뭐든지 뚝딱 만들어내는 '3D프린터'

우리가 알고 있는 프린터란 컴퓨터의 글자와 그림을 종이에 인쇄하는 기계였다. 즉 평평한 종이에 모니터의 내용을 2차원적으로 표현하는 것을 의미한다. 허나 3D프린터는 이러한 2차원을 넘어서 3차원적으로, 즉 입체적으로 표현할 수 있게 되었다. 컴퓨터의 특정 소프트웨어로 그린 3차원 설계도를 보고 손으로 만질 수 있는 입체적인 물건을 만들어내는 개념이다.

        

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그렇다면 3D프린터는 과연 어떤 원리로 물건을 인쇄할까?

3차원 프린터는 입체적으로 그려진 물건을 마치 미분하듯이 가로로 1만 개 이상 잘게 잘라 분석한다. 그리고 아주 얇은 막(레이어)을 한 층씩 쌓아 물건의 바닥부터 꼭대기까지 완성한다(쾌속조형 방식). 잉크젯프린터가 빨강, 파랑, 노랑 세 가지 잉크를 조합해 다양한 색상을 만드는 것처럼 3차원 프린터는 설계에 따라 레이어를 넓거나 좁게, 위치를 조절해 쌓아 올린다. 지금까지 개발된 3차원 프린터는 1시간당 높이 2.8cm를 쌓아 올린다. 레이어의 두께는 약 0.01~0.08mm로 종이 한 장보다도 얇다. 쾌속조형 방식으로 인쇄한 물건은 맨 눈에는 곡선처럼 보이는 부분도 현미경으로 보면 계단처럼 들쭉날쭉하다. 그래서 레이어가 얇으면 얇을수록 물건이 더 정교해진다.

3차원 프린터에 들어가는 재료는 주로 가루(파우더)와 액체, 실의 형태다. 가루와 액체, 그리고 녹인 실은 아주 미세한 한 겹(레이어)으로 굳힌다. 이 겹들을 무수히 쌓아 올려 물건을 만드는 방식이다.

실제로 사용된 3D프린팅 사례들을 살펴보자.

             

[이미지 출처:http://alsdlqjal.tistory.com/category/,%C2%B7%C2%B4%E2%80%B3%22%C2%B4%C2%B0%C2%B3%D0%BE%E2%99%A1%EC%9C%A0%EB%9F%BD%EC%B0%A8/,%C2%B7%C2%B4%E2%80%B3%22%C2%B4%C2%B0%C2%B3%D0%BE%E2%99%A1%EB%9E%8C%EB%B3%B4%EB%A5%B4%EA%B8%B0%EB%8B%88]

예를 들어 전 세계 유명 자동차업체인 람보르기니는 시제품을 만들기 위해 3D프린터를 이용한다. 3D프린터로 만든 시제품으로 테스트 해본 뒤, 직접생산에 들어가는 것이다. 이러한 3D프린터를 이용해서 만든 시제품을 통해 기존 제작비용 4만달러와 제작기간 4개월을 각각 3000달러, 20일로 줄였다고 한다.

또한 미국 켄터키주 루이빌대학교 심혈관 혁신연구소의 스튜어트 윌리엄스 박사는 최근 자신의 연구팀이 세포를 이용한 3D프린터로 인간 심장 판막을 만들었다. 또 3D프린터로 만든 혈관을 생쥐에 이식하는 실험에 성공했다. 줄기세포나 생체조직에서 추출한 세포를 배양해 일종의 '생물학적 잉크'를 만들어 3D프린터를 통해 3차원 형태의 기관으로 만든 것이라는 게 외신들의 분석이다. 윌리엄스 박사는 "3∼5년 정도 뒤에는 3D프린터로 심장의 각 부분을 만들어, 완전한 심장으로 조합하는 것이 가능할 것"이라고 말했다.

최근에는 3D프린팅이 시제품 제작을 넘어 직접 상품을 생산하는 기술로 주목받고 있다. 응용 분야가 제조업 외에도 바이오, 의료, 생활용품 등으로 확산하고 있는 것. 액세서리, 휴대폰 케이스, 주방 식기 등이 3D프린팅으로 생산됐고, 자동차나 항공기 등의 주요 부품을 생산하는데도 활용되기 시작했다.

3D프린팅 산업이 주목받기 시작한 건, 버락 오마바 미국 대통령의 발언이 시발점이었다. 오마바 대통령은 작년 집권 2기 국정연설에서 3D프린터 산업을 '제3의 산업혁명'으로 규정하며 관심의 불을 지폈다. 각종 연구원에서 내놓은 자료를 살펴보면, 3D프린팅 산업은 그야말로 '신세계(New World)'다. 

세계경제포럼(WEF)은 10대 유망 기술 중 하나로 3D프린팅을 꼽았고, 삼성경제연구소는 10년 후 미래를 바꿀 7대 혁신 기술로 3D프린팅을 선정했다. 세계적인 경영컨설팅 회사인 액센츄어도 3D프린팅을 가장 주목할 만한 기술로 꼽았다.

제 3의 산업혁명이라고 불릴 만큼 기존 제조업에서 새로운 혁신을 가져올 차세대 기술로 주목받고 있는 것이다. 국내에서도 3D프린팅 산업에 대한 관심이 커지면서, 산업 육성 및 인력 양성 정책이 쏟아져 나오고 있다. 앞으로의  3D프린팅 산업이 얼마나 발전하고 어디에 어떻게 적용될지가 세간의 큰 관심이 계속해서 쏠릴 것으로 추정된다. 

대학생 기자단 김도형/ 경기대학교 경영정보학과