애플(Apple), 3D프린팅 대량생산으로 제조 방식을 전환하다

Source: Apple, Apple Watch Ultra 3

전 세계 IT 트렌드를 선도하는 애플이 최신 애플워치 모델의 케이스 생산에 산업용 3D프린팅 기술을 전면 도입한다고 공식 발표했습니다. 이는 단순히 새로운 공법을 시도하는 수준을 넘어, 수백만 대에 달하는 제품의 최종 부품(End-use Parts)을 3D프린팅으로 대량생산(Mass Production) 하겠다는 선언입니다.

제조업계에서 3D프린팅은 오랫동안 시제품 제작(Prototyping)을 위한 도구로 여겨져 왔습니다. 하지만 애플의 이번 결정은 3D프린팅이 더 이상 테스트용이 아닌, 가장 까다로운 품질 기준을 요구하는 글로벌 기업의 메인 생산 라인을 책임지는 핵심 기술로 진화했음을 증명합니다.

원재료 50% 감축하며 3D프린팅으로 다시 태어난 애플워치.

Source: Apple, Apple Watch Ultra 3

애플은 올해 출시된 애플워치 울트라 3와 시리즈 11의 티타늄 케이스 생산에 100% 재활용 소재 기반의 3D프린팅 공정을 도입했습니다. 이 결정의 배경에는 '효율성'과 '환경'이라는 두 가지 핵심 키워드가 자리 잡고 있습니다.

1. 깎는 제조에서 쌓는 제조로: 적층 제조(Additive Manufacturing)의 힘

기존의 CNC 절삭 가공 방식은 커다란 금속 덩어리를 깎아내어 부품을 만듭니다. 이 과정에서 필연적으로 엄청난 양의 원재료가 칩(Chip) 형태로 버려지게 됩니다. 반면, 산업용 3D프린팅은 재료를 층층이 쌓아 올리는 적층 방식을 사용합니다. 필요한 부분에만 재료를 사용하기 때문에, 애플은 이 공정을 통해 원재료 사용량을 최대 50%까지 획기적으로 감축할 수 있었습니다.

"50% 감소는 엄청난 성과입니다. 한 시계에 같은 양의 소재로 두 개의 시계를 얻는 셈입니다." — 애플 환경 및 공급망 혁신 부사장 사라 챈들러

이는 단순히 재료비를 아끼는 차원이 아닙니다. 올해에만 약 400만 톤 상당의 티타늄 원료를 절감한다는 것은, 원자재 채굴, 가공, 운송 과정에서 발생하는 막대한 탄소 배출을 줄인다는 것을 의미합니다. 3D프린팅이 곧 친환경 제조 기술임을 애플이 증명한 셈입니다.

2. 불가능을 가능으로 만든 DfAM (적층제조특화설계)

애플은 3D프린팅을 도입하면서 기존 단조 방식으로는 구현이 불가능했던 내부 텍스처 구조 제작에 성공했습니다. 이는 애플워치 셀룰러 모델 내부의 안테나 구조물 접합을 강화하는 데 결정적인 역할을 했습니다. 3D프린팅은 금형의 제약에서 벗어나, 디자이너와 엔지니어가 상상하는 복잡한 내부 구조와 기하학적 형상을 자유롭게 구현할 수 있게 합니다. 이는 제품의 성능을 높이면서도 무게는 줄이는 경량화 설계, 즉 DfAM(Design for Additive Manufacturing)설계의 진가를 보여주는 사례입니다.

케이스는 LPBF 3D 프린터로 일렬로 인쇄됩니다

"기계 엔지니어들은 전 세계에서 가장 뛰어난 퍼즐 해결사여야 한다"고 애플 관계자는 말했습니다. 애플은 프린팅제작 과정에서 애플 워치 케이스는 한 번에 최대한 많이 제작할 수 있도록 전략적으로 중첩되어 있으며, 각 케이스는 900개 이상의 레이어로 구성된다고 합니다.

검증된 내구성과 생산성: 시제품을 넘어 양산으로

Source: Apple

"초기 단계부터 프로토타입을 반복 테스트하며 대량 생산 가능성을 검증했습니다."- 케이트 버저론, 애플 제품디자인 부사장

많은 사람이 3D프린팅 제품의 내구성에 의문을 품습니다. 하지만 애플은 전 세대 모델을 통한 철저한 소규모 테스트를 거쳐 비용, 생산성, 내구성 등 모든 측면에서 3D프린팅이 대량 양산에 적합하다는 결론을 내렸습니다.

제조 과정에서 초음파 진동 분리, 자동 광학 검사 등 정밀한 후처리 공정을 통해 표면 품질을 완벽하게 다듬었으며, 조립 단계에서는 기존 제품과 동일한 수준의 엄격한 내구성 기준을 충족시켰습니다. 이제 산업용 3D프린팅은 수천만 소비자가 매일 착용하는 전자기기의 외장 부품으로 사용되기에 손색없는 신뢰성을 확보했습니다.

Source: Apple, iPhone Air

사실 애플의 3D프린팅 도입은 이번이 처음이 아닙니다. 애플은 이미 아이폰 에어(iPhone Air)와 같은 주요 제품 라인업에 3D프린팅 기술을 적용하며 제조 공정의 혁신을 꾀해왔습니다.

특히 신형 아이폰 에어의 USB-C 포트 외장에도 3D프린팅 기술이 확대 적용되었습니다. 이를 통해 이전 대비 훨씬 더 얇고 정교한 구조를 구현해냈습니다. 이는 3D프린팅이 소형 정밀 부품 제작에서도 압도적인 강점을 가진다는 것을 보여줍니다. 애플이 애플워치뿐만 아니라 아이폰 등 주력 제품에 3D프린팅을 확대 적용하고 있다는 사실은, 이 기술이 애플의 2030 탄소중립 목표와 공급망 탈탄소 전략의 핵심 축임을 시사합니다.

글룩(GLUCK): 대한민국 산업용 3D프린팅 대량생산의 중심

GLUCK의 산업용 3D프린팅 스마트 팩토리

애플이 보여준 '최종 부품 양산'과 '탄소중립을 위한 효율적 제조'. 이것은 먼 미래의 이야기나 해외 빅테크 기업만의 전유물이 아닙니다. 대한민국에도 이러한 제조 혁신을 이끄는 산업용 3D프린팅 전문 기업, 글룩(GLUCK)이 있습니다.

글룩은 국내 최대 규모의 산업용 SLA 3D프린팅 스마트 팩토리를 기반으로, 금형 없이 최종 부품을 생산하는 '디지털 파운드리' 서비스를 제공합니다. 글룩은 SLA 전문 3D프린팅 서비스를 제공하며 다양한 산업 분야에서 다품종 소량생산과 대량생산을 실현하고 있습니다.

GLUCK Project 1: 드론(Drone) 및 로봇 부품 양산

GLUCK에서 제작된 드론 부품

최근 물류 및 배송 시장이 커지면서 무인 배달 로봇과 드론의 수요가 급증하고 있습니다. 하지만 초기 개발 단계에서 금형을 제작하는 것은 막대한 비용과 리스크를 동반합니다. 글룩은 한 무인 배달 로봇 프로젝트에서 내부 소형·중형 부품을 합쳐 3,000개 이상을 3D프린팅으로 제작하며, 소량 양산(Low-volume Production) 단계에서도 산업용 3D프린팅이 얼마나 효율적인지를 증명했습니다.

1. 획기적인 리드타임 단축: 필드 테스트 후 설계 변경이 필요할 때, 금형을 수정하거나 새로 만드는 과정 없이 디지털 설계 파일(CAD)만 수정하여 즉시 생산을 이어갔습니다. 이는 제품 개발 주기를 수개월에서 수주 단위로 단축시키는 결정적인 역할을 했습니다.
2. 낭비 없는 생산: 필요한 수량만큼만 정확히 생산하는 주문형 생산(On-demand Manufacturing) 방식을 통해 재고 부담을 없애고, 불필요한 자원 낭비를 최소화했습니다.

GLUCK Project 2: 전기자전거 튜닝 부품 생산

GLUCK에서 제작된 전기자전거 튜닝 부품

글룩은 전기자전거와 같은 퍼스널 모빌리티 시장에서도 최종 사용 부품(End-use Parts)으로서의 가능성을 입증했습니다. 글룩이 자체 개발한 고성능 내열 레진(Jaws Gray)을 활용하여 제작된 전기자전거 튜닝 부품은 3D프린팅의 한계를 뛰어넘었습니다.

1. 고온 환경 극복: 이 내열 레진은 높은 열변형온도(HDT)를 가지고 있어, 한여름의 뜨거운 직사광선과 주행 중 발생하는 모터의 열, 그리고 노면의 충격에도 변형 없이 안정성을 유지합니다. 배터리 커버, 체인 가이드, 브라켓 등 핵심 파츠가 실제 라이딩 환경에서 탁월한 성능을 발휘하고 있습니다.
2. 경량화와 강도 확보: DfAM(적층제조특화설계)을 적용하여 불필요한 무게는 줄이면서도 구조적 강도는 높였습니다. 이는 전기자전거의 주행 효율을 높이는 데 기여합니다.
3. 다품종 유연 생산: 소비자의 다양한 취향을 반영해야 하는 튜닝 시장에서, 소량 생산을 통한 다품종 생산 전략은 필수적입니다. 글룩의 솔루션은 금형 없이도 다양한 디자인의 부품을 빠르게 시장에 내놓고 반응을 검증할 수 있게 하여, 전기자전거 튜닝 시장의 새로운 기준을 제시했습니다.

GLUCK

애플의 사례와 글룩의 프로젝트들은 하나의 공통된 메시지를 던집니다. 산업용 3D프린팅은 더 이상 미래의 기술이 아니라, 지금 당장 제조 현장의 비효율을 개선하고, 비용을 절감하며, 탄소중립을 실현하는 가장 현실적인 대안이라는 점입니다.

1. 재료 효율성 극대화: 깎아 버리는 재료 없이 필요한 만큼만 사용하여 자원을 절약합니다.
2. 에너지 절감: 금형 제작 및 수정에 드는 막대한 에너지를 줄이고, 공정을 단순화합니다.
3. 재고 없는 생산: 필요한 때 필요한 만큼만 생산하여 재고 폐기물을 없앱니다.

사라 챈들러 애플 환경·공급망 부사장의 말처럼, "3D 프린팅은 재료 효율성을 높여 제조 전체 시스템 전환에 기여"합니다.