3D프린터의 혁명

이규홍 대표이사 | 기사입력 2014/12/04 [10:58]

3D프린터의 혁명

이규홍 대표이사 | 입력 : 2014/12/04 [10:58]
▲ 이규홍 대표이사     ©
현재에도 많이 사용하고 있지만 차세대 유망기술로 손꼽히는 3D프린터가 이제 대중화를 눈앞에 두고 있다. 또한 3D프린터는 제3의 산업혁명을 주도하게 될 차세대 유망생산기술로 주목받기 시작한지도 오래다. 3D프린터는 찰리스 헐(Charles W.Hull)이 액체상태에서 빛을 받으면 굳어지는 성질을 가진 플라스틱, 즉 광경화성 수지를 사용하여 제품의 단면을 인쇄/적층하는 광조형법(Stereolithography)으로 시제품을 생산하는 기술로 특허를 받은 것인데 오늘날 시제품 제작을 넘어 직접 상품을 생산할 수 있는 기술로 진화하게 된 것이다.

3D프린터의 최초 개발은 1981년 일본 나고야시립연구소 히데오 코다마가 하였으나 이를 시스템으로 최초 구현한 것이 찰리스 헐인 것이다. 이는 디지털화된 3차원 제품의 설계도면을 2차원 단면으로 연속적으로 재구성, 소재를 한 층씩 인쇄하면서 적층하는 방식이다. 즉 재료를 자르거나 깎는 방식의 전통적인 생산방식을 절삭가공이라 하고 3D프린터는 새로운 층을 겹겹이 쌓아가는 방식, 즉 적층가공 또는 한 층 한 층 미세물질을 쌓아올려 입체적인 물체를 제조한다 해서 첨삭가공이라고 한다. 3D프린터는 이러한 원리로 다양하게 사용될 수가 있다.

소걸형 SLS방식은 3D프린터가 고분자물질이나 금속가루같은 원재료를 설계도에 맞게 충분히 쌓은 후 자와선이나 레이져를 쏘아 재료를 굳혀 입체감있는 제품을 제조하는 방식으로 다양한 원료를 사용할 수 있고 정밀하다는 장점이 있다. 또한 압출형 FDM방식은 가열된 노즐을 통해 조형재료인 고체 열가소성 플라스틱 등 원료를 녹이고 압출, 얇은 막이 경화되면서 층층이 쌓아올려져 제품형태가 만들어지는 방식으로 제작비용과 시간면에서 효율적이라 한다. 그리고 잉크젯 기반 기술은 광경화성 수지재료를 미크론단위의 매우 미세한 두께층으로 분사해 조형하는 방식이다. 이는 매끄러운 표면처리와 매우 정밀한 디자인의 시제품 제작이 가능하다.

이러한 다양한 제품에 대한 제작이 가능한 3D프린터는 요즘 대세로 흐르고 있는 고객 맞춤형 제품 제작에 개인 맞춤형 제작으로 고객 니즈를 충족시킬 수 있을 것으로 본다. 현재의 생산시스템으로는 소량생산을 하는데 비용이 더 들기 때문에 개인 맞춤형 제품을 생산하는데는 한계가 있다. 요즘 보청기, 치아, 의족 등 개인 맞춤형 제품이 반드시 필요한 영역에서 3D프린팅이 도입되기 시작하였으며 인공혈관에서부터 장기적으로는 인체의 장기를 생산하는 것에 이르기까지 첨단산업에 3D프린터가 사용될 것으로 보여진다.

또한 필요할 때 바로 생산해 판매할 수 있는 시스템으로 재고를 쌓아두지 않아도 된다는 장점이 있다. 그러한 관계로 재고비용을 줄일 뿐만 아니라 자연재해를 포함해서 예기치 못한 사고로 공급망이 마비되는 것을 막을 수 있으며 제품이 고장 났을 때 부품재고가 없거나 아예 통째로 갈아야 함으로서 비용이 많이 드는 폐단으로 수리를 못하거나 일부 수리가 어려웠던 것이 사라지게 될 것이다.

3D프린터는 디자인 혁신으로 이어질 수 있다. 디자이너들이 자신의 영역을 창조형태로 자신의 아이디어 창작만 있으면 언제든지 제작이 가능하고 디자인 파일만 만들면 직접 제작할 수 있기 때문이다. 다소 복잡하거나 내부가 비어있는 디자인처럼 기존 방식으로 제작하기 어려운 제품도 손쉽게 제작할 수가 있어 향후 악세사리, 주방기구, 생활용품 등에서 기발한 디자인이 3D프린터로 구현함으로서 차별화 제품이 속속 등장할 전망이다.

네덜란드의 한 디자이너는 3D프린터로 제작한 새로운 의류를 패션쇼에 세웠으며, 나이키는 3D프린터를 사용하여 기능성 축구화를 선보였고, 프랑스 디자인회사 No Design에서는 특이한 인테리어 조명을 3D프린터를 사용하여 생산했다. 미국의 오바마대통령은 3D프린터를 차세대 산업혁명으로 극찬한바 있고 미국, 중국, 영국 등 선진국에서는 이미 3D프린터에 대한 지원이 활발히 이어지고 있다. 3D프린터는 그만큼 차세대 산업에 큰 역할을 할 것으로 기대하기 때문이다.

그러나 3D프린터가 생산대중화에 상용화단계에 이르기에는 이르다는 판단이다. 기술 자체가 시작단계인 만큼 다양한 제품을 생산하기에는 사용할 수 있는 소재의 종류도 제한적일 뿐만 아니라 생산 속도 또한 개선의 여지가 있기 때문이다. 또한 제품의 완성도, 강도, 정밀도면에서 기존 방식보다 열위에 있다는 점도 그러한 생각들을 입증하고 있는 것이다. 그러나 이러한 개발들이 속도를 더하고 있어 우리도 3D프린터에 대한 개발과 연구에 박차를 가해야 한다. 모든 개발은 앞서 선점하는 것이 중요하기 때문이다. 다만 걱정되는 것은 그렇지 않아도 실업률이 높아져있는 상태에서 3D프린터의 상용화가 진행될 때 실업률이 더 높아지지 않을까 하는 우려를 지울 수 없는 것 또한 걱정스러운 부분이다.
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