디지털 덴티스트리를 선도하는 3D 프린팅 솔루션 ‘쓰리디머티리얼즈’

디지털 덴티스트리를 선도하는 3D 프린팅 솔루션 ‘쓰리디머티리얼즈’

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[편집자주] 빅뱅엔젤스는 신용보증기금의 ‘스타트업네스트’ 11기에 참가 중인 스타트업에 대한 액셀러레이팅 프로그램을 진행 중이다. 이 프로그램에 참여 중인 11팀은 어떤 서비스를 제공하는지 살펴본다. ==> 데모데이 참관신청

• 투자유치 단계 : 시드 
• 투자유치 금액 : 20억원 
• 투자유치 희망 시기 : 2022년 3분기 내 
• 투자유치내역 : 없음

쓰리디머티리얼즈는 디지털 덴티스트리와 디지털 매뉴팩처링을 위한 혁신소재와 3D프린팅 솔루션을 제공하는 스타트업이다. 

UV 경화형 폴리머를 합성 개발해 3D 프린팅 및 후가공 시간을 단축하고 대량 맞춤형 비즈니스를 위한 혁신적이고 경제적인 소재와 3D 프린팅 솔루션을 구축했다. 쓰리디머티리얼즈는 UV 경화형 폴리머 개발 및 원재료 연구, 엔지니어링을 포함하여 30년 이상 연구경험을 보유하고 있는 전문가들이 설립해 오랜 노하우를 자랑한다.

전통적인 산업용 폴리머 영역에서 이를 대체할 수 있는 기계적 특성 및 내구성과 경제성을 가진 새로운 소재인 복합소재를 출시, 개발하기도 했다. 쓰리디머티리얼즈는 치과와 기공소에서 필요한 모든 과정을 3D프린팅으로 대체 가능한 프로세스를 확립하며 디지털 덴티스트리를 선도하고 있다. 

우리 팀이 해결하려는 문제점이 무엇입니까? 

디지털화에 따른 4차산업혁명을 이끌 핵심 기술로 3D프린팅이 집중적인 이목을 받은 지 5년이 넘었지만, 아직 의료와 산업 현장에서 실제 3D프린팅 기술이 적용되고 있는 것을 찾아 보기 어렵다. 

이는 기존의 3D프린팅 기술이 실제 제품에 적용되기 위하여는 고가 장비를 구매해야 하기 때문에  초기 자금규모가 부담이 된다는 장벽과, 의료 및 산업현장에서 요구하는 여러 물리적 특성에 부합하지 못한 소재의 한계 때문이다. 

쓰리디머티리얼즈는 재료공학을 기초로 하여 획기적이며 새로운 광소재 개발을 통해 이 두가지 문제를 한 번에 해결함으로써  ‘디지털 덴티스트리’와 ‘디지털 매뉴팩처링’이라는 새로운 시대를 열수 있는 원동력을 갖추었다.  

우리는 어떤 방식으로 이 문제를 해결합니까? 

기존의 3D프린팅 산업의 경우, 전자 및 기계공학적 기반의 3D프린터 제조사가 먼저 장비를 개발하였고, 뒤이어 3D프린터에 맞추어진 소재가 개발되는 형태로 성장 되어 왔다. 또한 기존의 3D프린터 산업이 지난 30년간 동일한 특허를 기초로 개발이 되었으며, 그에 따라 장비 중심의 개발로는 앞선 한계를 넘지 못했다는 단점을 가지고 있다.

반면, 쓰리디머티리얼즈는 소재를 전문적으로 개발하는 회사이다. 쓰리디머티리얼즈는 재료공학 관점에서 의료 덴탈시장과 산업부품시장에서 요구하는 모든 물성을 만족하는 획기적인 3D프린팅용 소재를 개발하고, 역으로 소재에 맞는 3D프린터를 개발함으로써 기존 시장에서 한계에 부딪힌 점을 해결하여 재료공학과 디스플레이 기술을 접목하여 최상의 결과를 도출하기에 이르렀다. 

기존 3D프린팅 기술은 강한 광량을 가진 Laser와 DLP를 이용하여 3D프린팅을 하는 기술로 3D프린터의 설계단계에서부터 가격이 수천만원에 달할 수 밖에 없었다. 하지만 쓰리디머티리얼즈는 소재공학을 이용하여 기존 광량의 1/10로도 3D프린팅이 가능한 3D프린터용 광경화 레진을 개발하였으며, 핸드폰과 노트북에서 사용되는 약한 LCD 빛으로도 고속의 3D프린팅이 가능하게 함으로서 3D 프린팅의 비용을 1/10로 낮출 수 있었다.

또한 25년의 유기합성 광소재 기술을 이용하여 다양한 3D프린팅 소재를 개발함으로써 먼저 의료 분야에 있어, 치과와 기공소에서 필요한 모든 치과용 재료를 3D프린팅으로 대체 가능하게 하여 ‘디지털 덴티스트리’ 혁명을 리드하고 있으며, 또한 산업분야에 있어서는 플라스틱 사출을 이용하여 생산되는 자동차부품, 전자부품, 산업부품 등이 요구하는 강도, 충격강도, 내열, 난연 등의 특화된 물성을 3D프린팅으로 구현 가능하게 함으로써  ‘디지털 매뉴팩쳐링’ 구현을 리드하고 있다.

이 문제를 해결하려는 경쟁사에 비해 우리의 경쟁력은 무엇입니까? 기술적인 장점이 무엇입니까? 

우리의 가장 큰 강점은 세계 유일의 초고속 0.5초 프린팅 기술이다. 3D프린팅은 1/20mm의 두께의 2D 레이어를 한층한층 쌓아서 3D형태를 만들어 가는 것이다.  광원으로 레이저와 DLP등을 사용했었는데 높은 광량임에도 불구하고 이를 이용한 기존의 3D프린터는 한 레이어를 인쇄하는데 일반적으로 15초정도 소요되었고, 넓은 면적을 인쇄하는 경우 1분 이상 소요되는 경우도 있었다.

반면, 쓰리디머티리얼즈는 적은 양의 빛으로도 인쇄가 가능한 광소재 개발로, LCD 3D 프린터를 이용하여 한 레이어를 인쇄를 단지 0.5초만으로도 인쇄가 가능할 수 있게 하였다. 이러한 출력시간 단축은 시간당, 장비당 생산량을 증가시켜 원가를 획기적으로 낮추는 중요한 요인으로 작용하였다.

이렇게 개발된 초고속 3D프린팅 기술은 특히 디지털 덴티스트리 분야에서 획기적인 기술로 평가되고 있다. 예를 들어 임플란트 시술 시, 임플란트 식립을 위하여 잇몸 골조직에 구멍을 내는 드릴링을 하는데 정확한 위치와 정확한 각도를 구멍을 내야한다.  이를 위하여 현재 인공지능 AI가 환자의 구강 CT스캔을 하고 이를 분석하여 최적의 수술가이드를 설계해 주고, 이를 3D프린팅으로 바로 출력하여 의사가 체어사이드에서 수술이 가능하게 하였다. 

경쟁사의 3D프린터용 덴탈 소재로 출력할 경우 환자가 디지털 스캔후 시술까지 1시간 반 이상 대기하는 시간이 발행한다. 반면 쓰리디머티리얼즈 3D프린팅소재와 프린터를 사용할 경우 12분만에 출력하여 바로 수술이 가능하다는 장점이 있다.  과연 내가 치과를 방문하여 임플란트 시술을 한다고 하면 어떤 시술 방법을 선호하겠나?

또한 저가용 3D프린터 제조 기술을 보유하고 있단. 기존의 3D프린터는 고가의 레이저와 고가의 DLP를 이용하여 2D 이미지를 형성하여 출력을 하는 방식이다. 이 방식은 복잡한 광학계와 고가인 부품가격, 고가의 유지비용 등이 3D프린터의 가격을 높이게 되는 인자가 될 수밖에 없었다.

쓰리디머티리얼즈는 획기적인 광경화형 올리고머 개발로 노트북이나, 휴대폰의 LCD에서 나오는 낮은 광량만으로도 2D 이미지 형성이 가능하게 했다. 따라서 복잡한 광학계 대신 우수한 정밀도와 저렴한 LCD패널을 2D 이미지 형성에 사용할 수 있게 되었고, 이에 수천만원의 3D 프린터 가격을 50만원 이하로 함으로써 3D프린터 가격을 획기적으로 낮출 수 있었다.

기존의 3D프린터 업체는 고가의 3D프린터를 판매하고 수년동안 안정적으로 사용할 수 있다고 홍보하고 있고, 고가의 덴탈 3D레진(약 50만원/kg)을 전용으로 판매하고 있다. 

반면 쓰리디머티리얼즈는 덴탈 3D레진(약 50만원/kg)을 5개 이상 구매하면 덴탈용 LCD 3D프린터를 무상 제공하고 언제든지 가장 최신의 LCD 3D프린터를 업그레이드 해주는 방식으로 소비자들의 진입문턱을 낮추고 있다. 

수천만원의 3D프린터를 구매하여 수년간 사용하겠는가, 3DM의 레진을 구매하고 최신의 3D프린터를 무상 제공받아 매년 업그레이드 하면서 사용하겠는가?
세계최고의 물성. 3D프린팅이 개발된 이후 지난 30년간, 3D프린팅 소재물성의 한계로 인해 의료와 산업에서 3D프린팅의 본 기능을 발휘하는 것이 제한되어 왔다. 따라 주변에서 볼 수 있었던 것은 3D프린터로 출력한 피규어 정도에 불과하였다.

이는 앞에서 설명한 것과 같이 장비를 개발하는 기업위주로 3D프린팅이 발전해 온 폐해라 볼 수 있다. 쓰리디머티리얼즈는 소재 전문업체이며, 지난 25년의 광경화 재료기술을 바탕으로 직접 광경화형 올리고머를 개발하여 지속적으로 레진 개발을 해 오고 있다. 이렇듯 소재 전문업체가 3D프린팅 산업을 이끌어 나가는 것은 쓰리디머티리얼즈가 세계 최초일 것이다.

이렇게 각 분야에서의 요구물성을 직접 개발한 올리고머를 통해 구현해 나가고 있으며, 3D 프린팅 산업에서 LCD를 이용한 3D 프린터를 통하여 초고속 출력 뿐 아니라, 세계 최고의 강도, 견고함, 생체안정성, 내열성 등 모든 물성에서 세계 기록을 연일 갱신하고 있다. 

우리가 제공하는 제품/서비스는 무엇인가요? 현재 상태는? 

3DM의 제품은 크게 3가지로 구성되어 있다. 

디지털덴티스트리에 필요한 생체적합한 바이오 3D레진, 디지털매뉴팩쳐링에 필요한 엔지니어링 3D레진, 그리고 두 레진 모두 사용이 가능한 LCD 3D프린터이다.

디지털덴티스트리용 바이오 3D레진으로 임시치아용 레진, 임플란트 수술가이드용 레진, 투명교정용 레진, 의치용 레진 등 특수기능을 가진 12종류의 레진을 제조 판매하고 있으며, 이 모두 인체에 무해하고 의료기기로서 사용이 가능하며, CEᆞFDA인증을 2022년말까지 모두 완료하기 위해 진행중에 있다.

디지털매뉴팩처링용 엔지니어링 3D 레진으로 사람의 피부와 같이 부드럽고 플렉서블한 레진, 240도 고온까지 견디는 레진, 자동차소재에 많이 사용이 되는 폴리프로필렌 소재를 대체가능한 레진, 불에 타지 않아 전기자동차 등 UL 인증이 필요한 부분에 사용이 되는 레진 등, ‘디지털매뉴팩쳐링’에서 요구하는 12종의 엔지니어링 LCD 3D프린터 전용 레진이 개발되어 판매되고 있으며, 현재 UL, CE 등 주요인증이 진행이 되고 있다.

LCD를 기반으로한 디지털덴티스트리용 소형 3D 프린터로 125mm를 인쇄할 수 있는 LuDent One은 출시가 되어 판매하고 있으며, 가격은 기존 천만원 정도의 경쟁사 DLP 3D프린터 대비 1/10 수준으로 공급되고 있으며, 디지털매뉴팩쳐링용으로는 대형 620mm까지 인쇄를 할 수 있는 LuDiMen 620 3D프린터를 개발하여 연말에 출시를 앞두고 있다. 

우리 제품/서비스가 겨냥하는 시장 크기는 얼마나 됩니까? 우리의 핵심 타겟 고객은 누구입니까? 

3D프린팅 전세계 시장은 30조이며, 이중 의료덴탈 부분만 7조입니다.

저희가 겨냥하고 있는 시장은 18조 시장의 디지털매뉴펙팩쳐링과 7조 시장의 디지털덴티스트리 분야이다.

특히 디지털덴티스트리에서는 3D프린터를 이용한 임플란트 시장과 투명교정 시장을 집중 공략하고 있으며, 디지털매뉴팩쳐링 부분에서는 경량화, 내열, 내화가 필요한 전기자동차용 부품 시장을 세부 목표로 하고 있다. 

우리의 비즈니스 모델은 무엇입니까? 

기존대비 1/10 정도의 투자비용과 누구가 쉽게 사용가능한 LCD 3D프린터를 제공하여 산업부품 생산공정과 치과ᆞ기공소의 모든 공정을 3D프린팅으로 대체할 수 있도록 하고, 여기에 필요한 LCD 3D프린터 전용 레진을 판매하여 수익을 창출하는 구조이다.

그 동안 우리 팀의 성과는 무엇입니까? 

쓰리디머티리얼즈는 먼저 한국최초로 LCD 3D프린터 전용 덴탈용 바이오 3D 레진 3종을 개발하여 세계 디지털덴티스트리 리딩기업이며 상장사인 ㈜레이에 2019년부터 연간 2억 상당의 레진을 독점공급을 하고 있으며 추가로 9종의 레진을 개발하여 2022년말 CEᆞFDA 인증 및 출시를 목표로 하고 있다. 비인증 품목은 이미 베트남에 수출을 시작을 하였으며 해외 치기공소로부터 우수한 피드백을 받고 있다.  이태리, 독일 등 EU 국가를 포함하여  중동 등 6개국의 에이전트와 독점공급 계약을 추진하고 있다. 

디지털매뉴팩처링용 LCD 3D프린터 엔지니어링 레진은 2020년 현대기아자동차 그룹과 공동으로 폴리프로필렌을 대체할 수 있는 LCD전용레진을 공동개발하여 공동특허를 출원 하였으며, 실제 자동차 부품을 개발된 소재로 3D프린팅하여 공급하기도 하였다. 또한 SuperFast라는 브랜드로 2020년 세계 12개국 아마존을 통해 출시를 하였으며, 지금까지 20,000명 이상이 저희 LCD 3D프린터  전용 레진을 사용하고 있으며, 22년 상반기 이미 월 1억 매출을 돌파했다.

이러한 성과는 모두 재료공학을 기초로 한 소재기술에서 기인하였으며, 이는 특허등록 1건, 출원 3건, 상표권 등록 등을 통해 진입장벽을 높이고 제품경쟁력을 높이고 있다. 

우리 팀의 경쟁력은? 

치의학박사인 정회민대표는 2013년에 조규성 현 카이스트교수(UC 버클리대학교 원자핵공학박사), 한성수박사(UC 버클리대학교 재료공학박사)와 같이 광소재전문 회사인 루벤틱스에이디엠을 창업하여 광섬유용 광경화 저굴절 레진을 개발하였고,  시장점유율 세계1위로 도약함으로써 소재기반 전문경영인으로 기반을 다지게 되었다.

광경화형 레진 기술을 활용할 수 있는 차세대 사업아이템을 계획하던 중 여러 치과 지인으로부터 선진국에서는 3D프린팅으로 기공인력을 대체하고 있다는 내용을 접하고 2015년부터 본격적으로 광경화형 레진을 이용한 3D프린팅 재료기술개발을 시작하였으며, 2017년 한국에서 처음으로 광경화형 3D프린팅 레진 SuperFast를 출시하게 되었고, 2019년에는 한국최초로 물세척이 가능한 LCD 3D프린터 전용 덴탈용 레진을 ㈜레이와 공동으로 CEᆞFDA 인증을 받아 디지털덴티스트리 시장에 진입하게 되었다.  

이후 현 임원인 기술부분 함은정이사와 재무부분 박만호 상무이사와 의기투합하여  디지털덴티스트리 및 디지털매뉴팩처링용 LCD 3D프린팅 전용 레진 사업에 몰두하기 위해 사재를 털어 쓰리디머티리얼즈를 분사, 창업하게 되었다.

우리의 비전은 

3D프린팅 기술은 해외에서는 4차산업혁명을 이끌 핵심기술로 평가를 받고 있으며, 지난 3년간 200건이 넘는 M&A를 통해 자본이 집중 투자되고 있다. 세계적인 화학기업 BASF, BAYER, DSM, EVONIK 등도 조 단위의 M&A를 통해 3D프린팅용 레진사업에 적극적 투자를 하고 있다.

하지만, 아직도 우리 주변에서 3D프린팅의 실례를 찾아보기 힘든 것은 바로 그 동안 고가의 3D프린터를 판매하여 수익을 창출해 온 장비업체 주도로 3D프린팅 시장이 성장해 왔기에, 자본력을 갖춘 대기업만이 3D프린팅에 투자를 할 수 있었기 때문이다.

쓰리디머티리얼즈는 동등한 성능이나 1/10가격의 LCD 3D프린터 기술을 개발하여, 장비판매를 통한 수익이 아니라, 3D프린팅의 사용자 및 사용범위를 폭발적으로 성장시켜 대중화하는데 목적이 있다. 이를 통해 LCD 3D프린터 레진을 판매함으로 수익을 이끌어 내는 세계 최고의 소재전문 회사가 되고자 한다.

지금까지는 필요한 부품이 미국에서 설계하여, 중국에서 생산하고, 제품은 다시 미국으로 들어가 몇 개월 간 재고로 보관되었다가 소비자에게 판매되는 그러한 제조업의 시대는 끝나고 있다. 3D프린팅을 통해 필요한 부품이 세계 어느곳에서는 설계되어 파일로 보관되고, 필요한 소비자에게 인터넷을 통해 전달하고, 이를 소비자가 바로 3D프린팅 하여 사용하는 4차 산업혁명시대가 시작되었다. 누구나 집집마다 잉크젯 프린터를 가지고 있듯이, 쓰리디머티리얼즈의 LCD 3D프린터와 재료를 집집마다 가지고 필요한 피규어나 부품을 적기에 인쇄하여 사용하는 시대를 만들어 가고자 한다. 이를 위해 가장 먼저 고려해야 할 점은 누구나 구매할 수 있는 저렴한 가격의 LCD 3D프린터와 어떤 부품이라도 3D프린팅을 할 수 있는 LCD 3D프린팅용 전용 소재라고 생각한다.

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