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최근 3D 프린터가 화제다. 곧 새로운 산업혁명을 가져올 것이라고 할 만큼 3D 프린터로 인해 시장, 산업구조와 우리의 생활이 완전히 바뀌리라는 예측이 나오고 있다. 3D 프린터가 기존 제조 방식과 무엇이 다르고, 어떤 응용이 가능할지 알아보자.

3D 프린터의 현황
최근 들어 이슈화되고 있는 것과는 달리 3D 프린팅 기술 자체는 80년대에 처음 등장한 기술이다. 뿐만 아니라 비싼 프린터의 가격 탓에 흔
히 쓰이지 않았을 뿐이지 잘 둘러보면 우리 주변에는 이미 3D 프린팅 기술이 사용된 생활용품들이 많이 존재한다. 사람의 귀에 꼭 맞아야 하는 보청기나 투명 교정기, 임플란트 등은 많은 경우 3D 프린팅 기술로 만들어진다. 요즘에는 의족, 인공관절과 같은 복잡한 구조물들도 3D 프린터로 제작되기 시작했다.

3D 프린터의 차별성
3D 프린팅 기술은 기존 제조 기술과 많은 부분에서 차이가 있다. 흔히 사용하는 잉크젯 프린터를 생각해 보자. 우리가 가진 문서나 그림 파
일을 인쇄하게 되면, 손으로 쓰거나 그리는 것과는 비교도 안 되는 속도로 파일을 실물로 얻을 수 있다. 3D 프린터의 첫 번째 장점도 이와 같
다. 아무리 복잡하게 생긴 3d 모형이라도 손으로 직접 만드는 것과는 비교도 안 되는 속도로 똑같이 찍어낼 수 있다. 속도는 물론이고, 정확도 측면에서도 뛰어나다. 무엇이든지 생긴 그대로 모방할 수 있다. 예를 들어 우리가 자연에 있는 나뭇잎이나 산호초처럼 복잡한 형태를 지닌 물체와 똑같이 생긴 모형을 만든다고 해보자. 현재 손이나 기계로 조각하는 방법으로는 비용도 비용이지만 아무리 세밀하게 만든다고 해도 실물이 왜곡되고 많은 부분이 생략될 수밖에 없다. 하지만 3D 프린터를 이용할 경우, 3D스캐닝을 통하여 말 그대로 ‘실물과 똑같은’모형을 만들 수 있다. 제품을 3D로 만드는 과정을 통해 우리는 기존에 상상도 하지 못했던 물건들을 만들어 낼 수도 있다. 3D 프린터가 어떤 원리로 물건을 만들어내는지 보자.
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간단히 얘기하면, 점 프린팅은 한 층씩 점으로 그리면서 쌓아 나가 는 방법이고, 면 프린팅은 한 번에 한 층씩 만들어내서 차곡차곡 쌓아 나가는 방법이다. 이러한 특유의 제조 방식 덕분에 3D 프린터로는 틀을 만들어서 찍어 내거나 깎아 내는 등 기존의 방식으로 제작하지 못하는 구조물들을 간단히 만들 수 있다. 예를 들자면 기존 제조 방법들로는 내부에 빈 공간이 있는 구조물의 경우 두 쪽으로 만들어서 다시 조립하는 방식을 사용해야 했지만, 3D 프린터를 이용하면 조립 공정 없이 한번에 만들어 낼 수 있다. 이러한 제조 방식은 재료에도 구애받지 않게 한다. 위의 표에서 보이는 것처럼, 간단한 조건만 만족하면 우리가 떠올릴 수 있는 거의 모든 재료로 3D 프린팅을 할 수 있다. 최근 인공 조직 및 인공 장기 연구가 이런 3D 프린터의 성질을 활용해 많은 진척을 보이고 있다. 비교적 단순한 구조인 연골, 심장 판막 등을 살아 있는 세포들을 콜라겐과 같이 세포들을 연결해 주는 매개체에 분산시켜서 실제 장기의 모양대로 정밀하게 프린팅하는 방법을 통해 만들어내려 시도하고 있다. 또한 3D 프린터는 공정 유연성을 가진다. 한 대만 있으면 공장의 대량생산 구조에 비해 재료와 디자인의 무궁무진한 다양성을 별다른 노
력 없이 누릴 수 있다. 이 특성은 기존 시장의 성격을 완전히 뒤흔들어 놓을 것이다. 3D 프린터가 상용화되면 지금의 개념과는 전혀 다른, 진
정한 의미의 다품종 소량생산을 실천할 수 있을 것이다. 개개인에게 맞춘 생활용품들을 매우 간단히 만들 수 있고, 노후한 가전제품의 부품이
더 이상 생산되지 않아 수리하지 못하는 일도 없을 것이다. 비용이 적게 드는 국가에서 생산한 제품들을 운송하여 재고 관리할 필요 없이 기
계만 들여놓고 즉석에서 찍어내 바로바로 고객들에게 제공할 수도 있다. 앞으로는 소규모 기업도 대규모 기업에서만 제공할 수 있던 상품과
서비스를 얼마든지 제공할 수 있게 될 것이다. 추후 예상되는 문제점 & 한계 개발된 지 꽤 되었다고는 하나 아직도 신생 기술인 3D 프린터는 상용화를 위해 넘어야 할 산이 많다. 감광성 수지 같은 재료는 매우 비싸고, 고온으로 플라스틱을 녹여 인쇄하는 과정에서 유해물질의 배출도
심각하다. 가장 큰 한계점은 3D 프린터의 잠재력을 현재 사용되는 디자인 프로그램이 따라가지 못한다는 점이다. 기존에 외관만을 디자인
하던 CAD 등의 프로그램들로는 3D 프린터로 만들어낼 수 있는 매우 복잡하고 섬세한 구조들을 디자인하지 못한다. 또한 3차원으로 설계를
하더라도 실제로 이 모델의 3D 프린팅이 가능한지 적합성을 판단하는 도구도 아직 없다.
그리고 3D 프린터가 무궁무진한 활용이 가능한 만큼 다양한 오남용의 가능성도 생각해볼 필요가 있다. 도안만 있으면 3D 프린터를 이용하여 집에서도 총기류를 제작할 수 있다는 얘기를 들은 적이 있을 것이다. 또 다른 사람의 지문을 장갑에 프린트해 범죄를 저지르는 데 사용 할 수도 있고, 3D 프린터로 예전과는 비교도 안 되는 정밀한 위조지폐를 손쉽게 얻을 수 있다. 3D 프린터로 인해 새로운 전자제품이 나오는 족족 완벽하게 똑같은 카피 제품이 암시장에 풀리게 되면 기업들의 성장이 저해될 수도 있으며, 일부러 특정 부분이 잘못된 도안을 시중에 배포하여 무차별 테러를 저지르는 것도 가능하다. 이렇게 기존 제조업의 많은 한계를 극복할 수 있는 3D 프린터는 우리가 활용하기에 따라 그 가능성이 무궁무진하다. 물론 아직 3D 프린터의 폭넓은 활용을 막는 장벽들이 아직 많이 존재하지만, 전문가들의 예측에 따르면 3D 프린터의 활용을 막는 가장 큰 장벽은 우리들의 상상력이라고 한다. 기존에 전혀 불가능하던 것들을 가능하게 하기 때문에, 3D 프린터로 무엇이 가능하게 될지는 어렴풋이 짐작만 할 수 있다는 것이다. 하지만 역으로 생각하면 앞으로 창의력과 상상력이 풍부한 사람들에게는 엄청난 가능성과 비교우위를 가질 수 있으리라고 예상할 수있다. 이러한 관점에서 앞으로는 유연한 사고력과 응용력을 기른다면 3D 프린터가 가져 올 새로운 산업혁명 시대를 선도할 수 있을 것이다
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1. 일본 디자인 연구소 Monocircus가 플라스틱으로 프린팅한 보타이
2. Formlabs의 3D프린터 Form1으로 프린팅한 샘플들
3. Vienna University of Technology에서 SL방식으로 수백 nm 스케일에서 프린팅한 microscopic race car
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