Interviewee
즈비 포이어(Zvi Feuer) CEO, 지멘스 인더스트리 소프트웨어(右로부터)
아론 프란켈(Aaron Frankel) 이사, 지멘스 PLM
안드레아스 사르(Andreas Saar) 부사장, 지멘스 PLM 소프트웨어


8월말, 지멘스 PLM과 지멘스 디지털 팩토리 그룹이 보스턴 메리어트 롱와프(Boston Marriott Long Wharf)에서 ‘Siemens Industry Analyst Conference 2018, SIAC)를 개최했다. 지멘스는 자동차 등 고객사 제품의 성능 향상, 개발 주기 혁신에 있어 적층제조가 확실한 결과를 제공하기 때문에 이의 산업화에 글로벌 리더로 나서고 있다. 지멘스의 주요 간부와 이야기를 나눴다.



Q. SIAC에서 발표된 많은 적층제조 사례가 주로 유체와 공기역학에 관한 것이었습니다. 지멘스는 자동차 분야의 어떤 부품이나 요소가 가장 빠른 시일 내에 대량생산될 것으로 보고 있고, 또 그렇게 되길 바랍니까?
A. 이에 대해 말해도 되는 것인지 모르겠습니다. 다만 이렇게 말씀 드리겠습니다.
플라스틱 쪽을 보면, 유체역학을 최적화할 수 있는지, 공기역학을 최적화할 수 있는지를 집중적으로 들여다봅니다. 그럼 답을 알 수 있을 것입니다. 주로 에어컨 시스템과 난방, 열 교환기 등과 같은 것입니다. 열 분석과 유동 분석, 공기, 유체 간 조합에서 우리가 보여 드린 도구를 활용해 설계를 최적화할 수 있습니다. 자동차 분야에서 아마도 이런 쪽을 가장 먼저 들여다보게 되지 않을까 생각합니다.

부품을 많이 결합하는 것에 대해서도 생각합니다. 즉각적인 장점으로 작용하기 때문에 여기에 주로 집중합니다. 10개의 부품이 있고 이것을 한 번에 프린트하면 조립라인을 돌릴 필요가 없게 됩니다. 공급업체도 10곳이나 필요하지 않게 됩니다. 한데 통합하면 더욱 간단해집니다. 아마도 다들 이런 부분을 예의주시하고 있을 것입니다.

말씀드리기 조금 까다로운 다른 흥미로운 부분들도 있는데, 몇 가지 예를 들 수 있습니다. 자동차 분야에서 큰 관심이 나타나고 있는 부분은 제품 맞춤화입니다. 자동차 제조사들이 OEM 수준에서 다양한 옵션을 제공해 맞춤화된 요소를 추가하는 것을 말합니다. 스타일을 제각각으로 만드는 것입니다. 이 부분은 애프터마켓에도 큰 기회를 가져다 줄 것이라고 생각됩니다. 대량생산이 아닌, 다품종 맞춤형 소량 생산으로 나아가는 것입니다. 자동차 분야에서 지금 이러한 추세가 관측됩니다.



전기차서 활발

Q. 제네러티브 설계와 적층제조가 미래 자동차 산업에 어떤 역할을 할까요?
A. 지난 몇 년 간 인포테인먼트와 온보드 컴퓨팅으로 차량 중량이 늘어났기 때문에 미래 자동차 산업은 경량화를 필요로 합니다. 또 배터리를 탑재하면 무게가 더 늘어날 것입니다. 경량화를 위해 일부 구성요소를 재설계해야 하는데, 이는 전체 프로세스에 영향을 주게 되므로 적층제조와 그 외 기술이 필요합니다. 새로운 재료를 사용하게 되는데, 복합재일 수도 있고, 플라스틱일 수도 있습니다. 플라스틱과 경금속을 혼합하는 등 방법은 여러 가지 일 것입니다.

이는 적층제조와 자동차에 엄청난 기회입니다. 경량화도 그렇고, 이산화탄소 배출량 감축 규제를 준수하는 데에도 큰 역할을 합니다. 유럽의 경우 규제 강도가 특히 강해지고 있어서 앞으로 차량 제조사들은 사실상 하이브리드 카 아니면 100% 배터리 구동 차량만 선보일 수밖에 없습니다.

전기차가 되면 차량 운행 중 배터리 과열을 방지하고 열을 관리하기 위한 엔지니어링 작업이 많아질 것입니다. 여기서 제너러티브 엔지니어링은 설계자와 엔지니어들이 열 관리와 차량 내 열 흐름을 다양한 방법으로 시도해 볼 수 있는 방법을 제공해 차량 성능을 확장하는데 큰 도움이 됩니다.

Q. 부가티의 리어 스포일러 혁신 사례가 소개됐습니다만, 이 경우는 생산량 자체가 매우 낮은 수퍼카의 예입니다. 적층제조의 대량생산 제조 요건은 실현됐습니까?
A. 부가티가 소량 생산되는 건 수퍼카이기 때문입니다. 어쨌든 부가티가 꼬리 부분에서 엔지니어링 성공을 이룬 건 분명합니다. 그리고 점점 더 많은 업체들이 적층제조를 사용해 반복적인 방식으로 고품질 부품을 생산하고 있습니다. 앞으로 이런 추세가 더욱 강화될텐데, 이는 불필요한 조립작업을 없애 작업현장 내 시간 효율을 크게 개선시킬 수 있기 때문입니다. 실제로 조립 라인을 돌리지 않아도 몇 가지 부품을 테스트해 프린트해 볼 수 있습니다.

자동차 산업은 어느 정도 적층제조를 도입했습니다. 그러나 아직은 초기 단계입니다. BMW나 다임러와 같이 그 수준이 조금 더 진행된 업체들도 있습니다. 이런 기업이나 극 초기 단계인 기업들 모두 프린팅 기계를 갖고 있고, 이를 사용해 프로토타이핑을 하고, 팀을 구축하고 재료 속성을 파악하면서 가장 우수한 방식을 찾아 실질적인 생산에 활용할 방안을 강구하고 있습니다. 특히 전기차 부문에서 적층제조의 활용이 활발한데, 금속과 플라스틱, 세라믹, 복합재 등 다양한 재료가 사용되기 때문입니다.



급증하는 금속 프린팅

Q. 어떻게 대규모 3D 프린팅을 실현할 것이며, 그 가치는 무엇입니까?
A. 3D 프린팅은 30년 전 플라스틱에 기반한 SLA를 칭하는 새로운 용어입니다. 20년 전에는 금속 부문에서도 3D 프린팅이 시작됐습니다. 2000년대 말 최초의 특허가 풀렸습니다. 당시 초점은 소재에 있었고, 생산에 사용할 수 있는 형태의 재료가 없었습니다. 또한 대규모 사용을 가로 막는 여러 특허들이 많았습니다. 그러나 6~7년 전 대다수의 특허가 소멸됐습니다.

또 스트라타시스(Stratasys)의 FDM 특허로 업계에 이 기술 사용에 대한 과장된 기대가 생기기도 했습니다. 소규모 프린터, 심지어 소비자들이 집에서 할 수 있는 3D 프린터까지 나왔습니다. 그러나 이때부터 본격적인 발전이 시작됐다고 볼 수 있습니다. 기업뿐만 아니라 정부 측 사용도 활발해졌습니다. 새로운 소재와 공정 연구도 이뤄졌습니다. 그러면서 채택 움직임이 불고, 공정이 성숙 단계에 이르는 움직임이 나타난 것입니다.

적층제조를 생산에 사용하는 것은 비교적 새로운 움직임입니다. 아직은 설계 툴로 사용되는 사례가 가장 많습니다. 그러나 이제 본격적으로 이 기술을 활용할 날이 오고 있습니다. 설계에만 그치는 것이 아니라 프로토타입을 제작하는 등 최적화를 통해 더 나은 성능을 보이는 툴을 만들어 나가고 있기 때문입니다. 부가티의 사례는 몇 년 전만 해도 할 수 없었던 것입니다.

또 요즘은 금속 소재를 활용한 적층제조가 새로운 동력이 되는 추세입니다. 금속 사용이 최근 두 배로 늘었고, 2018년에는 거의 세 배 늘었다고 합니다. 이 말은 더 많은 생산 프린터, 산업용이든 소규모이든, 구매가 이뤄져 생산 프로토타이핑과 생산 부품에 사용되고 있다는 뜻입니다.

우리가 집계한 바에 따르면 중국에서만 3D 프린팅 연구에 10억 달러를 쓴 것으로 나타났습니다. 독일과 미국이 가장 활발한 움직임을 보이고 있습니다. 소재를 최적화하고 신소재를 개발하기 위한 차원뿐만 아니라 공정을 최적화해 성능을 여러 면에서 향상시키기 위한 다양한 노력이 이뤄졌습니다. 그 과정에서 속도는 개선될 것이고, 더욱 정확한 프린팅도 구현될 것입니다.

생산의 민주화도 이뤄지고 있습니다. 인터넷 연결이 일상화되어 스페어 부품을 만들고 싶으면, 사용 지점과 매우 가까이서 이를 제공하고 싶으면, 적층제조를 활용하는 것이 가장 좋은 방법입니다. 다소 느리긴 하지만 새로운 상용, 산업용 부품 프린팅에 대한 기회와 수요를 촉진하는 새로운 비즈니스 모델도 있습니다. 또 하나 엄청난 진전을 보이는 분야는 소재 연구 쪽입니다. 현재는 22종의 소재를 사용할 수 있는 것으로 아는데, 한 달 주기로 소재 풀에 새로운 소재가 등록되고 있습니다.



Q. 플라스틱과 금속 소재를 비교해 본다면 플라스틱 쪽이 제조하기 쉽겠죠?
A. 물론 그렇습니다. 금속 공정은 경화시키는 과정이 상당히 복잡하고, 그에 따르는 문제도 많습니다. 후처리 공정도 금속이 훨씬 복잡합니다. 반면 플라스틱은, 어떤 플라스틱이냐에 따라 HP 프린터와 같이 거의 원형과 같은 모습을 얻을 수 있습니다. 기본적으로 금속에 비해 플라스틱이 훨씬 간단합니다.
10배의 개발 속도

Q. 적층제조 부문에서 지멘스의 활약이 독보입니다만.
A. 적층제조를 산업화하려는 기업은 지멘스만이 아닙니다. 다른 여러 기업들도 이에 함께 하고 있습니다. GE도 그렇고 오토데스크도 그렇습니다. 우리가 이를 하는 이유는 제품 성능을 개선할 수 있는 기회가 있기 때문이고, 적층제조를 활용해 고객이 만들고자 하는 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 방향으로 혁신하고 개발할 수 있기 때문입니다. 물론 이를 위해서는 돈이 듭니다. 이 기술을 대규모로 도입하는데 걸림돌이 되는 주요 요인 중 하나가 바로 비용입니다. 고비용의 이유는 사용할 수 있는 소재가 특정 애플리케이션용으로 엔지니어링되고 고급 용도가 대부분이기 때문입니다. 이러한 소재는 항공우주 분야에서 주로 사용됩니다.

자동차 산업에서는 소재 업체들과 기계 업체들이 조금 더 낮은 비용의 소재가 개발돼야 애플리케이션 확대가 가능하다고 말합니다. 그러나 기업들이 설계 컨셉을 탐색하기 위해 산업용 소프트웨어를 활용하는 일이 많아지면서 적층제조에 설계 컨셉을 적용하는 일이 많아졌고, 이런 과정에서 소재 비용이 점차 하락하며 적층제조 채택이 가속화되고 있습니다.

적층제조는 혁신을 이끕니다. 적층제조를 사용하면 혁신 주기를 10배 단축할 수 있습니다. 3년 전, 이 자리에서 로켓 연소실에 대해 이야기하면서 이를 프린트하게 될 것이라고 확언한 적 있습니다. 우리가 1년 전에 사용한 방법으로는 엔지니어들이 거의 변경을 할 수 없었습니다. 플레이팅 공정에 거의 세 달이 소요됐기 때문입니다. 새 부품을 받을 때까지 기다려야 하고, 그 다음에야 테스트를 하고 다시 수정하는 식으로 작업이 진행됐습니다. 그러나 현재 버진 갤럭틱(Virgin Galactic)의 연소실 프린팅 자료를 보면, 몇 달이 아닌 몇 주 안에 작업이 진행됩니다. 그러니 혁신이 더 빨라지는 것입니다. 부가티 사례도 비슷합니다. 3D 프린팅을 사용해서 부품 혁신 속도를 10배나 끌어올렸습니다.

Q. 작년에 지멘스의 3D 프린팅 사업부가 세 개 영역으로 세분화됐습니다. 이유는 무엇입니까?
A. 현재 지멘스의 적층제조는 세 개 영역으로 구성돼 있습니다. 소프트웨어 영역이 있는데, 이는 적층 엔드-투-엔드 솔루션을 제공하기 위함입니다. 적층 설계, 분석, 시뮬레이션, 제조, 생산관리 등을 망라합니다. 두 번째 영역은 제조 플랫폼인데, 적층 네트워크, 적층 제조 네트워크입니다. 마지막은 컨설팅 서비스입니다.

올해에는 이 세 가지 영역에 자동화를 하나 더 추가했습니다. 지멘스는 자동화 부문에 워낙 강하고, 기계 설계 분야에 특히 특화돼 있기 때문에 독일의 기계 업체들과 성공적으로 협업한 경험을 바탕으로 한국, 중국, 일본 등의 적층제조 업체들과 우수 사례를 만들어 낼 수 있을 것으로 생각하고 있습니다.

우리는 이 네 가지 영역에서 진전을 보이고 있습니다. 컨설팅 부문에서는 최근에 영국의 머터리얼 솔루션(Material Solutions)이라는 기업을 인수했습니다. 실제 생산 분야에 해박한 기업입니다. 싱가포르 첨단재생산기술센터(ARTC)에서도 우리 기술을 사용하고 있습니다. 싱가포르에 방문할 기회가 있으시면 방문하셔서 컨설팅과 지원을 받으실 수 있습니다. 그 외에도 다른 컨설팅 업체들과 제휴해 컨설팅 서비스 강화를 진행 중입니다.

아직 이 분야는 우리 역량이 좀 부족한 게 사실이지만 조만간 세계 여러 지역 전문가로 이뤄진 생태계를 갖추게 될 것입니다. 미국에는 아메리카 메익스(America Makes), 영국에는 MTC(제조 기술 센터), 싱가포르에는 ARTC가 있습니다. 일정 수준의 컨설팅을 제공할 지원 센터 생태계가 갖춰질 것입니다.

에코시스템 확장

Q. 이 부문의 리더로서 적층제조의 활용 폭을 넓히기 위해 어떤 노력을 기울이고 있습니까?
A. 지멘스는 산업별 고투마켓(go-to-market) 모델을 가지고 있습니다. 그래서 산업 솔루션을 개발 중입니다. 업계별로 솔루션이 다릅니다. 비슷한 부분도 많지만 업계 특성에 따라 집중해야 하는 부분, 영역에 차이가 있고, 우리는 이를 모두 준비하고 있습니다. 우리를 찾아오는 고객, 우리가 찾아가는 고객 등 다차원적인 노력으로 고객을 찾아내는 작업 또한 진행 중이며 여러 프로젝트와 파일럿에도 참여하기 시작했습니다.

지멘스 역시 애널리스트 분석을 많이 참고합니다. 지멘스의 적층제조 전시가 있었던 하노버 메세에서도 여러 애널리스트들을 만났습니다. 그러나 전반적으로 여러분의 도움이 필요합니다. 지금 이 자리를 갖는 것도 우리 역량을 공유하기 위한 차원이면서 여러분이 이런 내용을 다뤄줘 우리의 솔루션을 활용하고 또 새로운 솔루션을 개발하게 될 기회를 더 많이 갖길 원하기 때문입니다.

지멘스의 솔루션은 스스로의 힘만으로 개발할 수 없습니다. 지멘스 내부에선 3D 프린팅 사용자들과 일하지만, 업계를 위해 보다 정교한 솔루션을 만들려면 고객 참여가 필요합니다. 많은 고객들과 함께 할수록 피드백을 많이 얻을 수 있고 이 피드백이 제품 개선에 도움을 줍니다. 우리는 시장에 서비스를 제공하면서 앞서 생각하는 기업으로 활약하고 있지만, 근본적으로 고객의 참여 없이는 뭔가를 새로이 만들어 낼 수가 없습니다. 우리는 파트너와, 특히 적층제조 장비를 개발하는 이들과 협력합니다. 이들 역시 공정을 최적화하고 고객과 협업할 수 있는 소스가 됩니다.

적층제조는 업체들이 제품 성능을 향상시키고, 경량화·맞춤화할 수 있는 엄청난 기회를 제공합니다. 그러나 우리가 마주한 가장 큰 어려움 중 하나는 적층제조를 채택하고 사용하는 비중을 높이는 것입니다. 새로운 컨셉과 새로운 제조방식을 활용하도록 설계자와 엔지니어의 사고방식을 먼저 바꿔 놓아야 합니다. 이 부분 때문에 현재 업계의 진전 속도가 좀처럼 나지 않는다고 생각합니다. 많은 장비와 소재를 사용할 수 있지만, 공정에 돌입하기에 앞서 엔지니어들이 업계별로 다르게 적용할 수 있는 사례를 이해하고 파트너들과 협력해 이 기술을 발전시켜 나갈 수 있도록 지원해야 합니다.

Q. 지멘스가 만든 적층제조를 위한 네트워크와 플랫폼은 고객에게 어떤 가치를 제공합니까?
A. 우리는 플랫폼을 적층제조 수요를 높이고 관련 지식을 창출하는 방법으로 봅니다. 앞서 언급했듯 프린트하는 방법, 어떤 소재를 사용할지에 대한 지식, 최적의 방법에 대한 지식 등을 말합니다. 이 플랫폼은 주로 대기업인 구매자와 공급업체, 프린트 업체, 기계 업체, 소재 업체, 프리랜서 전문가 등을 연결할, 연결하고 있는 곳입니다. 그러한 환경에서 충분한 지식이 생성되면서, 적층제조를 어떻게 사용할지, 기업들이 제품을 선보이는 전체 주기를 관리하도록 도와줄 수 있는 방법 등과 관련한 리스크를 줄이고 보안이 갖춰지길 기대합니다.

우리가 시장에 선보인 플랫폼은 매우 초기 단계입니다. 파일럿 프로젝트 상에서 몇몇 고객사와 현재 실험을 진행 중입니다. 상당히 유망하지만, 아직 마무리가 남았고, 더 많은 구매자와 프린트 업체 등에 서비스를 제공하기 위해 해야 할 작업들이 남아 있습니다.

플랫폼이라는 아이디어는 3D 프린팅만을 위한 것이 아닙니다. 제품을 만들기 위해 지원을 필요로 하는 이들, 제조 방식이 필요한 이들, 생산시설과 제품의 디지털트윈을 만들고자 하는 이들을 위해 우리 역량을 넓혀 나갈 기회로 보고 있습니다.

Q. 적층제조 네트워크는 NX를 통해서만 액세스가 가능합니까?
A. 솔리드에지나 NX 모두 연결돼 있지 않습니다. 클라우드를 통해 액세스할 수 있도록 하는 환경이지만 NX나 솔리드에지에 연결돼 있는 것은 아닙니다. 아직 기술 개발 중입니다. 상당한 인력과 비용을 투입해 적층제조용 설계, 적층제조용 분석 등 다양한 부분을 지원하는 기술을 개발했고, 이들 기술을 사용 중입니다. NX에 국한되지 않고 누구나 사용할 수 있습니다. 이 부분을 이해하는 것이 중요합니다. 더욱 중립적입니다.

4D 프린팅

Q. 새로운 재료 연구가 정말 중요할 것입니다. 현재 투자 중인 신재료에 대해 설명해준다면.
A. 지멘스는 베를린과 뮌헨에 기업 기술센터를 보유하고 있으며, 지속적으로 신재료 개발을 진행 중입니다. 예를 들어 금속 부문에서는 고온 합금, 니켈 합금과 초 니켈 합금을 연구합니다. 인증을 획득한 재료 하나의 주조법을 개발하는데 보통 100만 달러가 든다고 보면 됩니다. 이는 여느 기업이 할 수 있는 수준의 투자가 아닙니다. 인증 받은 재료가 상당히 많은데, 우리는 주조법뿐만 아니라 부품 생산법도 함께 진행합니다. 재료 성질, 매개변수 설정, 생산 공정과 기계, 프린터가 주 요건이고, 이 모든 요소가 인증 대상입니다. 따라서 상당한 시간과 비용을 들여 재료 개발을 진행하는 것입니다. 현재로서는 고온 금속에 연구를 집중하고 있습니다.

Q. 복합물질과 관련되는 4D 프린팅도 하고 있습니까?
A. 여러 소재로 프린팅하고 소재 내에서 전자기기를 프린팅을 하는 것은 일부 기업들과 진행하고 있습니다. 현재 초기 과정에 있습니다.

여기서는 전자제품을 바로 프린트해 낼 수도 있습니다. 예를 들어 차체를 프린트할 수 있다면, 다른 소재로 차체 내 파이핑도 프린트할 수 있고, 그 안에 들어가는 전자장치, 케이블, 센서 등을 프린트할 수 있습니다. 나노 디멘션(Nano Dimension)이라는 이스라엘 기업이 있는데, 전자장치를 프린트합니다. PCB를 프린트하고, PCB 내 부품도 프린트합니다. 그러나 아직 성숙도 면에서 보면 초기 단계이고 전문적인 수준이 되려면 시간이 걸릴 것으로 보입니다. HP가 이 부분에서 앞서 나가고 있습니다. 우리가 아는 몇몇 다른 기업들도 있는데, 아직은 모두 초기 단계입니다.

이는 매우 흥미로운 분야이고 엄청난 변화를 가져올 것입니다. 또한 부품과 하부 구조설계에서 이뤄야 하는 발전을 도모하기도 합니다. 소재 두 가지를 사용한다면 하나에서 다른 것으로, 소프트 플라스틱, 하드 플라스틱 등 다른 소재로 넘어가게 됩니다. 완전한 디지털 환경을 제공할 것입니다. 몇 년 내에 엄청난 발전이 이뤄지겠지만 지금 상황에서는 대기업들이 주로 참여하고 있습니다.

Q. 인도와 같은 신흥국가의 적층제조 도입 현황은 어떻습니까?
A. 타타 자동차가 3D 프린터를 사용하는 것으로 알고 있습니다. 마힌드라도 3D 프린터를 사용합니다. 그러나 우리 툴을 사용해서 생산하는지에 대해서는 정확히 파악한 바가 없어 언급하기 조심스럽습니다.

지금은 초기 단계에서 실제로 사용할 수 있는 기능적 프로토타입에 주요 포커스를 두고 있으면서 향후 2년 내에 부품 생산에 적용하는데 집중하고 있습니다. 자동차의 경우 적층제조를 조기 도입한 영역은 툴링용 생산입니다. 향후 매스마켓을 위한 더욱 폭넓은 활용이 이뤄질 것으로 기대됩니다. 특히 트럭, 버스 등에 사용할 스페어 부품 생산에 적층제조를 도입하는 업체들이 많습니다. 그러나 1년 전과 비교했을 때 자동차 분야의 움직임이 확실히 더 활발해 진 것은 분명합니다.

Q. 적층제조 부문에서 지멘스의 산학협력 사례를 소개해주시지요.
A. 싱가포르에서 ARTC는 싱가포르 기술대학교(NTU)와 연계돼 있습니다. 미국에서는 세콤(Secom)이 버지니아 공대와 협력합니다. 세계 유수의 기술대학교로 꼽히는 독일 아헨공대(Aachen University)와 협력해서 진행하는 것이 많습니다. 프라운호퍼도 민간 정부 연구소로 우리와 협력하고 있습니다. 지멘스는 대학 지원 프로그램을 보유하고 있으며 전 세계 모든 나라의 학생들에게 교육을 제공하는데 관심을 갖고 있습니다.

엔지니어링, 공학, 기계공학, 전기공학, 컴퓨터 공학 전공 학생들에게 우리 솔루션에 대한 교육을 제공해 이들이 학업을 마칠 때 이미 이러한 솔루션을 숙지해 현장에 바로 투입될 수 있도록 하는 것입니다. 이런 것들은 GO PLM이란 이름으로 진행되는데, 설계 시뮬레이션과 적층용 설계를 혼합한 스페셜 패키지도 준비 중입니다. 일본 기업 중에는 오쿠마(Okuma)가 우리와 함께 일하는 기업 중 하나입니다.