산업 경험을 바탕으로 고객이 자신의 비즈니스에 적층제조 기술을 도입하는 방법과 어떤 분야에 적용하는 것이 최적인지를 결정할 수 있도록 지원합니다. 고객은 고객체험센터에서 기술 교육을 받고, 협업으로 제품 포트폴리오를 재설계 할 수 있으며, 제품에 적합한 적층제조용 재료를 선택하는 방법을 배우며, 적층제조의 전반적인 운영 체계를 구축하는 데 도움을 받을 수 있습니다.
미국 피츠버그 고객체험센터(CEC)의 DLDM 3D프린터 모습
이미 실제 성과를 거두는 고객들이 있습니다.
이미지: stryker.com
예를 들어, GE애디티브 장비를 사용하는 의료기술 기업인 스트라이커(Stryker, 링크)는 실제 뼈 성장을 보형물로 촉진시키는 독특한 표면을 가진 티타늄 의료 임플란트를 생산합니다. 그 표면은 3D프린팅 기술로만 제조할 수 있습니다. 스트라이커는 이미 수십만 개의 티타늄 보형물을 의사들에게 제공하여 질병에 걸린 사람들의 삶을 개선했습니다.
이미지: concept-laser.de
또 하나의 모범 사례로는 GE의 적층제조 기계를 사용하여 우주항공용 금속 마이크로 안테나 제품을 생산하는 Optisys(링크)가 있습니다. 차세대 고주파 안테나는 적층제조 방식으로 제작되어, 어떤 안테나는 부품 수를 100개에서 단 1개로 줄이는 동시에 제품 무게를 95% 줄였습니다. 또한 생산 리드 타임을 11개월에서 불과 2개월로 단축했습니다. 생산 비용을 엄청나게 절감한 것입니다.
스트라이커(Stryker)의 글로벌 공급망 담당 존 할러(John Haller) 부사장은 “설계자가 제약 조건 없이 창의적으로 생각할 수 있다면, 적층제조 기술은 그 잠재력을 제대로 보여줄 것입니다.”라고 설명합니다.
