미국 드렉셀대(Drexel University)의 연구에 따르면 사물인터넷(IoT)과 나노기술의 통합을 통해 4차 산업혁명이 더욱 강화될 것으로 전망한다. 나노기술 기반의 특별한 장점은 사물인터넷(IoT) 기기 제작 기술에 있다. 드렉셀대 연구원들은 '티타늄 카바이드 나노안테나' 를 개발했다.티타늄 카바이드 나노안테나는 무게나 회로를 추가하지 않고 간단한 원스텝 공정으로 어떤 물체에든 직접 분사할 수 있어 대상 물체를 빠르게 스마트 사물인터넷(IoT) 기기로 전환할 수 있다.사물인터넷(IoT)은 센서, 안테나, 프로세서, 소프트웨어 및 기타 기술이 내장된 상호 연관된 물리적 객체들의 시스템이다. 제약산업에서부터 유도 미사일에 이르기까지 사물인터넷(IoT) 장치를 적용할 수 있는 범위는 확대될 것으로 전망된다.2025년 사물인터넷(IoT) 연결 장치 수에 대한 예측은 다음과 같은데, 생성되는 데이터 량은 수백 제타바이트, 설치장비는 750억개로 최고조에 도달할 것으로 전망된다.▲드렉셀대(Drexel University) 로고

인도 콩구공과대(KEC) 연구팀에 따르면 3D 프린팅 기술로 다양한 소형 군용 드론을 제작하고 있다. 3D 프린팅 제조 방식이 기존의 공정보다 생산비가 저렴하기 때문이다.기본적으로 ‘100x100mm’ 크기의 X자 형태로 소형 드론을 설계했다. 작은 기체일수록 쿼드콥터 방식이 비행에 안정적이라 X자 형태의 일체형 프레임으로 제작한다.소형 기체가 갖는 가성비까지 고려하면 주로 산업 현장에서 사용될 것으로 보인다. 그러나 적진을 감시 및 정찰하다 포획돼도 손실 비용이 적다는 점에서 군사용으로도 제격이다.이에 따라 연구팀은 드론 프레임을 회피형에 적합하도록 3D 프린팅으로 설계 및 구현하고 있다. 또한 가성비를 위해 온라인 쇼핑으로 쉽게 구매 가능한 부품을 사용한다.이처럼 3D 프린팅이 드론 제조에 적용되고 있는 현실은 그리 놀랄 만한 일이 아니다. 이제는 용도에 맞는 정밀한 설계와 대형화 제작이 가능한 기술 개발이 관건이다.참고로 3D 프린팅으로 ‘대형’ 군용 드론 프레임을 제작한 기업도 있다. 오스트레일리아 티토믹(Titomic)는 이종금속으로 직경 1.8m의 프레임을, 남아공 에어로스위프트(Aeroswift)는 티타늄으로 1.5m의 프레임을 각각 제작했다.▲금속 소재를 3D 프린팅할 수 있는 장비(출처 : 티토믹 홈페이지)

영국 프로토랩(Protolabs)에 따르면 코발트-크롬 재질의 부품을 적층가공할 수 있다고 밝혔다. 이를 통해 여러 산업 분야의 고객을 위한 응용 프로그램에 이용될 수 있을 것으로 예상된다.코발트-크롬은 탁월한 내식성 및 내-크리프성(creep resistance)으로 유명하며 최대 600°C의 온도를 견딜 수 있고 니켈 함량이 낮아 바이오 적합성이 우수하다.그러나 코발트-크롬은 마모가 너무 심해서 CNC 가공과 같은 다른 프로세스를 사용하여 부품을 생산하기가 매우 어렵다는 문제점을 갖고 있다.프로토랩은 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 기술을 이용하여 벽 두께가 1.00mm인 고해상도 부품을 생산할 수있다.또한 프로토랩은 DMLS 기술을 사용해 알루미늄, 인코넬, 316 스테인리스 스틸, 티타늄 및 구리(CuNi2SiCr) 재질의 부품을 적층가공할 수 있다.이 를통해 프로토랩은 석유, 가스, 항공 우주, 정형 외과 및 치과산업의 관심을 끌수 것으로 기대된다. 참고로 3D프린터에 대한 수요도 급증하고 있다.▲ UK-Protolabs-3Dprint▲ 프로토랩(Protolabs)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

영국 퀸엘리자베스병원(Queen Elizabeth Hospital)에 따르면 환자의 가슴 뼈를 수리하기 위해 3D 프린트된 흉골 임플란트를 장착했다.랭커셔(Lancashire)의 플릿우드(Fleetwood)에서 온 52세의 이 환자는 이전 수술에서 합병증으로 흉골이 무너졌다. 얼마 후 이 환자는 다시 흉골을 모을수 없다는 것을 알게됐다.이에 대한 대안으로 3D 프린팅이 제시됐다. 손상된 갈비뼈 케이지의 일부를 3D 프린트된 티타늄 보철물로 교체했다. 퀸엘리자베스병원의 심장팀은 티타늄을 사용하여 감염에 가볍고 견고한 임플란트를 구현한 것으로 평가된다.고도로 숙련된 3명의 외과팀의 공동 작업을 통해 복잡한 절차를 수행할 수 있는 역량과 경험을 개발해 환자의 장기 결과 개선에 성공한 것으로 평가된다.향후에는 3D 프린터를 이용한 흉골 임플란트 수술이 보다 활성화될 수 있을 것으로 전망된다. 참고로 3D 프린터는 국가차원으로 개발하고 있는 4차 산업혁명의  핵심 기술이다. ▲ UK-QueenElizabethHospital-3Dprint▲ 퀸엘리자베스병원(Queen Elizabeth Hospital)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

캐나다 플라즈마기술 전문업체인 피로제네시스(PyroGenesis)에 따르면 첫 번째 특수금속 3D 분말을 정부기관에 판매하기 위한 목적으로 선적했다.특수금속 분말은 정부가 통제할 수 있는 출하 일정으로 수차례에 걸쳐 납품될 예정이다. 모든 선적은 8주 이내에 완료되며, 후속 주문이 예상된다.이번 선적은 새로운 플라즈마 기반 생산공정을 사용해 생산된 최초의 분말을 공급하는 획기적인 사건으로 평가받고 있다. 티타늄 합금이 아닌 3D 분말을 공급하기 위한 최초의 대량 주문이기 때문이다.피로제네시스는 특허된 플라즈마 분무 시스템을 사용해 적층가공에 사용하기 위해 금속 분말을 생산한다. 특히 플라즈마 원자화공정(plasma atomization process, 이하 PAP) 기술은 금속 분말의 입자 크기 분포를 정확하게 제어할 수 있다.이를 통해 물처럼 흘러 나오는 작고 균일하며 완전히 조밀한 구형의 금속 분말을 생산할 수 있는 것으로 분석된다. 즉 최소한의 낭비로 금속 분말의 크기를 줄일 수 있는 것이다.이와 같이 새로운 3D 분말을 정부에 공급함으로써 기술력이 인정받아 향후 큰 성장이 전망된다. 3D 프린터의 활용도가 늘어나면서 관련 시장도 급속하게 팽창 중이다.▲ Canada-PyroGenesis-3Dprint▲ 피로제네시스(PyroGenesis)의 플라즈마 원자화 금속분말(출처 : 홈페이지)

일본 벤처기업인 엔루토(エンルート)에 따르면 신에너지산업기술개발기구(新エネルギー・産業技術総合開発機構, NEDO)와 협업하여 방열드론을 개발했다.방열드론의 몸체와 프로펠러는 티타늄과 같은 가벼운 내열성 재질로 만들어져 1분 동안 섭씨 300도에서 날아갈 수 있다.방열드론은 소방관이 화재 발생 원인을 파악하고 특히 밀도가 높은 주거 지역에서 구출 경로를 쉽게 식별 할 수 있도록 설계됐다.화재와 같은 심각한 고온에서 날아갈 수있는 방열드론이 실용화 될수 있을 것으로 기대된다. 또한 방열드론이 재난 관측, 물류 및 소방 등 다양한 목적으로 사용될 수 있을 것으로 전망된다.▲ Japan-enroute-Nedo-Drone▲ 엔루토(エンルート)의 방열드론 홍보자료(출처 : 홈페이지)

일본 산업용 드론 개발기업 엔루토(エンルート, enRoute)에 따르면 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)와 공동으로 300℃ 까지 대응 가능한 내화용 드론을 개발했다.기존 제품은 내화 성능이 45℃ 이하였지만 개발된 제품은 ISO규정 소방관 방화복 보다 높다. 화재 현장 진입 및 용광로 근거리 공중 촬영이 가능할 것으로 판단된다.2019년 10월 이후 수주를 개시해 2020년 봄 납품할 예정으로 판매 목표량은 500대이다. 지난 2017년 화재 현장등의 특수환경하에 운용하기 위한 목적으로 개발했다.내화형 개발 프로젝트는 드론 사회를 실현하는 NEDO의 프로젝트 '로봇, 드론이 활약하는 에너지절약 사회의 실현 프로젝트' 중 하나다.▲ enRoute▲ 엔루토(エンルート, enRoute) 홈페이지

미국 글로벌 시장조사기업인 그랜드뷰리서치(Grand View Research, Inc.)에 따르면 2025년까지 글로벌 3D 프린팅 금속시장이 $US 30억5000만달러로 성장할 것으로 전망된다. 연평균 성장율은 31.8%로 예상된다.제조 부분에 3D 프린팅의 적용 증가, 3D 소재 프린팅의 R&D 투자 증가로 제품수요가 늘어날 것으로 기대되기 때문이다.항공우주 산업 및 방위 산업은 매출 측면에서 3D프린팅에 의한 납기시간 단축, 주문제작 수요의 증가로 연평균 34.2% 성장할 것으로 기대된다.티타늄 부분은 높은 내식성, 높은 인장강도 및 낮은 밀도의 특성으로 2017년 매출액의 63.0%를 점유했다. 2017년 아시아 태평양지역 3D 프린팅 금속시장은 7970만달러 규모로 성장했다.중국과 일본이 주요 시장으로 급성장했다. 특히 금속 부품 제조공정에 사용되는 금속분말의 우수한 품질로 2017년 분말 분야가 3D 프린팅 금속시장의 약 92.6%를 차지했다.▲ Grand View Research▲ 그랜드뷰리서치(Grand View Research, Inc.) 홈페이지

일본 글로벌 전자대기업인 도시바(Toshiba)에 따르면 슈퍼차지 이온배터리(SCiB)를 제조할 두 번째 생산시설의 건설한다고 발표했다. 미래의 강력한 수요를 예상했기 때문이다.관련 시설은 요코하마에 위치하며 투자금액은 ￥162억엔($약 1억 4,300만 달러)에 달한다. 2019년 7월 건설을 시작해 2020년 10월부터 운영할 예정이다.두번째 생산시설은 생산기술개발센터의 역할을 담당할 것으로 기대된다. SCiB 셀은 몇 분 안에 초고속 충전이 가능하고, 수천 사이클 동안 지속되며 광범위한 온도에서 작동할 수 있다2008년 SCiB셀을 출시한 이래로 전기 및 하이브리드 전기자동차, 철도차량의 구동시스템 및 변전소의 에너지 저장시스템에서 배터리 애플리케이션을 획득했을 정도로 SCiB셀의 다목적성과 신뢰성을 인정받고 있다.참고로 도시바는 그동안 티타늄 산화 니오븀 - TiNb2O7(TNO) 복합 음극을 개발해 1세대(LTO 양극)보다 우수한 SCiB 배터리를 생산할 수 있었던 것으로 알려져 있다.▲ Japan-Toshiba-SCiB-homepage▲ 도시바의 SCiB(출처 : 홈페이지)

오스트레일리아 첨가제 제조업체 티토믹(Titomic)에 따르면 세계에서 가장 큰 규모의 새로운 3D금속프린터를 출시했다. 멜버른을 기반으로 하는 창업기업인 티토믹은 자사의 마운트웨벌리(Mount Waverley) 창고에 설비된 거대한 3D금속프린터를 공개했다.골프클럽, 티타늄자전거 프레임 등 정교한 부품에서부터 선체에 이르기까지 대형 티타늄 부품을 생산할 계획이다. 최대 규모의 3D금속프린터를 이용한 제품을 생산해 시장점유율을 높일 방침이다.전문가들은 거대한 3D금속프린터를 이용한 제품이 기존의 제품 대비 밀도면에서 신뢰를 받기 위해서는 다양한 입증 사례가 필요하다고 지적한다.반면 시장에서의 반응은 호의적이다. 티토믹의 주가는 지난해인 2017년 9월 1주당 A$ 20센트(¢)에서 2018년 5월초 기준 A$ 2.80달러까지 상승했다.▲티토믹(Titomic) 로고