3D프린팅으로 초콜릿과 피자, 운동화까지 만든다고?

3D프린팅으로 만든 초콜릿. 특허청 제공

마라톤 세계기록을 갖고 있는 케냐의 엘리우드 킵초게는 2020 도쿄올림픽에서 폴리우레탄 소재를 3D프린팅으로 제작한 맞춤형 신발을 신고 금메달을 획득했다. 선수의 발모양에 맞춰 다공성 구조로 제작된 이 신발은 가벼우면서도 땀 배출과 통기성이 뛰어나 경기력 향상에 큰 도움을 줬다는 전문가들의 평가를 받았다. 영국의 레스토랑 ‘푸드잉크’는 세계 최초로 모든 음식을 3D프린터로 만들어 고객들에게 제공하고 있다.

최근 국내에서는 3D(입체) 프린팅 기술을 이용해 초콜릿을 만드는 기술이 특허 등록을 받았다. 또 관련 기술을 이용한 피자 제조 기술에 대한 특허도 출원됐다. 국내 3D프린팅 시장이 장치·소재 중심에서 식품·의료·스포츠용품으로 확대되고 있는 것으로 나타났다.

3D프린팅으로 초콜릿을 제조하는 공정. 특허청 제공

특허청은 3D프린팅 응용제품 관련 국내 특허출원 동향을 분석한 결과 2013년 47건에서 2018년 254건으로 연평균 40%씩 증가하고 있는 것으로 나타났다고 2일 밝혔다. 3D프린팅은 3D 설계 데이터를 2D(단면) 데이터로 분할한 뒤 분할된 단면 데이터에 따라 소재를 한 층씩 쌓아가는 방법으로 3D 물체를 제작하는 것을 말한다.

분야별 특허출원 건수를 보면 기계부품 분야가 458건(42.0%)으로 가장 많았고 의료(247건, 22.6%), 전기전자(95건, 8.7%), 소비재(93건, 8.5%), 자동차(82건, 7.5%), 항공우주(47건, 4.3%), 건설건축(29건, 2.7%) 등이 뒤를 이었다.

특허청 관계자는 “글로벌 3D프린팅 시장은 지금까지 장치·소재 중심으로 발전해왔지만, 앞으로는 식품·의료·스포츠용품 등 다양한 분야로 확장될 것”이라면서 “국내에서도 전통 산업인 기계부품을 뛰어넘어 의료·식품 등 다양한 분야에서 시장을 선점하기 위한 기술개발 경쟁이 펼쳐지고 있다”고 설명했다.

의료 분야에서는 3D프린팅 기술을 활용해 인체 이식용 임플란트, 투명 치아교정기 등과 같은 개인 맞춤형 의료기기를 만드는 기술이 많이 출원되고 있다. 식품 분야에서는 ‘푸드 3D프린팅 장치’를 이용해 고객이 원하는 초콜릿이나 피자 등을 만들어주는 기술의 특허 출원이 이어지고 있다. 식품과 관련된 3D프린팅 관련 특허출원 건수는 24건에 이른다.

2014~2018년 이루어진 3D프린팅 관련 특허 출원 건수를 출원인 국적별로 보면 내국인 출원이 457건(42%)으로 634건의 외국인 출원(58%)보다 적은 것으로 나타났다. 다만 최근 들어서는 내국인 출원 건수가 외국인 출원 건수보다 많은 것으로 집계됐다.

내국인 출원 중에서는 중소기업이 144건으로 가장 많았고 그 다음이 대학(119건), 연구소(92건), 개인(70건), 대기업(32건) 등이었다.

특허청 관계자는 “3D프린팅 응용제품 관련 특허 출원은 중소기업과 대학·연구소의 출원이 전체의 78%를 차지한다”면서 “이 분야의 기술개발은 중소기업과 대학·연구소를 중심으로 이뤄지고 있는 것으로 분석된다”고 말했다.

이상호 특허청 스마트제조심사팀 심사관은 “3D프린팅은 별도의 금형 없이 3D 설계 데이터를 기반으로 맞춤형 다품종 소량 생산이 가능하기 때문에 고부가가치의 기능성 제품을 제작할 수 있다는 장점이 있다”면서 “맞춤형 제품의 수요 증가에 따라 3D프린팅 응용제품 관련 특허출원이 지속적으로 증가할 것으로 보인다”고 전망했다.

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