11. 3D 프린팅 기술의 정의와 발전 방향
최근들어 3D 프린터 시장이 급성장하면서 많은 사람들이 관심을 가지고 있다. 하지만 아직까지는 우리에게 생소한 분야이기 때문에 이 글을 통해 3D 프린팅 기술이란 무엇인지 알아보고자 한다.
3D 프린팅이란 무엇인가요?
3D 프린팅 기술이란 컴퓨터 프로그램을 이용해서 설계도면을 만든 후 이를 입체물로 인쇄하는 기술이다. 즉, 2차원 평면인 종이 위에 그림을 그리듯이 3차원 공간상에 디지털 데이터를 입력하면 원하는 물체를 만들어내는 기술이다.
3D 프린팅(3D Printing)은 디지털화된 파일을 기반으로 하여 소재를 층층이 쌓아 입체 형태의 물체를 만들어내는 기술로 기존의 절삭가공 방식과는 다르게 적층 가공 방식이기 때문에 재료 낭비가 적고, 복잡한 형상이라도 쉽게 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한 컴퓨터 프로그램을 통해서 작업하기 때문에 원하는 모양 그대로 재현할 수 있고, 개인용 3D 프린터 보급률이 높아지면서 누구나 손쉽게 자신만의 작품을 만들 수 있게 되었다.
장점과 단점
3D 프린팅 기술의 장점은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째로는 기존의 제조방식과는 달리 재료비가 적게 든다는 점이다. 또한 대량생산이 가능하기 때문에 생산단가를 낮출 수 있다는 장점이 있다. 그리고, 한 번 제작하는데 걸리는 시간이 짧기 때문에 빠른 시일 내에 상품화 시킬 수 있다는 장점이 있다. 3D 프린팅 기술의 단점으로는 먼저 출력 과정에서 열이 발생한다는 점이다. 이로 인해 플라스틱 등의 소재가 변형될 수 있고, 인체에 유해한 물질이 나올 수 있다는 문제가 있다. 또한 너무 작은 크기의 물건을 만들기 위해서는 정밀한 작업이 필요한데, 이러한 부분에서는 아직 한계가 존재한다.
활용 분야는 어떤 것이 있나요?
의료분야: 최근 들어 인체조직 재생연구뿐 아니라 임플란트 수술 시 가이드라인 제공, 치아 교정 장치 개발 등 의학 분야에서의 활발한 연구가 이루어지고 있다. 실제로 미국 하버드대학교 부속병원인 매사추세츠 종합병원(MGH)에서는 3D 바이오프린팅 전문기업 오가노보(Organovo)와 협력하여 간 조직 샘플을 인쇄하기도 했다. 이를 통해 향후 2년 안에 실제 장기 크기의 생체 이식용 간이 생산될 예정이며, 보다 정확한 진단과 빠른 회복이 가능해질 것으로 기대된다.
교육분야: 서울시 노원구 광운대학교에서는 ‘창의융합형 공학인재 양성지원 사업’의 일환으로 국내 최초로 3D프린터를 활용한 창의설계 경진대회를 개최했다. 대회 참가자들은 대학생답게 일상생활에서 불편함을 느꼈던 부분들을 개선하거나 새로운 아이디어를 접목시킨 시제품을 선보였다. 대상을 수상한 팀은 “평소 가지고 있던 문제의식을 해결하고자 이번 대회에 참여했는데, 이렇게 좋은 결과를 얻게 되어 기쁘다”며 소감을 밝혔다.
문화예술분야: 영화 <아이언맨> 시리즈 주인공 토니 스타크의 슈트 역시 3D 프린팅 기술로 만들어진 결과물이다. 아이언맨 슈트 한 벌을 만들기 위해서는 약 150시간 이상의 시간이 소요되는데, 사람 손으로는 절대 불가능한 일이다. 하지만 3D 프린터로는 단 몇 시간 만에 완성품을 만들어낼 수 있다. 뿐만 아니라 세계 최대 규모의 3D 프린트 업체 스트라타시스(Stratasys)는 올해 초 뉴욕 패션위크에서 디자이너 브랜드 사카이(Sacai)와 협업하여 의상을 선보이기도 했다.
3D 프린팅 기술 전망은 어떤가요?
앞으로 3D 프린팅 기술은 더욱 발전할 것으로 보인다. 이미 항공우주산업, 자동차부품, 전자·전기, 건축, 의료, 식품 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있으며, 앞으로 적용 범위가 더욱 확대될 것으로 예상된다.
미래창조과학부 산하 정보통신기술진흥센터(IITP)는 앞으로 글로벌 3D 프린팅 시장규모가 108억 달러(약 12조 원) 수준으로 성장할 것으로 예측했으며, 한국과학기술기획평가원(KISTEP)은 2030년까지 1천 억 달러(약 113조 원) 규모로 커질 것으로 전망했다.
지금까지 3D 프린팅 기술에 대해 알아보았는데, 현재까지도 계속 연구 중이며 새로운 방식의 3D 프린팅 기술이 개발되고 있다고 하니 미래 산업으로써 기대되는 바가 크다. 최근 4차 산업혁명과 더불어 3D 프린터 시장이 급속도로 성장하고 있다. 특히 의료 분야에서는 환자 개개인에게 맞는 맞춤형 치료제나 인공장기 등을 제작하는데 활발하게 이용되고 있으며, 교육 분야에서도 학생들이 직접 설계 및 디자인한 물건을 출력해서 만드는 수업이 진행되는 등 다양한 분야에서 활약하고 있다. 앞으로 더욱더 다방면에서 유용하게 쓰이는 3D 프린팅 기술이 쓰일 것으로 예상된다.