항공우주 및 방위산업 분야의 3D 프린팅 시장은 2025년 41억 5천만 달러 규모였으며, 2026년 49억 8천만 달러에서 2034년 213억 8천만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 2026년부터 2034년까지 연평균 성장률(CAGR)은 19.98%입니다.
컴퓨터 제어 하에 디지털 파일을 기반으로 재료를 적층, 접합 또는 응고시켜 3차원 고체 물체를 제작하는 공정을 3D 프린팅 또는 적층 제조라고 합니다. 3D 프린팅 기술은 시간이 지남에 따라 설계 및 부품 통합을 더욱 신속하고 경제적이며 간편하게 만들어 왔습니다. 현재 여러 항공우주 OEM 업체들이 최신 항공기 및 우주선 모델에 3D 프린팅 부품 및 구성 요소를 최대한 활용하기 위한 광범위한 연구에 투자하고 있습니다.
또한, 애프터마켓 부문에서는 3D 프린팅 부품 사용이 증가하고 있는데, 이는 기존 공급망의 부담을 완화할 수 있기 때문입니다. 3D 프린팅의 이러한 장점 덕분에 항공 산업에서도 3D 프린팅이 더욱 보편화되고 있습니다. 3D 프린팅은 리드 타임 단축, 생산 비용 절감, 그리고 더욱 유연한 디지털 설계 및 개발 프로세스를 통해 부품을 생산할 수 있도록 지원합니다. 사용자와 제조업체 모두 3D 프린팅을 활용함으로써 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
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각국 군대는 적보다 상당한 기술적 우위를 제공하는 차세대 항공기 확보에 집중하고 있습니다. 신형 항공기의 설계 및 제조는 경량화에 중점을 두고 있으며, 이는 새로운 소재와 제조 공정 개발로 이어졌습니다. 항공우주 산업은 3D 프린팅 기술을 선도적으로 도입해 왔으며, 신형 항공기에 3D 프린팅 부품 및 구성 요소의 사용을 확대하기 위한 대규모 연구가 진행 중입니다. 지난 3년간 항공우주 분야의 3D 프린팅 관련 획기적인 발표가 여러 차례 있었습니다.
에어버스는 상용 항공기 부품의 툴링 및 프로토타입 제작에 적층 제조 기술을 활용하기 시작했습니다. 신형 A350 XWB에는 약 2,700개의 3D 프린팅 플라스틱 부품이 적용되었습니다. 에어버스는 또한 단일 통로 항공기인 A320neo와 A330/A310에도 3D 프린팅 부품을 사용하고 있습니다. 보잉의 777X 역시 항공우주 산업에서 3D 프린팅 기술 도입이 증가하고 있는 대표적인 사례입니다. 2022년 상용 운항 예정인 777X는 연료 노즐, 온도 센서, 열교환기, 저압 터빈 블레이드 등 약 300개의 3D 프린팅 부품이 적용된 두 개의 GE9X 엔진을 탑재하고 있습니다.
엔진 시스템에 3D 프린팅 부품을 사용하는 사례가 증가하고 있습니다. 2021년 6월, GE는 록히드 마틴 F-16 전투기를 비롯한 여러 항공기에 사용되는 F110 엔진의 오일 팬 커버를 3D 프린팅 기술로 제작하는 것에 대해 미 공군의 설계 변경 제안(ECP) 승인을 받았다고 발표했습니다. 미 국방부는 이 부품을 금속 3D 프린팅 기술로 제작된 최초의 엔진 부품으로 인증했습니다. 이러한 혁신은 항공우주 산업에서 3D 프린팅 부품 사용을 촉진하고 시장 성장을 견인할 것으로 예상됩니다.
3D 프린팅 기술 덕분에 부품 설계 및 제작 과정이 더욱 빠르고 저렴하며 간편해졌습니다. 또한 모든 부품을 하나의 구조로 통합할 수 있게 되어 외부 접합부, 접착제, 고정 장치가 필요 없어졌습니다. 이러한 부품 제거는 제조 공정에서 추가 비용을 절감하는 효과를 가져옵니다.
항공 산업은 이 기술의 발전을 이끄는 원동력이 되었습니다. 항공사들은 공급망 제약을 완화하고, 창고 공간을 절약하며, 기존 제조 공정에서 발생하는 폐기물을 줄이기 위해 3D 프린팅에 의존하고 있습니다. 항공기 생산 또한 대량 생산 시 3D 프린팅에 간접적으로 의존합니다. 3D 프린팅은 빠른 속도와 복잡한 부품 제작에 적합한 특성 덕분에 항공기 주요 내부 부품의 우레탄 주조 공정에서 마스터 패턴으로 자주 사용됩니다.
3D 프린팅은 재료를 제거하는 대신 추가하는 방식이기 때문에 제조 과정에서 발생하는 폐기물을 획기적으로 줄입니다. 에어버스에 따르면, 3D 프린팅 부품은 무게를 줄이고 비효율성을 개선하는 동시에 부품의 강도를 향상시킵니다. 또한 생산 시간과 폐기물을 크게 줄여주는데, 평균 폐기물 발생량은 5%에 불과한 것으로 알려져 있습니다. 이러한 폐기물 감소는 제조 비용 절감에도 크게 기여할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 항공기 부품을 필요에 따라 신속하게 생산할 수 있어 공간, 시간, 비용을 크게 절약할 수 있습니다. 이러한 장점들이 종합적으로 작용하여 항공우주 분야에서 3D 프린팅 기술 도입이 가속화되고 있습니다.
3D 프린팅 기술은 항공우주 및 방위산업에서 점차 널리 활용되고 있지만, 광범위한 도입을 가로막는 상당한 장애물이 여전히 존재합니다. 3D 프린팅은 다양한 소재로 부품을 제작할 수 없다는 한계가 있어, 이 기술의 광범위한 사용 가능성을 제한하는 요인으로 작용합니다. 현재의 3D 프린팅 기술과 호환되는 소재는 소수의 고분자 및 금속 분말로 한정되어 있습니다. 하지만 이러한 소재들은 항공기 부품의 전통적인 제조 공정에 사용되는 소재에 비해 가격이 비싸기 때문에, 적층 제조 방식을 생산에 활용하려는 동기가 저하됩니다. 이에 따라 많은 기업들이 비용 효율적인 소재를 선택하여 전체적인 비용을 낮추는 데 집중하고 있습니다.
기존 제조 방식과 달리 현재의 3D 프린팅 시스템은 수요가 갑자기 증가할 경우 생산량을 확대하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 항공 산업에서 확장성은 전략적으로 매우 중요한 요소이므로, 시장 참여자들은 이 문제를 해결하는 데 집중하고 있습니다. 항공 부문의 대량 생산 요구를 충족하기 위해 많은 적층 제조 서비스 제공업체들이 기존 방식을 개선하고 있습니다. 적층 제조의 또 다른 주요 과제는 크고 불규칙한 형태의 항공 부품을 제작하기 어렵다는 점입니다. 특정 중요 항공기 부품의 생산은 3D 프린팅보다는 기존 제조 방식이 더 효율적일 수 있습니다. 이러한 요인들이 시장 성장을 저해하고 있습니다.
ULTEM 소재는 내열성이 뛰어나 항공우주 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 특히, 필요한 모든 장착 구조물을 포함하는 내부 쉘 제조에 ULTEM 소재를 사용하는 기업들이 증가하고 있습니다. ULTEM 소재의 발전은 향후 시장에 성장 기회를 제공할 것으로 기대됩니다.
더 나아가, 3D 프린팅의 활용 분야는 향후 몇 년 동안 지속적으로 성장할 것으로 예상됩니다. 친환경 항공기 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데, 3D 프린팅은 친환경 항공기에 적용될 수 있는 다양한 가능성을 제시합니다. 일부 기술 솔루션은 기존 기계 가공 방식으로는 제작하기 어려울 정도로 복잡하여 도입에 제약이 따르는데, 3D 프린팅은 이러한 문제를 해결하고 혁신적인 솔루션의 보급을 촉진할 수 있습니다. 또한, 도심 항공 모빌리티(UAM)와 같은 신흥 기술은 3D 프린팅 기술의 상용화 단계에 진입하면서 더욱 성숙해질 것으로 예상되어, 3D 프린팅 기술을 가장 먼저 도입하는 분야 중 하나가 될 가능성이 높습니다. 이러한 요소들은 시장 성장에 유리한 기회를 제공합니다.
항공기 부문은 가장 큰 시장 점유율을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 29.7%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 보잉과 에어버스 같은 기업들은 2040년까지 43,500대의 신형 항공기가 필요할 것으로 전망하며 민간 항공 시장의 공격적인 성장을 예측하고 있으며, 이에 따라 전 세계 항공기 보유 대수는 5만 대를 넘어설 것으로 예상됩니다. 혁신적인 3D 프린팅 기술은 제조 공정을 자동화하고 운영 효율성을 향상시켜 시간과 비용을 절감할 것으로 기대되며, 이러한 기술 도입은 공격적인 성장 기회와 기술 통합 부족으로 인한 느린 제조 능력으로 발생하는 누적 생산량 증가 문제를 해결하기 위해 업계 관계자들의 필수 요소가 될 것입니다.
무인 항공기(UAV) 시장은 두 번째로 큰 시장입니다. UAV는 군사, 공공 및 민간 부문에서 다양한 활용 가능성 덕분에 인기를 얻고 있습니다. 특히 군사 목적으로 개발되었지만, 상업 및 레크리에이션 목적으로도 널리 사용되고 있습니다. 대형 및 복잡한 UAV는 국방 분야에서 큰 시장 점유율을 차지하는 반면, 경량 UAV는 상업 시장을 주도합니다. 복잡한 내부 구조와 제한된 내외부 공간으로 인해 UAV 분야에서 3D 프린팅 기술에 대한 수요가 증가하고 있습니다.
특수 금속 부문은 가장 큰 시장 점유율을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 24.4%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 이 부문에는 티타늄, 금, 은, 백금, 팔라듐 등 다양한 소재가 포함됩니다. 특수 금속은 주로 제트 항공기나 우주선의 구조 부품에 사용되어 기업들이 설계 및 제조에 있어 자유로운 가능성을 모색할 수 있도록 합니다.
우주용 금속을 활용한 적층 제조 기술로 생산 능력을 향상시키려는 노력은 시장 성장을 촉진하는 또 다른 중요한 요인입니다. 예를 들어, 2021년 2월 오르벡스(Orbex)는 로켓 엔진 생산을 위한 대용량 3D 프린터 제작 계획을 발표했습니다. 이 프린터가 완공되면 오르벡스는 매년 35개 이상의 로켓 엔진을 생산할 수 있게 됩니다. 우주에서 제작한다는 콘셉트는 여러 스타트업과 유력 기업들이 적층 제조 기술에 투자하도록 이끌었습니다. 이러한 요인들이 해당 분야의 성장을 견인하고 있습니다.
유럽은 시장을 주도하고 있으며, 향후 성장세가 지속될 것으로 예상됩니다. 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 24.4%를 기록할 것으로 예상됩니다. 영국은 항공우주 부문 첨단 소재 연구 개발의 중심지이며, 여러 항공우주 기업들의 존재는 첨단 복합재에 대한 꾸준한 수요를 창출하고 있습니다. 이에 따라 주요 글로벌 시장 기업들의 지역 자회사들은 유기적 및 무기적 성장을 통해 역량을 강화하고 있습니다. 이러한 맥락에서, 레이시온 테크놀로지스(Raytheon Technologies Corporation)의 자회사인 콜린스 에어로스페이스(Collins Aerospace)는 2021년 2월 밴버리(Banbury) 공장에 새로운 다축 복합재 브레이더(multi-axis composite braider)를 도입한다고 발표했습니다. 또한, 콜린스 에어로스페이스는 컴포지트 인티그레이티드(Composite Integration), 크롬튼 몰딩스(Crompton Mouldings), 비트레즈(Bitrez) 등 3개 기업과 협력하여 시스템 단순화, 경량화 및 비용 경쟁력 향상에 중점을 두고 복잡한 형상의 차세대 연속 섬유 강화 부품 제조를 지원하고 있습니다. 이러한 발전은 예측 기간 동안 영국 시장에 긍정적인 전망을 제시할 것으로 예상됩니다.
북미는 두 번째로 큰 시장 규모를 자랑하며, 2030년까지 연평균 25.2%의 성장률을 기록하며 45억 3천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 보잉, 록히드 마틴, NASA와 같은 주요 기업 및 소비자들이 3D 프린팅 기술을 적극적으로 도입하면서 시장 수요가 증가하고 있습니다. 보잉은 특히 위성 분야에서 3D 프린팅 기술을 선도해 왔으며, 2019년에는 세계 최초로 3D 프린팅 안테나를 제작했습니다. 신생 기업인 렐러티비티 스페이스(Relativity Space) 또한 최초의 완전 3D 프린팅 로켓인 "테란 1(Terran 1)"을 개발하며 시장 성장을 주도하고 있습니다. 최근 개발된 "테란 R(Terran R)" 역시 3D 프린팅 기술로 제작되어 재사용이 가능합니다. 록히드 마틴과 렐러티비티 스페이스는 2023년 NASA의 특수 로켓 제작 임무를 위해 협력하고 있습니다.
업계 관계자들의 인프라 투자와 지방 정부의 기술 발전 지원은 미국이 향후 몇 년 동안 가장 높은 시장 점유율을 확보하는 데 중요한 역할을 했습니다. 예를 들어, 나노 및 마이크로위성 개발업체인 테란 오비탈(Terran Orbital)은 2021년 9월 플로리다 최대 규모의 상업용 우주선 시설에 3억 달러를 투자한다고 발표했습니다. 66만 평방피트 규모의 이 시설은 다양한 3D 프린팅 기술을 활용하여 연간 수천 개의 우주 부품을 생산할 수 있습니다. 이러한 발전이 미국 시장의 성장을 견인하고 있습니다.
아시아 태평양 지역은 세계에서 세 번째로 큰 시장입니다. 중국 정부는 '중국 제조 2025' 비전 아래 항공 기술과 3D 프린팅을 국가 산업 성장의 두 가지 주요 동력으로 지정했습니다. 빠르게 성장하는 시장 기회는 기업들이 전략적 제휴를 맺고 중국 내 생산 능력을 확장하도록 장려하고 있습니다. 이러한 맥락에서, 카네카 아메리카 홀딩스의 자회사인 카네카 에어로스페이스는 2021년 8월 상하이 화정 컴포지츠(Shanghai Huazheng Composites Co. Ltd)와 파트너십을 체결하여 성장하는 중국 복합재 시장에서의 입지를 확대한다고 발표했습니다. 카네카 에어로스페이스는 다양한 요구에 부응하는 특수 고성능 복합 소재를 생산합니다. 이러한 움직임은 향후 예측 기간 동안 중국 시장에 긍정적인 전망을 제시할 것으로 예상됩니다.
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저자 세부 정보
Research Analyst
Pavan Warade is a Research Analyst with over 4 years of expertise in Technology and Aerospace & Defense markets. He delivers detailed market assessments, technology adoption studies, and strategic forecasts. Pavan’s work enables stakeholders to capitalize on innovation and stay competitive in high-tech and defense-related industries.
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