3D 프린팅 넥스트 레볼루션

3D 프린팅 넥스트 레볼루션 - 3D 프린터가 가져올 미래
크리스토퍼 바넷 지음, 길이훈.김상태 옮김 / 한빛비즈 / 2014년 9월

글자나 그림을 인쇄하는 차원에서 벗어나 거의 모든 사물을 인쇄할 수 있는 3D 프린터가 요즘 차세대 신기술로 부상하였다. 그런데 최근에 나온 기술이 아닌 1980년대부터 사용되어 온 기술이라니 놀랍다. 게다가 신발, 장난감, 액세서리와 같은 단순한 물건만을 인쇄하는 것이 아닌 자동차, 집, 인체의 장기와 같이 규모가 크고 특수한 것까지 생산할 수 있다고 하니 그야말로 혁신적인 기술이다. 그럼 무엇이든 만들어 내는 마법과도 이 기술은 어떤 것일까?

다양한 3D 프린팅 기술이 있는데 대체적으로 세 가지로 설명할 수 있다.

첫째, 재료를 압축하여 층을 하나하나 쌓는 방식.

-대부분 열가소성수지의 재료를 사용하여 프린터 헤드 노즐에서 반쯤 용융(녹아서 섞이는 일)된 물질을 압출하여 물체를 만들어 내는 방식으로 첫 번째 층이 출력되고 나면 다음 층을 쌓는 방식이다. 작은 물체부터 중간 크기의 플라스틱 물체를 간단하게 만들 수 있는 가장 우수한 기술이지만 정밀성이 떨어지고 출력되는 동안 휘거나 수축하는 문제가 발생할 수도 있다. 목재 섬유질과 플라스틱 결합제를 섞어 만든 재료를 이용하여 목재와 똑같은 촉감과 향기가 나는 제품을 출력할 수 있고, 이미 초콜릿을 이용한 3D 프린터는 판매하고 있으며 먼 미래는 아니지만 조만간 건축분야에서 콘크리트를 이용하여 출력할 수 있을 것이다.

둘째, '광폴리머‘라는 액체를 빛에 노출하여 응고하는 방식.

-자외선, 레이저, 다른 광원에 노출되었을 때 굳는 광폴리머라는 물질을 부분적으로 굳혀 물체를 출력하는 방법이다. 광폴리머를 응고시키는 방식에 따라 여러 가지 프린터가 개발 중에 있다. 매우 정밀하게 출력할 수 있다는 장점이 있다.

셋째, 고운 분말을 물체의 모양대로 굳히는 방식.

-분말을 굳혀서 물체를 만드는 기술로 ‘입자재료 바인딩법’이라고 한다. 분말은 플라스틱, 금속, 세라믹 등 다양한 재료를 이용할 수 있다. 주재료 위에 프린터 헤드로 접착제나 결합체를 분사하는 방법과 분말의 입자를 레이저나 가열을 이용하여 녹이는 방법이 있다. 지지물을 출력하거나 제거할 필요가 없고 빠르게 제품을 생산할 수 있다.

이런 기술로 이루어진 3D 프린팅은 제조에 있어 큰 혁명이다. 만들어진 제품을 구입하는 것이 아닌 중간과정 없이 바로 원하는 제품을 생산하게 되기 때문이다. 당장에 이루어질 일은 아니지만 전문가들은 10년 후쯤 보편적인 제조 기술이 될 것이라고 예상한다. 이미 세상을 놀라게 한 결과물 즉, 전자 장치를 제외한 무인비행기과 차량의 몸체를 프린팅 한 자동차, 환자의 살과 뼈를 반영한 의족, 보철기 등을 보면 예상을 곧 현실로 바꾸게 할 것이다.

해외에서 만들어진 제품을 운송해서 받을 필요가 없어지고, 제품이 운송된다 하더라도 제품이 아닌 디지털 운송이 될 것이며, 재료를 자르고 뚫고 하는 과정이 아닌 제품에 필요한 양에 맞춰 재료를 쌓기 때문에 재료의 낭비를 줄이게 되고, 오래된 제품이 고장 났을 경우 디지털로 저장된 부품을 즉시 만들어 제품수리가 가능한 점과 인간의 세포와 장기까지 프린팅이 되는 ‘3D 프린팅’은 많은 이점을 가진 매우 혁신적인 기술이다. 하지만 상대적으로 부작용도 가지고 있다. 바이오 프린팅 성형으로 나이에 맞지 않는 얼굴을 유지할 수 있다는 것, 열쇠와 총기류 복제와 같은 불법적인 물건의 제조, 모든 종류의 디자인과 특허 그리고 지적 재산권 문제를 야기한다. 게다가 안정성이 검증되지 않아 건강과 안전의 문제점이 우려가 되고 가정이나 지역에서 개인의 물건을 만드는 일이 보편화된다면 기업에서 일하는 사람들의 고용문제에도 영향을 미칠 것이다.

그렇다면 3D 프린터의 생산을 막아야 하는 것일까? 저자는 고용문제에서 만큼은 낙관적인 판단을 내린다. 오랜 시간이 지나면 가정과 해당 지역에서의 제조는 고부가가치 주문 제작 제품과 부품의 생산에 국한 된 다는 것이다. 사람들이 대중적으로 사용하고 있는 제품들을 가정에서 만들어 사용한다는 것이 아니라 특정한 제품만 생산하게 된다는 뜻이다. 또한 3D 프린팅 산업이 번창하면 새로운 고용 창출을 기대할 수 있고 나아가 경제가 회복될 수 있는 발판을 마련할 수 있다는 것이다. 3D 프린터라는 하드웨어를 만들어야 하는 인력과 이 프린터를 움직이게 하는 소프트웨어분야개발에서의 인력이 필요하다는 점과 또한 각 가정에서 제품을 설계하는 것보다는 인터넷으로 3D 프린팅이 가능한 디지털 모델을 다운로드하는 것이 더 편리하고 수월하다는 점에서 모델을 설계하는 인력을 생각해 본다면 저자의 생각이 옳다는 생각이 든다.

주문이 들어오면 바로 제품을 생산하는 꿈은 어느 정도 현실이 된 것 같다. 저자의 말대로 제조 방식의 20퍼센트만 적절하게 변화시키기만 해도 가히 혁명적인 기술이다. 디지털 제조의 시대가 시작된 현재와 확대될 가까운 미래에 단점보다는 장점이 많은 이 신기술을 너무나 과한 인간의 욕구로 인해 무분별한 개발보다는 지구의 자원의 문제를 해결하고 인간의 삶에 도움을 주는 방향으로 개발되길 바란다. 미래를 이끌 사업으로 3D 프린터의 기술이 왜 부상할 수밖에 없는지 미래 산업지도가 어떻게 그려질지 그려보는 계기가 된 소중한 시간이었다.