금속 3D프린팅 기술이 등장한 지 약 30여년. 최근 들어 3D프린팅을 활용한 분야가 넓어지고 있지만, 여전히 전통 제조 기반 산업계에서 일반화되진 못했다. 그동안 금속 3D프린터의 단점으로 꼽히던 '후공정 단계'가 걸림돌로 작용해 왔던 탓이다.

그렇다면 이같은 번거로움이 해결된다면 어떨까. 3D프린터 업체 매직코어를 이끌고 있는 임덕균 대표는 3D프린터 기반 금형 주조 제작 방식을 통해 생산 효율을 극대화, 제품 양산 시대를 열 수 있을 것이란 게 그의 설명이다.

임 대표는 "메탈 3D프린터는 금속 분말과 열원을 가지고 작업하니까 제품의 결함을 전제할 수밖에 없다. 생산 효율이 나오지 않는 것도 이같은 이유"라며 "제품을 만들어 낸 후 열처리 또는 다듬는 후공정 작업을 거쳐야하는 번거로움이 단점으로 꼽혀왔다"고 말했다.

이어 그는 "최근 전자부품 관련 수요가 급증하면서 국내 금형 시장이 빠른 속도로 성장 중이다. 전통 주조 방식인 금형을 3D프린터와 결합해 기존 금속 프린팅 제작방식의 결점을 보완했다"고 덧붙였다.

물론 기존 금형 제작 방식(CNC 등) 에도 한계는 있다. 건드릴로 뚫어 직선 형태로 냉각 채널이 직선으로 이뤄져 있는 탓에 전체 냉각 시간이 길고, 제품의 틀어짐 현상이 발생했다. 기존 사출 금형의 사이클 타임 비율 중 60% 가량은 열을 식히는 냉각 시간에 할애된다. 생산효율성이 저조할 수밖에 없는 이유다. 

3D 프린터는 이같은 문제를 극복하는 해법을 제공했다. CNC 방식 대비 '형상의 자유도' 부분에서 유리하다는 점을 활용해 직선 가공이 아닌, 곡선형 가공이 가능토록 한다. 매직코어가 내세우는 '형상 적응형 냉각 채널(Conformal Cooling Channel)'은 기존의 제한된 냉각 채널로 인한 긴 성형 시간과 고온 공정 특성으로 발생할 수 있는 불량을 비약적으로 줄여준다. 금속 적층 기술을 활용해 금형 내부에 고효율 냉각 채널을 자유롭게 생성해 제품의 변형 및 수축을 감소시켜 품질 향상 효과를 불러온다. 

임 대표는 "금형의 생산성은 냉각 효율에 좌우되는데, 기존 방식은 '직선 가공'만 가능해 전체 공정 중 약 60~70%가 냉각 시간에 사용됐다"면서 "반면 형상 적응형 냉각수관을 배치할 경우 냉각효율이 50%가량 증가한다. 싸이클 타임도 40% 가량이 단축된다. 결과적으로 보면 기존 싸이클타임이 약 109초 수준이었으나, 스마트 금형 기술을 적용시 55초 가량으로 줄어든다"고 설명했다.

스마트 금형 솔루션의 최대 장점은 다양한 제품에 적용이 가능하다는 것이다. 가전제품을 비롯해 자동체 외장제(A필러, 방열판), 항공 부품 등 영역이 무궁무진하다. 

임 대표는 "실제 제품 크기의 결과물을 저렴한 비용으로 빠르게 생산이 가능하다. 최근 협력 중인 가전 업체도 실 제품에 활용할 계획인 것으로 알고 있다"며 "이제 3D프린터가 단순 제품 개발을 위한 테스트용으로 활용되는 걸 넘어, 양산화 단계에 들어섰다고 볼 수 있다"고 강조했다.

현재 매직코어의 주력 3D프린터는 'SLS 샌드 캐스팅 3DP(모델명:SS600G)'다. 매직코어는 이를 활용해 제품 캐드(CAD)를 생산, 고객사에 납품하는 식으로 수익을 올리는 방식이다. 그동안 매직코어는 관련 시장에 대한 진입장벽이 높은 탓에 뚜렷한 매출이 발생하지 못했다. 다만 지속적인 기술 연구개발(R&D)를 통해 신규 고객사를 발굴, 수익 포트폴리오 구축에 힘 써 왔다. 

매직코어는 올해 국내 가전업체와 합작법인 설립에 나설 예정이다. 이를 통해 스마트 금형 주조 사업 확장에 본격 나서겠단 계획이다. 투자 규모는 정해진 바 없으나 향후 추가적인 프린터 설비 자산 매입 계획을 고려할 경우, 최소 수백억원대가 될 것으로 추정된다.

임 대표는 "연내 합작법인(법인명 '직지') 설립을 추진 중"이라며 "현재 보유한 설비기기 외에도 추가적인 설비 구축에 나설 계획이다. 샌드 캐스팅 3DP의 경우 대당 7억원에 달하는데, 올해 20대정도까지 끌어올리는 게 목표"라고 말했다. 그러면서 "금형 시장이 지속 성장 추세를 이어갈 것으로 예상되는 만큼, 향후 3DP를 활용해 다양한 산업군에 진출할 것"이라고 덧붙였다.