[국내 연구] 3D 프린터, 인쇄 산업에 비해 무엇이 좋을까? ①

기존 인쇄 산업을 바꿀 3D 프린팅 시장에 대한 연구논문들을 지속적으로 소개하고 있다.

이번 논문에서는 광주여자대학교 정기석 교수가 2015년에 <조형미디어학> 학회지에 발표한 <3D 프린터 대중화가 디자인 산업에 미치는 영향에 관한 연구>를 소개하고자 한다.

3D프린터 시대, 또다시 세계를 바꿀 것

논문에 따르면, 기존 프린터는 라인프린터에서 도트프린터를 거처 흑백 잉크젯 프린터, 컬러프린터 풀컬러프린터, 레이저프린터, XY플로터 방식까지 빠르게 발전되어 왔다. 또한 출력 사이즈도 기존에는 A4사이즈가 대세였지만, 이제는 초대형사이즈도 사용할 수 있게 되었다.

그에 따라 관련 직업군의 변화도 크게 이뤄지고 있다. 극장의 영화간판이 프린터영역에 잠식당하면서, 붓글씨로 명성을 날리던 장인들이, XY플로터 컷팅 테크놀로지에 자신의 직업을 잃었다.

그리고 등장한 3D프린트 기술은 기존 IT기술보다도 더 강력한 파괴력을 가지고 있으며, 3차 산업혁명의 원동력이라 거론 되고 있을 정도라고 평가되고 있다.

특히 3D 프린팅 관련 기술의 원천 특허권이 만료되면서, 3D프린팅 기술과 시장이 활성화되면서 세계적으로 선진국들이 앞다투어 최우선적 투자를 진행하고 있다.

美가트너 그룹에 따르면 3D프린팅 시장규모는 연평균 25%이상으로 성장하고 하고 있으며, 2016년에는 31억 달러, 2019년에는 65억 달러 규모로 시장이 급속히 확장될 것으로 전망되고 있다.

정 교수에 따르면, 3D 프린터 산업은 하드웨어와 소프트웨어로 단순 구분되지만, 실제로는 여기에 공학, IT, 나노, 전기, 화학, 의료 분야 등 다양한 기술이 요구되는 융합 기술의 총아라고 볼 수 있다.

영역도 기기부품에서 벗어나 의료 및 생명공학, 건축, 자동차, 로봇 산업으로 확장되고 있으며, 심지어는 식품 가공과 화장품 영역, 생활 용품까지 전개되어 있다.

따라서 3D 프린트 산업의 발전이 기존 산업 영역에 엄청난 충격파를 줄 것으로 예상되며, 또한 디자인 산업도 여기서 많은 영향을 받아 변화가 이루어질 것으로 정 교수는 전망하고 있다.



3D프린팅 기술이 CNC와 다른 점

논문에 따르면, 1980년대 후반 3D사의 척 훌(Chuck Hull)이 3D로 된 물건을 프린트 할 수 있는 기술을 처음으로 개발했다. 2005년에는 스트라타시스(Stratasys)사에서 고품질 컬러 3D 프린터인 ZCorporation Z510을 출시했다.

3D 프린트는 고형체를 두들기거나 연마, 밀링, 금형 프레스 형식를 통해 물품 형태를 만들어내는 전통적인 절삭가공 방식과 달리, 3D 데이터를 액체, 분말, 고체 등의 소재를 활용해, 압출, 잉크젯 방식의 분사, 광경화, 파우더 소결, 인발, 시트 접합 등으로 적층 가공한다.

구체적으로 분말 기반으로 레이저를 사용해 소결하는 SLS방식과 액체에 빛을 비춰 조형하는 SLA방식, 고체를 녹여 쌓아올리는 FDM방식이 있다.

SLS방식은 정밀도나 조형 속도가 빠르지만 기기 가격이나 비용이 모두 높고, SLA방식은 정밀도가 높지만 유지비가 높으며, FDM방식은 비용이 낮지만 인쇄 속도가 느리다.

한편, 기존 CNC(컴퓨터 수치 제어) 방식으로 작동하는 공작기계는 고체 재료를 원하는 형태가 나올 때까지 정해진 위치대로 이동하면서 깎아 나가는 방식이다.

컴퓨터를 통해 정확한 수치로 공작 기계의 움직임을 제어하기 때문에 정밀한 부품을 대량 생산이 가능하기는 하지만, 재료의 낭비가 많고, 조형물의 내부와 같이 공구가 닿을 수 없는 부분은 조형 할 수 없는 단점이 있다.

하지만 3D프린팅 방식은 조형물의 단면을 한 층씩 적층하며 조형하는 방식으로 만들어 나가므로, 거의 모든 형태의 디자인도 조형이 가능하고, 이론 상 모든 재료가 가능하여 소재의 다양성과 응용성이 넓으며, 재료의 낭비가 거의 없다는 장점을 가지고 있다.

또한 이 방식은 기존의 금형 공정 없이 시제품을 만들 수 있어 시제품의 보안성이 좋아지고 저비용 다품목 소량 생산이 가능하여 소규모 벤처 창업의 활성화에도 큰 도움이 된다.(계속)

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윤은호 전문기자 / 문화경영학 박사