미래 제조업의 핵심 골자 3D 프린팅
The Third Industrial Revolution
영국의 경제 주간지 이코노미스트(Economist)는 ‘3차 산업혁명(The Third Industrial Revolution)'이라는 특별 리포트를 통해 3D 프린팅 기술이 내연기관과 컴퓨터에 이어 3차 산업혁명을 이끌 것으로 예측했다. ‘롱테일 경제학’의 창시자인 크리스 앤더슨은 최근 출간한 서적 ‘메이커스’에서 3차 산업혁명을 통해 앞으로 다가올 시대에는 누구나 제조자가 될 수 있다고 내다봤다. 현재 가정용 3D 프린터는 약 150만원 이하에 통용되고 있다. IT 전문 리서치 업체에 따르면, 오는 2016년에는 기업용 3D 프린터 가격이 약 2,000달러(약 210만원) 이하로 하락되고 2018년까지 세계 제조업체 25% 이상이 3D 프린터를 도입할 것이다. 전 세계를 뜨겁게 달구고 있는 3D 프린팅은 미래 제조업을 이끌 핵심기술인 것이다.
최근 어디서나 회자되고 있는 3D 프린터는 개발된 지 얼마 안된 새로운 제품으로 오해할 수도 있다. 통념과 달리 ‘3D 프린팅’은 개발된 지 30년도 더 지난 기술로, 당시만 해도 1~2억원이 넘는 가격에 소수 기업의 특허로 인해 보편적 개발이 어려운 상황이었다. 하지만 특허 기간은 보통 27년이면 효력을 잃게 된다. 2009년 열가소성 수지라는 재료를 이용해 바닥부터 차근차근 쌓아가는 대중적인 FDM(융합적층) 방식에 대한 특허가 풀린데 이어 지난 2월엔 3D 프린팅 핵심 공정인 SLS(선택적레이저소결) 특허가 만료됐다. 또한 30년 전 천문학적 액수를 호가했던 3D 프린터의 가격이 점차 낮아지면서(가정용 3D 프린터 약 100~150만원 수준) 대중에게도 한 걸음 가까이 다가서고 있다.
이에 대응하기 위해 정부는 ‘3D 프린팅 기술 기반 제조혁신지원센터 구축사업’이란 간판을 걸고 향후 5년간 약 350억원을 투자한다는 계획을 세웠다. 강원도에는 3D 프린팅기술센터가 설립되고 구미에는 3D 프린팅산업협회가 결성돼 전시회 및 관련 학과가 개설될 예정이다.
1. 3D 프린팅이란?
적층의 원리, 디지털 데이터를 사용
3D 프린팅은 3차원의 모델링 데이터를 한층 한층(Layer by Layer) 적층해 손으로 직접 만질 수 있는 물리적 형상으로 제작하는 기술이라 말할 수 있다. 디지털 데이터의 획득 방법으로는 직접 소프트웨어로 3D 차원의 모델링을 하거나 3차원 스캐닝을 사용하는 방법이 있다. 스캐닝 방법에는 여러 가지가 있으나 휴대용 스캐너, 의료용 단층촬영(CT), 자기공명(MRI), 산업용 3D 스캐닝(Scanning&Digitizing) 등을 주로 이용한다.
3D 프린터는 플라스틱, 금속, 바이오 등의 재료까지 이용 가능하며 금형공정상 제조가 불가능했던 어떠한 형상이라도 제작 가능하다. 따라서 제조 산업 활용가치가 높은 것은 물론 소비시장 및 인간 삶을 크게 변화시킬 잠재력과 가치를 가진 기술인 것이다.
3D 프린터는 모형이 아닌 직접 사용 가능한 제품을 바로 제작 할 수 있고 1:1 고객 맞춤형 제작과 다품종 소량생산에도 적합하다. 3D 프린터의 디지털 데이터 변용과 장거리 전송이 쉬운 장점은 공급 체인 운송비 등을 획기적으로 줄여 경제적 이득을 가져오게 된다. 이러한 가능성을 지닌 3D 프린팅은 지구 환경 보호를 위한 국제적 저탄소 녹색성장(Green Growth)이나 지속가능한 제조(Sustainable Production) 기조에도 부합되는 기술이라 할 수 있다.
3D 프린팅 용어 변천사
3D 프린팅과 같은 개념으로 통용되는 용어로는 RP(Rapid Prototyping)가 있다. 우리말로는 신속조형기술 또는 쾌속조형기술이라 풀이할 수 있는데, 한 마디로 빠르게 시제품을 만드는 기술을 말한다. 2012년에는 국제적 공식용어가 지정됐다. 미국 내 표준화 업무를 담당하는 미국재료시험협회 ASTM(American Society for Testing and Materials) International F42 Committee에서 기존 신속조형기술(RP)이라는 용어를 적층가공기술 또는 AM(Additive Manufacturing)으로 공식 지정했다. 또한 3D 프린팅이라는 공식용어도 자리잡게 됐다.
용어의 변화가 주는 중요한 시사점은 프로토타입 모형(Mock-up)과 같은 시작품을 만들 수 있는 RP 수준에서 바로 사용 가능한 수준의 제품을 생산할 수 있는 AM 생산 개념으로 변화됐다는 점이다. ‘바로 사용 가능한 수준’이라는 단어 사용은 향후 3D 프린팅 산업이 어떻게 발전할 수 있는지를 가늠케 하는 단서가 된다.
주요기관별 대표적인 언급과 전망
쪾매년 전 세계 3D 프린팅 산업을 심층 분석하는 전문지 Wohlers Report는 3D 프린팅 시장이 지난해 13억달러(1조 5000억원)에서 오는 2020년에는 52억달러(6조원)로 증가할 것으로 내다봤다.
● 맥킨지(McKinsey) 디렉터인 James Manyika는 2025년까지 폭발력 있는 기술 예측 12가지 중 9번째로 3D 프린팅 기술을 선정했다. 또한 2025년까지 14~33조달러의 경제적 파급효과를 예상했다.
● 가트너(Gartner)는 오는 2016년에는 기업용 3D 프린터가 2,000달러 이하에 구입 가능할 것이며, 2018년까지 세계 제조업체의 25% 이상이 3D 프린터를 도입할 것으로 전망했다.
● 삼성경제연구소는 3D 프린팅을 ‘미래를 바꿀 파괴적 7대 혁신기술’ 중 2번째로 선정했다. 이를 통해 예상되는 변화로는 개인 맞춤형 제조 확대, 나노, 생명공학, 우주항공 분야의 활용을 꼽았다.
● 세계미래학회는 ‘2013~2025 미래예측’ 보고서에서 3D 프린터가 생산혁명을 유발할 것이라 전망했다.
● 영국의 BBC 방송은 “3D 프린팅은 20세기의 대량생산 방식을 대체하는 새로운 맞춤형 생산의 혁명을 가져올 것”이라고 내다봤다.
● 미국 MIT에서는 ‘2013년 혁신기술 10선’에 AM(적층 가공) 기술을 4번째로 선정했다.
● 세계경제포럼에서는 ‘미래 10대 기술’에 3D 프린팅 기술을 포함시켰다.
● TIME지에서는 ‘2012년 최고의 발명품 26종’에 3D 프린터를 포함시켰다.
2. 국내 3D 프린팅 산업 현황
1987년 미국 3D 프린터 전문업체 3D Systems에서 첫 상업용 광경화성 수지경화적층 방식의 SLA(Stereolithography) 1을 출시한 이후 한국은 1989년 대우자동차에서 첫 상업용 RP(=3D Printer)장비를 설치·운용한 바 있었다. 미국 글로벌 리서치 전문업체 Wohlers Report에 따르면, 한국은 보급용을 제외하고 전국에 1,300여 대의 산업용 3D 프린터가 누적 설치된 것으로 나타났다.(2013년 기준) 세계 7위 수준의 3D 프린터 보유국이라는 이 결과는 한국이 제조업 기반 국가라는 방증이 되기도 한다.
해외 유수의 기업과 경쟁 중인 국내 3D 프린터
초기 산업용 RP 장비·재료들은 약 3~10억원 이상의 상당한 고가로 100% 수입에 의존했다. 아직도 높은 수입 의존도가 크게 개선되지는 못한 상황이다. 국내 3D 프린터 설치는 자금력이 있는 대기업이나 지자체산업단지 근교 기술지원센터, DIC(Design Innovation Center), 테크노 파크(Techno Park), 대학 장비운영실 등에서 지원 전략으로 활용되고 있지만 미미한 실정이다.
Wohlers Report에 게재된 산업용 3D 프린팅 시스템을 개발하는 국내 기업은 아직 3개사(Menix, InssTek, Carima)에 불과하다. 그나마도 자금부족으로 추가적 제품 생산이 쉽지 않은 상황이며, 판매도 저조한 상태다. 특히 해외 유수의 제품들과 경쟁해야 하는 상황에서 사용되는 재료도 수입에 의존해야 하므로 열악한 환경에 놓일 수밖에 없는 것이다.
3D 프린팅 전략포럼 개최
최근 고가의 연구실험 장비들을 통합 관리하는 전산시스템이 완성돼 정부가 바우처 제도(직업훈련 대상자에게 정부가 지불을 보증하는 전표인 바우처를 지급해 직업훈련을 받도록 하는 제도)를 이용해 중소기업에서 3D 프린팅 활용도를 높이려는 노력은 긍정적인 현상이라 볼 수 있다.
제조업 비중이 높은 한국의 3D 프린팅 사용영역은 나날이 확대되고 있다. 특히 자동차, 전기전자, 항공, 선박, 소비제품, 주얼리 분야의 활용도가 양호한 편이며, 의료분야 치과용 임플란트 제작이나 고관절 대체, 보청기 산업, 수술 관련 검사용 등으로 급부상하고 있다.
3D 프린터기가 공급되면서 주얼리 분야는 기존 전문가에 의한 수작업에서 디지털 디자인 공정으로 전환됐다. 주얼리 공정에 완전연소가 가능한 수지(Resin)나 Wax 재료로 출력하는 3D 프린팅이 도입돼 캐스팅(Casting) 과정을 거쳐 금속으로 변환하는 방법으로 상품개발이 활발히 진행되고 있는 것이다.
향후 이 분야는 의료 임플란트 제작과 함께 Metal 3D 프린팅 기술이 가장 선호되는 산업 중 하나가 될 것으로 예측된다. 실제로 서울 종로 귀금속 상가 밀집지역 5km 반경 내에는 약 60여대의 초정밀 3D 프린터 장비가 운용되고 있다.
정부 차원의 실행계획도 적극 수립되고 있다. 정부는 ‘3D 프린팅 산업 활성화를 위한 발전전략’이라는 주제로 산업통상자원부 주관 ‘3D 프린팅 전략포럼’을 열고 중장기 발전전략을 적극적으로 모색하기 시작했다. 포럼에서는
제도 분과, 기술 분과, 산업응용 사업화 분과의 3개 핵심 분과로 나눠 회의가 진행됐다.
① 제도 분과에서는 3D 프린팅 산업 활성화를 위한 제도정비 안건 등을 다뤘다. 대량복제 문제에 의한 지적재산권 영역, 무기류 활용의 위험성, 교육 및 기타 3D 프린팅 촉진법 등에 관한 다양한 의견들이 수렴됐다. ② 기술 분과에서는 3D 프린팅 원천 기술의 범위를 한정하는데 제조, 소프트웨어, 디자인 모델링, 3D 스캐닝 기술, 소재 등 핵심 기술을 포함하는 의견이 정리됐다. ③ 산업응용, 사업화 분과에서는 제조공정에서 3D 프린터를 어떻게 활용해 신사업, 응용산업을 창출할 수 있을지에 관해 토론하는 시간을 가졌다.
산업통상자원부, 미래창조과학부, 문화체육관광부 등 다부처 공동기획 융합사업을 검토하고 있는 등 정부는 3D 프린팅 산업 육성에 적극적으로 나서는 모양새를 보여주고 있다.
3. 전 세계 3D 프린터 성장 현황
미국 리서치 전문업체 가트너가 발표한 보고서에 따르면, 최근 10만달러(약 1억원) 이하의 3D 프린터 출시가 본격화되면서 2013년 기준 3D 프린터 성장률은 49%에 달했고 전체 판매대수가 5만6,507대에 육박했다.
3D 프린터 제조사들은 일반 소비자용 제품의 본격적인 보급과 동시에 기업과 사용자들의 요구를 반영한 3D 프린터 모델을 만들어내고 있다. 2014년에는 전 세계 3D 프린터 출시가 75% 이상 성장한 9만8,065대에 달할 전망이고, 2015년에는 다시 두 배 성장에 육박하는 판매대수를 기록하게 될 것으로 보인다.
전 세계 3D 프린터 지출 규모 상향곡선
3D 프린터 산업은 아직까지 신생 산업분야이지만 현실적인 기술 요건들이 달성되면서 개발속도와 사용자의 관심 증가속도가 점점 빨라지고 있다. 전 세계 통계를 보면 2013년 3D 프린터 분야에 대한 지출규모는 약 4억1,200만달러(약 4,386억원)에 달해 2012년 2억8,800만달러(약 3,066억원)보다 43% 가량 증가했다.
기업용 지출이 차지하는 규모는 2013년 기준 약 3억2,500만달러(약 3,460억원)에 달했고, 일반 사용자 규모는 약 8,700만달러(약 926억원) 가량을 차지했다.
올해는 이와 같은 지출규모가 약 62% 이상 더 증가하게 될 것으로 보여 총 지출 규모는 6억6,900만달러(약 7,122억원)를 돌파할 것이며, 이 중 기업용 3D 프린터가 차지하는 규모는 5억3,600만달러(약 5,706억원), 일반 사용자의 경우도 1억3,300만달러(약 1,416억원)에 달할 것으로 추산됐다.
기업 관점에서 본 3D 프린팅 산업
제품 자체가 급속도로 성숙단계로 진입하면서 기업들은 3D 프린팅 산업의 잠재성에 놀라며 연구를 지속하고 있다. 사용자들의 관심사가 3D 기술에 대한 단순한 호기심에서 가격과 애플리케이션, 기능성으로 변모함에 따라 연구의 방향도 변화·발전될 전망이다.
기업 관점에서 현재 3D 기술은 주로 제품 설계단계에서의 소규모 모델, 산업용 프로토타이핑 개발, 제조 프로세스와 완제품의 대량생산에 사용되는 지그나 인쇄물에 중점을 두고 사용되고 있다.
2014년부터는 3D 프린터 기기들이 본격적으로 출시될 것이다. 대부분의 기업들은 3D 프린팅이 비용 효과적인 도구가 될 것을 파악하고 있는데, 이는 프로토타이핑과 제품개발부터 완제품 개발로 이끄는 전 과정의 개발이 요구됨을 의미한다.
2015년경 전 세계 50위권 기업들 3D 생태계 진입
3D 프린터 가격은 치열한 경쟁과 제품 출시량 증가로 향후 몇 년간 지속적으로 하락할 것으로 예상된다. 반대로 제조사는 급격한 가격 다운을 막기 위해 보다 높은 성능과 기능성, 품질을 지닌 제품 출시를 본격화하도록 노력할 것이다.
가트너는 2015년경 상위 50위권에 속하는 다국적 유통기업들이 온라인과 오프라인 채널을 통해 3D 프린터 생태계에 진입해 시장의 판도가 급변할 것으로 전망했다.
주요 다국적 유통기업들은 일반 소비자와 기업에게 3D 기술을 제공할 수 있는 수단들을 섭렵해가고 있다. 향후 업계는 개별적으로 3D 프린트된 요소들의 판매뿐 아니라 프린터 관련 부속품 판매를 통해 수익을 창출할 것이다. 이에 따라 3D 프린팅 재료 등의 관련 시장 대처전략 또한 활성화될 것으로 보인다.
출처 | Gartner(www.gartner.com)
4. 3D 프린팅 기술
3D 프린팅 방식 및 기술 현황
3D 프린터 장비군은 사용하는 소재가 액체냐 고체냐 분말이냐에 따라서 분류할 수 있으며 해당 소재를 어떤 방식으로 형상화하느냐에 따라서도 분류가 가능하다.
프린팅 방식에는 소재 형태를 기준으로 액상 형태인 원재료를 레이저빔이나 UV를 이용해 순간적으로 경화시켜주는 방식인 SLA(Stereo Lithography Apparatus), Polyjet(Photopolymer Jetting Technology), DLP(Digital Light Processing) 등이 있으며 고체 상태의 원재료를 사용하는 방식으로는 FDM(Fused Deposition Modeling), MJM(Multijet Modeling) 등이 있다. 이외에도 판지, 롤타입 PVC, 시트 형태의 재료를 커너로 가공 후 열접착하는 방식이 있으며 분말 형태의 재료를 사용하는 SLS(Selective Laser Sintering), 3DP(3D Dimensional Printing) 등도 있다.
최근 보급형으로 제작·판매되고 있는 3D 프린터들은 2009년 특허가 풀린 FDM 방식을 채택하고 있고, 지난 2월 미국 3D Systems이 보유했던 SLS 방식에 대한 특허도 만료되면서 3D 프린팅 기술의 장벽이 하나씩 없어지고 있다. SLS 방식 특허가 풀리고 저가형 프린터 개발에 용이한 이 방식을 채택하는 기업이 늘어나면서 저가형 제품 개발도 발 빠르게 진행될 것으로 기대된다.
지난 2013년 10월 16~23일까지 독일 뒤셀도르프에서 열렸던 K-2014(International Trade Fair for Plastics and Rubber) 전시회에서는 플라스틱 인젝션 장비로 유명한 독일의 ARBURG이 ‘Freeformer’라는 새로운 개념의 3D 프린터를 선보였다. 이 제품은 기존 인젝션 몰드에서 사용하는 Batch(알갱이) 타입의 소재를 사용해 그대로 프린팅할 수 있으며 서로 다른 물성을 가진 소재를 붙여서 출력할 수도 있어 복합사용이 가능하다.
또한 출력 시 기존 3D 프린터에서 사용하는 3축 가공뿐만 아니라 5축 가공도 지원된다. 기존 장비들은 Table이 Z축으로만 움직이지만 Freeformer는 Table이 상하좌우 그리고 회전이 가능하기 때문에 가공축을 연장할 수 있다는 특징이 있다.
한편 NASA(미국항공우주국)는 올해 3D 프린터를 우주정거장으로 쏘아 올릴 예정이다. 3D 프린팅 회사 MADE IN SPACE가 NASA의 마샬 우주비행센터와 공동으로 제작한 이 3D 프린터는 우주공간의 환경 문제를 견뎌낼 수 있도록 특수 제작됐다. 중력이 부족한 우주정거장에서 이 프린터는 획기적인 역할을 해낼 것이다. 우주정거장의 나머지 30%를 구축할 예정이며 특수개체, 장비의 업그레이드에도 사용될 것이다.
앞으로는 소재 개발이 관건
현재 대부분의 3D 프린터는 장비를 구입한 회사로부터 재료까지 구매하는 형태로 구동되고 있다. 제조업체들이 장비 특성에 맞게끔 소재도 개발해 카트리지 형태로 공급하고 있기 때문이다. 일반적으로 SLA 방식은 광경화성 액상 수지를 주재료로 사용하며 FDM 방식은 노즐을 통해 압출하는 방식이므로 열가소성 수지(ABS, PC 등)를 사용한다.
파우더 타입의 재료를 사용하는 SLS 방식은 좀 더 다양한 소재를 사용할 수 있다. 어떤 파우더를 사용하느냐에 따라 플라스틱, 금속, 모래와 같은 물성을 가지게 되는데 플라스틱 재료로는 Polystyrene, Polyamide가 대표적이며 DMLS(Direct Metal Laser Sintering)용으로는 Bronze를 비롯한 합금형식의 강철과 스테인리스 스틸이 사용된다. 의료, 우주항공 산업에서 사용되는 티타늄과 코발트크롬 등도 있다.
이제 3D 프린터를 이용하면 어떤 형태의 제품이든 만들어낼 수 있게 됐다. 하지만 재료는 플라스틱이나 금속류 등 기존 생산방식에서 사용하던 수준에서 벗어나지 못하고 있다. 우수한 성능의 장비를 개발하는 것도 중요하지만 앞으로 다가올 미래에는 어떤 소재를 사용하느냐가 더욱 이슈가 될 것으로 보인다.
미국 오클랜드 3D 프린터 재료전문 회사 Emerging Objects는 이 분야에서 선구자 역할을 하고 있다. 두 명의 건축가에 의해 설립된 이 회사는 다수의 기업이 3D 프린터 장비 자체에 관심을 가질 때 소재에 대한 연구를 진행해왔다. 이들은 샌프란시스코에서 생산되는 소금과 나무로 만든 펄프, 점토 등의 파우더 타입 3D 프린팅 재료를 이용해 벽돌, 건축용 부품, 가구 등을 만들어 냈다.
5. 3D 프린팅 활용 사례
미국의 카이바 기온프리도(Kaiba GionFriddo)라는 아기는 생후 6개월만에 한 식당에서 갑자기 호흡을 멈추고 얼굴이 파래졌다. 병원에서 카이바가 Tracheobronchomalacia(기관지 연화증)를 앓고 있다는 것이 확인됐다.
이 질병은 기도장애를 일으키는 선천성 질환으로 좁아진 기관지가 폐로 가는 공기를 막아 호흡곤란을 일으키게 되는 것이다. 2,200명의 아기 중 한명에게서 나타나는 질병이었지만 카이바의 경우는 그 증세가 더욱 심했다. 의사들에게 아기가 살아서 병원을 떠날 수 없을 가능성이 높다는 진단을 들은 카이바의 모친 에어프릴은 “무기력하게 아이를 바라보고 있을 수밖에 없었다”고 말했다.
그러나 미시간대학교 Glenn Green 박사와 그의 동료 Scott Hollisterr 교수의 생각은 달랐다. 이들은 3D 프린팅 기술을 이용해 맞춤형 장치를 제작하기로 결정하고 FDA에 응급상황 특수장비 승인을 요청해 긴급 승인됐다. CT로 스캔된 카이바의 기도를 3D 데이터로 만들어 맞춤 기관지 장치를 제작·삽입했다. 이를 통해 아기는 문제없이 숨을 쉴 수 있게 됐고 어린 생명을 구했다.
보청기 산업 디지털 솔루션으로 전환
많은 사람들이 모르고 있지만 현재 판매되는 보청기의 대다수는 3D 프린팅으로 제조된 제품들이다. 기존 보청기 제작은 매우 숙련된 사람들만 작업이 가능하고 노동 집약적 과정으로 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 수작업으로 이뤄져 많은 수정 작업이 필요했다.
2000년 이후 스위스 보청기 회사 Phonak과 3D 프린터 회사 Materialise와의 파트너십을 통해 보청기 산업이 디지털 솔루션으로 전환됐다. 이에 따라 시간과 노력 절감은 물론 100% 개별 맞춤 디자인이기 때문에 더 나은 음향 품질을 제공할 수 있게 만들었다.
환자의 맞춤형 깁스를 제작하는 3D 가이드
오토바이와 부딪쳐 팔목과 다리를 다친 미국의 William은 오른쪽 팔이 제대로 회복되지 않아 혼자서 와이셔츠 단추도 채울 수 없었다. 하지만 William은 Peter Axelsson 박사를 만나 3D 환자 맞춤 가이드를 통한 골절술로 팔을 다시 제대로 쓸 수 있게 됐다.
3D 환자 맞춤 가이드란 CT 촬영 데이터를 3D로 전환해 이를 환자에 맞게 디자인하고 3D 프린팅으로 제작한 후 실제 수술에 활용하는 방법이다. 기존에는 감으로 시술되던 2D 스캔방식에서 3D로 전환시킨 이 가이드는 수술 전 Simulation 및 제작을 통해 더 정확하고 빠른 수술을 가능하게 만들었다. 3D 프린팅 환자 맞춤 가이드는 이미 전 세계 정형외과 분야에서 활용되고 있다.
제조비용 90% 이상을 절약하는 3D 프린터
자동차와 항공산업에서는 이미 오래전부터 프로토타입을 만들거나 패턴을 캐스팅할 때 3D 프린터를 사용해왔다. 얼마 전 중국의 차세대 전투기 개발 사업(J-15)에 3D 프린터가 광범위하게 사용됐다. 깎아서 사용하는 기존 티타늄 가공방식을 사용했을 때는 재료 낭비가 야기되곤 했다. 이와 비교하면 원료를 90% 가까이 절약해 비용이 기존 제조 방식의 5% 정도 수준에 머물게 됐다.
유럽 우주국 ESA도 최근 ‘Amaze Project’를 발표했다. 이 프로젝트는 3D 프린터로 항공기와 우주선에 필요한 금속 부품을 제조한다는 계획이다. 3D 프린터 도입은 금속부품 제조 시 발생하는 산업폐기물을 줄일 수 있고 이에 따라 제조비용 절감효과를 가져올 것이다.
줄기세포를 3D 프린팅해 자가치료도 가능해질 것
생명공학 산업과 관련한 다양한 활용사례도 속속 들려오고 있다. 지난 2013년 2월에는 스코틀랜드 에딘버러의 헤리옷-와트 대학 과학자들이 배아줄기세포의 3D 프린팅 방식을 개발했다. 머지않은 미래에는 각 가정에서 유전정보를 이용한 자가 치료가 가능해질 수도 있을 것이다.
이외에도 3D 프린팅을 활발하게 접목하고 있는 분야는 패션업계다. 패션디자이너 Iris van Herpen은 벨기에에 본사를 둔 Materialise에서 3D 프린터로 드레스를 만들어서 선보인 바 있다. 3D 프린터로 출력한 액세서리를 판매하고 있는 Nervous System은 자체적으로 개발한 Generative Modeling 기법을 이용해 액세서리를 디자인하고 있다. Nervous System은 홈페이지를 통해 소비자들이 직접 자신들이 원하는 디자인을 완성한 후 주문할 수 있는 시스템도 갖추고 있다.
3차 산업혁명 시대에 한국에게 주어진 과제
디자이너와 제조자, 소비자의 경계가 무너지고 있다. AM 시대에 다가올 새로운 변화들을 미리 대처하지 않으면 뒤쳐지게 될지도 모른다. 한국은 제조업 규모나 수출 경제 규모에 비해 AM 기반은 열악한 수준으로 볼 수 있다. 경쟁력을 높이기 위해서는 정부, 학교, 기업, 기관별로 다각적인 대책 마련이 시급하다. 특히 인력 양성이 중요한데 유치원, 초·중·고, 대학까지 체계적인 교육 방법론 개발이 필요하다는 의견이 지배적이다.
지난 3월 11일 구미산업단지에 3D 프린팅산업협회를 결성한 것은 좋은 예라 할 수 있다. 협회는 코엑스와 양해각서를 교환하고 오는 11월 3D 프린팅 전문 전시회를 개최하기로 합의했고, 금오공대와 협약해 올해 후반에는 3D 프린팅학과를 개설할 것으로 전해졌다.
2014년 또 하나의 3D 프린팅 핵심 공정인 선택적레이저소결(SLS-: Selective Laser Sintering) 특허가 풀렸다. 이에 따라 기존 용융압출적층조형방식인 FDM 방식 이상의 대대적인 파급 효과가 예상된다. 특허가 풀렸다고 해서 SLS가 쉽게 흉내 낼 수 있는 공정은 아니지만 보다 많은 사람들이 편리하게 사용할 수 있게 될 것이다.
산업용, 특히 보급용 3D 프린터 장비들은 가격 다운과 재료의 다양화로 춘추전국시대가 도래할 것이라 예상된다. 또한 오픈소스에 의해 보급용 장비의 태생적인 한계를 극복한 안정된 장비들도 등장할 것으로 보인다. 그러나 산업용으로 사용될 고품질의 제품 제작은 향후 5년 이내는 힘들 것으로 보이므로 소형장비보다는 소모성 재료의 다양한 개발이 새로운 돌파구가 될 수 있을 것이다.
3D 프린팅 기술은 모델링만 된다면 상상하는 모든 형상을 현실화시킬 수 있는 강력한 제작 수단이다. 또한 누구나 소비와 제조가 가능한 프로슈머(Prosumer) 시대와 1인 제조기업 탄생이 가속화될 핵심기술이라 할 수 있다. 소위 3차 산업혁명 시대에 우리 실정에 맞는 제대로 된 준비를 통해 3D 프린팅의 산업적 활용과 가치를 극대화하는 한국이 되길 기대해본다.
출처 | KISTI 미리안(mirian.kisti.re.kr)
