▲ (좌측) 3D프린팅 응용제품 : 투명교정기, (중앙) 3D르린터로 제작한 건축물 (우측) 푸드 3D프린터로 제작한 초코렛(자료제공=특허청)   © 특허뉴스

3D프린팅 응용제품은 제작할 물건의 형상·기능·재료의 특성에 따라 3D프린팅 기술을 적용해 맞춤형으로 제작한 제품을 말한다.

마라톤 세계기록 보유자인 케냐의 엘리우드 킵초게는 도쿄올림픽에서 폴리우레탄 소재를 3D프린팅하여 제작한 맞춤형 신발을 신고 금메달을 땄다. 선수의 발모양에 맞춰 다공성 구조로 제작된 신발은 무게가 가벼우면서도 땀 배출과 통기성이 뛰어나 경기력 향상에 큰 도움을 주었다고 한다. 영국의 레스토랑 ‘푸드잉크’는 세계 최초로 모든 음식을 3D프린터로 만들어 서비스하고 있다.

이처럼 기술이 고도화되고, 소비자 맞춤형 제품 수요가 증가함에 따라 글로벌 3D프린팅 시장은 기존의 장치·소재 위주에서 의료, 식품 등 다양한 분야의 응용제품을 맞춤형으로 제작하고 있다. 국내에서도 전통 산업인 기계부품에서 의료, 식품 등의 분야에 이르기까지 3D프린팅 응용제품 시장의 선점을 위한 기술개발 경쟁이 활발하다.

특허청에 따르면, 3D프린팅 응용제품 관련 국내 특허출원은 ’13년 47건에서 ’18년 254건으로 연평균 40%씩 급증하고 있는 것으로 나타났다.

기계부품 분야 출원(458건, 42.0%)이 여전히 가장 많고, 다음으로 의료 분야(247건, 22.6%), 전기전자(95건, 8.7%), 소비재(93건, 8.5%), 자동차(82건, 7.5%), 항공우주(47건, 4.3%), 건설건축(29건, 2.7%), 식품(24건, 2.2%) 등의 분야 순으로 나타났다. 특히, 최근 출원 증가가 눈에 띄는 분야는 의료 및 식품 분야이다.

의료 분야에서는 3D프린팅 기술을 활용하여 수술 모형이나 수술 가이드, 인체 이식용 임플란트 및 투명 치아교정기 등과 같은 개인 맞춤형 의료기기를 만드는 기술이 주로 출원되고 있다. 식품 분야에서는 푸드 3D프린팅 장치를 이용하여 초콜렛, 피자 등과 같은 고객 맞춤형 식품을 요리해 주는 기술이 주로 출원되고 있다.

출원인은 내국인 출원이 457건(42%)으로, 외국인 출원 634건(58%)에 비해 다소 적은 편이지만, 외국인 출원의 경우, ’13년 38건에서 ’18년 130건으로 연평균 28%씩 증가한 반면, 내국인 출원은 ’13년 9건에서 ’18년 124건으로 연평균 69%씩 증가하고 있어 최근에 내국인 출원이 급증하고 있는 것으로 나타났다. 출원인별로 보면 중소기업 144건(32%), 대학 119건(26%), 연구소 92건(20%), 개인 70건(15%), 대기업이 32건(7%)을 차지했다.

3D프린팅 응용제품 관련 내국인 출원은 중소기업과 대학·연구소의 출원이 전체의 78%를 차지하고 있어 국내 중소기업과 대학·연구소를 중심으로 3D프린팅 응용 기술개발이 활발하게 이루어지고 있는 것으로 보인다.

3D프린팅 응용제품 관련 다출원 기업을 살펴보면, 내국인의 경우 한국생산기술연구원(36건), 한국기계연구원(13건) 등의 정부출연연구소가, 외국인의 경우 HP(25건), Nike(22건), Stratasys(20건), Boeing(17건), Siemens(13건), GE(13건) 등 다국적 대기업들이 주요 출원인이다.

특허청 스마트제조심사팀 이상호 심사관은 “3D프린팅은 별도의 금형 없이 3D 설계 데이터를 기반으로 맞춤형 다품종 소량 생산이 가능하여 고부가가치 기능성 제품 제작이 용이하므로, 맞춤형 제품의 수요 증가에 따라 3D프린팅 응용제품 관련 특허출원이 지속적으로 증가할 것으로 보인다”면서, “우리 기업들이 글로벌 시장 선점을 위해 의료 및 식품 분야 등 최근 특허출원이 증가하고 있는 기술 분야를 중심으로 기술개발을 통해 특허 포트폴리오를 구축할 필요가 있다”고 강조했다.