보고서 정보
주관연구기관 |
(주)이에이스 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-12 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
중소기업청 Small and Medium Business Administration |
등록번호 |
TRKO201500011734 |
과제고유번호 |
1425091736 |
사업명 |
중소기업R&D기획지원사업 |
DB 구축일자 |
2015-07-25
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키워드 |
고효율.저가.소형.고속.3D프린터.DLP.FDM.
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초록
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□ 신청과제의 내용
신청기술은 고정밀 소형 DLP(Digital Light Processing) 융합 3D프린터에 관한 것이다.
신청기술의 핵심은 수백만 개의 초미세 거울로 구성된 광학 반도체인 DMD(Digital Micro Mirror Device) 칩이 전기적 신호에 따라 초당 5000회까지 독립적으로 이동과 일정각도로 틀어짐으로써 원하는 마스크 영역의 광경화 수지 재료에 고해상도의 가시광선(백색광)을 투사, 광중합반응을 유도하여 최상의 표면조도를 요구하는 초정밀 제품을 형상과 수량에 상관없이 고객 맞춤형으로 자유롭
□ 신청과제의 내용
신청기술은 고정밀 소형 DLP(Digital Light Processing) 융합 3D프린터에 관한 것이다.
신청기술의 핵심은 수백만 개의 초미세 거울로 구성된 광학 반도체인 DMD(Digital Micro Mirror Device) 칩이 전기적 신호에 따라 초당 5000회까지 독립적으로 이동과 일정각도로 틀어짐으로써 원하는 마스크 영역의 광경화 수지 재료에 고해상도의 가시광선(백색광)을 투사, 광중합반응을 유도하여 최상의 표면조도를 요구하는 초정밀 제품을 형상과 수량에 상관없이 고객 맞춤형으로 자유롭게 인쇄 가능한 기술이다.
□ 평가결과
1. 기술분석 및 기술성 평가결과
본 기술은 일반적으로 사용되는 기존 DLP 3D프린터의 정밀도와, 처리시간, 가격 등을 개선시킨 개량 기술로, 조형방식에 있어 DLP를 기반으로 FDM의 장점을 융합하고, 축 구동방식에 있어 새로운 X,Y,Z 3축 구동 방식 구현, 프린팅 소재에 있어 광경화성수지(액상)/필라멘트(고상) 겸용, 하부 금형틀을 사용하여 제품성형을 손쉽게 하기 위한 수지 도포장치의 추가, 목형공정 없이 제품화가 가능 등의 차별화 요소를 가지고 있어 개발 상품화 시 제품 경쟁력이 기대된다.
국내외에서 소수의 업체들이 관련기술을 보유하고 있어서 3D 프린터 분야에서 초기단계 기술로 첨단기술에 속한다. 현재 고해상도 구현으로 최상의 표면 조도를 요구하는 보석, 정밀 캐릭터, 정밀부품 및 제품, 의료 분야 등에 사용되는 DLP 방식 3D 프린터의 국산화가 시급히 요구되고 있어, 평가 기술인 DLP 3D 융합 프린터의 개발은 최근의 기술 및 산업동향과 부합되는 기술이자 해당 기술 또는 산업분야에서 우위를 보일 수 있는 기술로, 기술 수준은 양호한 것으로 판단된다.
비록 DLP 3D프린터 기술은 미국(Stratasys, Eden500V)과 독일(Envisiontec)만 이 원천기술을 가지고 있으며, 캐리마(한국), 엔비전텍(Envisiontech, 독일), DWS(이탈리아) 등 일부 기업만이 상업화 하였지만, 동 기술이 최신 기술로의 발전 방향의 선상에 있으며, 시제품 개발 완료 후, 정밀부품 및 제품, 의료 분야 등 고부가가치의 3D 프린팅 서비스가 가능하고, 동사가 기존에 FDM 방식의 3D 프린터 개발 사업화에 성공한 경험이 있으므로 전반적으로 무난한 수준에 있다.
3D 프린터는 미국 기준으로 성장기 초기의 기술로 DLP 방식 3D프린터는 아직 도입기 상태의 기술로 판단되고 상용화를 위한 많은 과정이 현존하는 면에서 기술성에서 수명주기의 점수는 다소 낮게 평가된다.
기존 DLP 3D프린터 기술을 가진 회사들과는 달리 Full HD(1920×1080)의 DLP 프로젝터를 이용하여 높은 XY해상도를 구현하고, 적층속도를 향상시켰으며, 적층두께를 최소단위로 구현하고, UV경화기술을 접목하여 경화시간을 단축할 것이며, DLP에 FDM 방식을 융합하여 신속 정확하고 저렴한 가격의 제품을 생산할 수 있는 기술 및 고해상도를 구현하고, 적층속도를 향상시키고, 적층두께를 최소단위로 구현하고 소음이 거의 없고 경화시간이 단축된 경량의 DLP 융합 3D프린터 기술이라는 점에서 기술성이 높은 편으로 판단된다.
2. 기술개발 전략
기술확보전략 측면에서 기술계통도와 평가지표를 통해 17개 세부요소기술 중 ① 프린터 설계 기술, ② 기구부 제작 기술 ③ 소프트웨어 기술 ④ 소재 기술을 핵심요소기술로 선정하였다.
기술소싱전략 측면에서 기술매력도와 내부기술역량을 중심으로 핵심요소기술을 평가한 결과, 프린터 설계 기술(T1), 기구부 제작 기술(T2), 소재 기술(T4)은 내부개발을 통하여 기술역량을 지속적으로 확대해 나가는 것이 바람직하다. 소프트웨어 기술(T3)의 경우, 현 상황에서는 내부 역량이 부족하므로 외부 기술보유 업체와의 기술교류 협약(MOU), 공동개발(joint venture), 컨소시엄(consortium) 형태의 공동연구개발 전략을 통하여 수요기술을 개발하고, 향후 기술역량이 축적되면 자체 개발의 형태로 나아가는 것이 바람직할 것이고, 프린터 설계 기술(T1)은 기술매력도 측면에서 향후 지속적인 기술활용도가 낮은 것으로 평가되었고, 기술전략상 자체 개발도 가능하나 자원 집중을 통한 핵심기술역량 보유 측면에서 현 상황에서는 T2와 T4에 대한 기술역량을 확대하고 T3는 위탁개발을 통한 기술 획득 방안을 고려하는 것도 바람직할 것으로 방향이 제시되었다.
개발인프라 구축전략 측면에서 기술과 기능 중심의 연구조직 구성방안이 제시되었으며 그 외 생산 프로세스별 필요설비와 지적자산 확보 전략이 제시되었다. 마지막으로 주요 기술 개발을 위한 상세 일정, 추진체계 및 소요자원계획이 상세히 제시되었다.
3. 시장분석 및 경제성평가 결과
3D 프린터와 같은 신 제조기술은 소품종 대량 생산시대에서 다품종 소량생산, 맞춤형 제품 생산으로 제조방식뿐 아니라 공장 모습도 바꿔놓을 새로운 제조 혁명으로 각광을 받고 있다. 3D 프린터에 의하여 크게 영향을 받을 산업은 의료보건사업, 항공 및 자동차 산업, 식료품산업, 군사산업, 주얼리(Jewelry)산업, 장난감(Toys)산업, 건설산업 등이다.
현재 3D 프린터는 기술 기대의 정점에 위치하고 있고, 실제 기술능력보다 과도한 관심이 집중 되어 장비산업규모(‘12년 $10억)에 비하여 참여 업체 수(100여 개)가 과도하게 많은 경쟁상황이다. 성급한 진입에 따른 상용화 실패 시 시장의 기대가 급감할 가능성이 있으며, 제품, 서비스 상용화에 실패하는 기업은 시장으로부터의 퇴출이 불가피할 것이다.
현재 미국의 쓰리디시스템즈(3D Systems)와 스트라타시스(Stratasys)가 3D프린터 세계 시장의 70% 이상을 점유하고 있는 양강 체제이며 2012년 Stratasys는 이스라엘의 Objet(시장 점유율 15%)를 인수하였으며 3D Systems도 미국의 Z Corporation(11%)을 인수하는 등 적극적인 M&A를 통해 각각 미국의 Stratasys와 3D Systems는 세계 시장의 53%와 22%를 점유하며 선두 기업을 형성하고 있다. 최근 일반 프린터의 글로벌 Player인 HP도 3D 프린터 진출을 발표하였다.
국내 3D 프린터 시장은 국내 3D프린터 업체는 약 30개 기업이나, 외국제품이 대부분 장악하고 있으며, 일정 퍼센트 판매하고 있는 회사들은 2011년 DLP3D 프린터 양산체제를 구축한 캐리마와 2013년 저가 FDM 방식 데스크탑 제품을 출시한 로킷의 두 회사이다. 최근 TPC, 하이비전시스템드가 양산체제를 갖추고 시장에 진입하였으며, 3D Systems사와 공급계약을 체결한 신도리코가 큐브시리즈를 국내 공급 시작하고, 시바는 쥬얼리산업에 목표시장을 두고 DLP3D 프린터를 개발하여 최근 시장에 진입하였고, 캐리마는 메탈 3D프린터와 Full color 3D프린터 신제품을 출시하였고, 큐브그램은 3D프린터용 3D 엔터테인먼트 Contents 비즈니스를 시작하였고, 쓰리디아이템즈는 3D 프린팅을 이용한 맞춤형 소비재 제조 비즈니스를 시작하였다.
평가대상기업은 현재 초기 기술 단계인 DLP 3D 프린터 기술에서 ⓵ 소재의 다양성, ⓶ 정밀도, ⓷ 속도의 개선이 필요하며, 평가 대상 기업은 이러한 기술 이슈를 해결하고, 3D 프린팅 서비스 중 고부가가치를 가지는 의료 분야 중 치과 치아 교정기 및 보청기 시장에 진입하려 하고 있고, 더불어 Silicon계열, Polyurethane의 국산화를 중점으로 한 3D 프린팅 소재 산업으로 진입하고, 바이오 3D프린터 및 광경화성 스캐폴드 재료 또한 개발의 대상이다. 이러한 시장 진입 전략으로 초기 매출달성에 유리할 것으로 보인다. DLP 융합 3D 프린터 장비, 의료분야 고부가가치 3D 프린팅 서비스, 3D 프린팅 소재의 기술 사업화를 복합적으로 추진하므로 평가대상기술의 시장 범위는 비교적 넓다고 할 수 있다.
평가대상기술의 수익성을 살펴보면, 개발완료 후 향후 5년간의 주요 수익성 분석 지표는 다음과 같이 산출되며, NPV, ROI, IRR이 기준값을 상회하고 있어 수익성이 양호한 것으로 분석된다.
평가대상기술을 사업화하는 경우 2017년부터 2021년에 걸쳐 총 생산유발효과는 약 377,177백만 원, 부가가치유발효과는 116,354백만 원으로, 경제적 파급효과는 IT 분야(기타사업서비스)를 기준으로 아주 높은 수준으로 평가된다.
4. 사업화 전략
신청기술은 DLP를 기반으로 FDM의 장점을 융합한 기술로 새로운 X,Y,Z 3축 구동 방식 구현, 프린팅소재에 있어 광경화성수지(액상)/필라멘트(고상) 겸용, 하부 금형틀을 사용하여 제품성형을 손쉽게 하기 위한 수지 도포장치의 추가, 목형공정 없이 제품화가 가능 등의 차별화 요소를 가지고 있어 동사의 제품 경쟁력이 경쟁사 대비 우수한 것으로 보인다. 반면, 동 과제가 개발되는 2년후에는 다수의 업체가 동 분야 시장에 참여할 것으로 예상되고, 기존 글로벌 3D 프린터 Palyer도 신제품을 출시할 것으로 생각되는 바, 동사는 후발업체로, 이는 경쟁력 약화로 작용할 가능성이 높다. 특히, 미국 Stratasys사와 독일 Envisiontec사가 DLP 원천 특허기술을 보유한 글로벌 회사로 동사 경쟁력이 약화될 가능성이 높을 것으로 사료된다.
이에 따라 자원확보, 수요처 발굴 및 마케팅에 치밀한 전략을 수립할 필요가 있다. 특히, 과제 종료 후 성공적인 시장 진출 및 원활한 제품의 판매를 위해서는 시장 개발 단계, 시장 성숙 단계, 안정 성장 단계 등 각 사업화 단계 및 해당시장의 특징을 고려한 판매 전략의 수립이 필요할 것으로 판단된다.
한편, 사업화 성공을 위해서는 자금운용 방안이 무엇보다도 중요한데, 현재 진행 중인 사업을 통한 수익과 본 과제를 수행할 경우에는 큰 무리가 없는 것으로 보이나 제품화 일정이 지연될 경우를 대비하여 추가적인 자금조달 경로도 고려하여야 할 것이다.
5. 결론
사업주체는 동 기술의 개발에 있어서 1차년도, 2차년도 각각 240백만 원, 총 480백만 원의 투자계획을 가지고 있으며, 구체적으로 연간 인건비 42백만 원, 직접비로 1억 3,440만 원, 간접비로는 364만 원, 위탁연구 개발비로 6,000만 원이 소요되는 계획을 가지고 있다. 투자 재원의 조달은 총 투자금액의 41% 가량인 2억 원을 동사의 자체 부담으로, 나머지 59% 가량을 투자 유치로 조달할 것을 계획하고 있다.
해당 과제는 표준화된 완제품을 제조하는 기술로, 보유기술역량과 제품-기술속성에 비추어 단독개발이 가능한 과제이다. 핵심 기술별 소싱전략에서 제시한 바와 같이 ‘소프트웨어 기술' 등 일부기술은 보유기술역량 상 외부와의 공동 또는 위탁개발도 권장된다. 단, 기업의 전략적 선택에 따라 기술개발기간 동안의 기업자원 추가확보 및 투입을 통하여 단독개발도 가능할 것으로 판단하고 있다.
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