드론 제조의 새로운 표준: 3D프린팅을 통한 개발 속도와 생산 유연성의 혁신

드론은 이제 단순한 취미용 장치를 넘어, 정찰, 배송, 산업시설 점검, 그리고 첨단 군사 작전에 이르기까지 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 수행하는 필수 기술로 자리 잡았습니다. 드론의 역할이 복잡해지고 요구 성능이 높아지면서, 전통적인 제조 방식은 '더 가볍게', '더 빠르게', '더 저렴하게', '더 맞춤형으로'라는 시장의 니즈를 따라잡는 데 한계를 보이기 시작했습니다.

이러한 혁신적인 요구를 충족시키는 핵심 동력이 바로 적층 제조(Additive Manufacturing, AM), 즉 3D 프린팅 기술입니다. Custom Market Insights의 수요 분석에 따르면, 글로벌 3D 프린팅 드론 시장 규모는 2024년에 약 7억 1,050만 달러 (약 9,236억 원)로 평가되었으며, 2025년에는 8억 5,150만 달러 (약 1조 1,069억 원)에 달할 것으로 예상됩니다. 특히, 2025년부터 2034년까지 연평균 20.7%로 성장하여 2034년에는 약 38억 5,550만 달러 (약 5조 920억 원) 규모에 이를 것으로 예측될 만큼, 이미 전 세계 산업 및 국방 분야에서 주목받고 있습니다. (Source: Custom Market Insights)

크렐로는 이번 블로그에서 드론 개발에서 3D프린팅의 이점과 실제 적용 사례들을 정리해 보았습니다.

3D프린팅으로 드론 제작 시 핵심 이점

1. 경량화 및 비행 효율 극대화

3D프린팅은 드론의 비행 시간, 탑재 중량 및 에너지 효율을 좌우하는 경량화 목표를 효과적으로 실현할 수 있도록 지원합니다. 래티스(격자) 구조와 위상 최적화 설계(Topology Optimization Design)를 완벽하게 구현하여, 부품의 강성을 유지하면서도 극도로 가볍게 제작이 가능합니다. 또한, 여러 부품을 하나의 통합 구조로 제작할 수 있어 조립 공정과 잠재적 고장 지점을 최소화할 수 있습니다.

2. 개발 및 생산 리드타임의 혁신적 단축

3D프린팅을 적용하면 금형 제작 없이 디지털 데이터만으로 부품을 즉시 생산할 수 있습니다. 개발팀은 프로토타입 제작과 검증을 짧은 간격으로 반복하는 빠른 개발 프로세스를 통해, 설계 변경을 즉시 반영하여 제품 출시 속도(Time-to-Market)를 획기적으로 단축할 수 있습니다.

3. 소량/특수 목적 드론에 대한 비용 효율성

금형이 필요 없고 재료 낭비가 적은 3D프린팅은 기존 제조 방식으로는 경제성이 떨어졌던 소량 생산, 일회성 제작 및 고도로 커스터마이징된(Customized) 드론 제작에 최적의 솔루션입니다. 또한 다양한 기능을 통합 설계하여 생산 및 조립 비용까지 함께 절감합니다.

4. 광범위한 소재 옵션 및 기능적 대응

고강도 복합재, 내열성 폴리머, 유연한 엘라스토머 등 3D 프린팅 소재의 범위는 지속적으로 확장되고 있습니다. 이러한 폭넓은 선택지에 후처리 기술을 더해, 고속 레이싱 드론부터 군용 드론까지 요구되는 성능과 환경 조건에 맞춰 정밀하게 부품을 제작할 수 있습니다.

5. 지속 가능한 저(低)폐기물 제조 방식

절삭 가공과 같은 기존 제조 방식과 달리, 3D 프린팅은 필요한 형상만을 층층이 쌓아 올리는 방식입니다. 이로 인해 소재 낭비를 최소화하고 폐기물 발생을 줄이며, 원자재 및 에너지 사용량까지 절감할 수 있습니다.

3D 프린팅을 활용한 드론 제작 사례

1. SLS 3D 프린팅으로 제작한 초소형 항공기 프레임 - Festo

독일 자동화 기업인 훼스토(Festo)는 자율 군집 비행 기술의 미래를 보여주는 초소형 항공기인 '바이오닉 비(BionicBee)'의 프레임을 제작하기 위해 SLS(선택적 레이저 소결) 방식과 PA1101 폴리머 소재를 적용했습니다. 이를 통해 프레임 무게를 기존 12그램에서 단 3그램으로 75% 획기적으로 절감하면서도 구조적 안정성을 완벽하게 유지했습니다. 이는 초경량화와 미세하고 복잡한 격자 구조 구현이 필수적인 자율 군집 비행 드론 개발의 기반을 마련한 성공적인 사례입니다. (Source: 바이오닉 꿀벌 드론: 자율 군집 기술의 미래, 날아오르다)

OG 이미지 — 훼스토는 SLS방식과 PA1101 폴리머 소재를 적용, 초소형 항공기인 '바이오닉 비 (BionicBee)'를 제작했습니다.

2. SLA 3D프린팅으로 드론 시제품 기능 테스트 및 개발 속도 확보 - Skydio

미국 드론 기업인 스카이디오(Skydio)는 SLA 3D 프린팅 기술을 핵심 개발 과정에 적용하여 하드웨어 혁신 속도를 높였습니다. 드론 설계의 핵심 난제인 무게, 속도, 범위 간의 균형을 맞추기 위해, 엔지니어링 팀은 SLA 3D프린팅을 적용, 최종 사출 부품과 거의 동일한 기계적 특성을 가진 고품질 프로토타입을 신속하게 제작하고 기능 테스트를 진행할 수 있게 되었습니다. 이를 통해 부품의 견고성, 내구성 테스트는 물론, 무선 주파수(RF) 테스트용 고정 장치까지 내부에서 반복 제작할 수 있었으며, 소프트웨어 개발 속도에 맞춰 개발 주기를 획기적으로 단축하고 핵심 프로젝트를 수주하는데 기여했습니다. (Source: How Skydio Leads the Drone Industry in Autonomous Flight With Help from Formlabs)

3. 금속 3D프린팅을 적용, 일체형으로 제작한 산업용 청소 드론의 핵심 부품- Swiss Drone Services

스위스 드론 서비스(Swiss Drone Services AG)는 건물 외벽이나 태양광 설비 청소에 사용되는 산업용 청소 드론의 핵심 부품인 노즐 및 랜스 어셈블리를 제작하기 위해 금속 3D 프린팅 기술과 알루미늄 합금(AlSi10Mg)을 사용하여 부품을 일체형으로 제작했습니다. 이를 통해 기존 제조 방식 대비 무게를 40% 절감하고, 고압 워터 제트에서 발생하는 진동을 60% 이상 줄여 드론의 비행 안정성과 작동 범위를 획기적으로 향상 시켰습니다. (Source: 새로운 차원의 청소: 적층 가공으로 고성능 드론 솔루션을 구현하는 방법)

이와 같이, 드론 산업에서 3D 프린팅 기술은 단순히 부품을 만드는 새로운 방법을 넘어, 경량화, 개발 속도, 비용 효율성, 생산 유연성 등을 동시에 혁신하는 '드론 제조의 새로운 표준'으로 자리매김하고 있습니다.

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크렐로는 국내 SLA 및 SLS 3D프린팅 직영 공장과 검증된 글로벌 제조 네트워크를 통해, 복잡한 드론 설계를 최고 수준의 정밀도와 속도로 제작해 드립니다. 또한, ISO 9001, 27001 및 14001을 획득하여 품질·환경·보안 전 영역에서 글로벌 기준을 충족하는 체계를 운영하고 있습니다.