3D프린터 어디까지 만들어 봤니? 다양한 분야와 만나다.
안녕하세요. 제이현입니다.
오늘은 3D 프린터에 관한 내용을 적어볼까 한다. 3D 프린터에 관심이 많았지만 처음 나올 때 가격이 비싸서 저런 것도 있구나 하고 보기만 했었는데, 지금의 3D 프린터는 많은 것을 수 있다고 생각되어, 한번 글을 써볼까 한다.
목차
1. 3D 프린터란?
3D 프린터는 3D 도면을 바탕으로 3차원 물체를 만들어 내는 기계를 말한다. 3D 프린터는 인쇄라기보다는 제작이라는 말이 어울릴 것 같다.
3D프린팅은 1984년에 개발된 오래된 기술이라고 한다. 이 글을 작성하면서 알게 된 사실이다. 필자는 처음 알게된것은 2013년 정도에 알게 되었던 거 같다. 그때 당시만 해도 신기했는데 1984년에 개발된 기술이라니 신기할 따름이다. 시제품을 만들 때 주로 사용되었지만 다른 용도로는 사용을 안 했다. 하지만 2004년부터 시작된 렙랩프로젝트와 2009년의 ME 방식의 특허권 만료로 새로운 시도가 나오기 시작했다. 개인용 제품이 우수수 나오기 시작하였다. 3D 프린터는 복잡한 구조를 쉽게 만들 수 있어서 가벼운 오토바이와 다른 제품들까지 만드는 시도들이 이어졌다.
2. 3D프린터로 3D프린터를 만들다.
처음 필자가 3D 프린터라는걸 알게 되었을 때 많은 것을 대체 할 수 있다고 생각했었다. 하지만 정말 3D 프린터를 만들 줄 몰랐다.
기자가 기사를 쓰면서 만들었다는 후기를 보자.
“뭐라고요? 3D프린터를 만들었다고요? 3D프린터로 뭘 만든 게 아니고요?”
3D프린터를 직접 제작해봤다는 오늘공작소 한광현 선임연구원의 말을 듣고 귀를 의심하지 않을 수 없었다. 오늘공작소는 무언가를 직접 만드는 ‘메이커 운동’으로 청년 자립과 주거, 지역공동체 문제 등을 해결하려 시도하는 단체다. 한씨는 수차례 똑같은 질문을 반복하는 기자에게 계속해서 “맞다”고 답해야만 했다. 3D프린터는 최근 각광받는 신기술로 알려져 있다. 그런 첨단의 물건을 오늘공작소가 만든다고 하니 어리둥절할 뿐이었다. 그러나 한씨는 더욱 놀라운 말을 꺼냈다. 그는 오늘공작소가 원재료비 “20만원”만으로 시민들이 3D프린터를 만드는 강좌를 준비한다고 밝혔다. 기자는 그 강좌에 참여했다.
15만원짜리 3D프린터
지난 4월18일 서울 은평구 녹번동 서울시 사회적경제지원센터에서 3D프린터를 만들기 위한 첫 모임이 시작됐다. 기자를 포함한 ‘학생’ 14명은 강사로 나선 오늘공작소의 강동호 연구원과 함께 이날부터 3D프린터 만들기에 나섰다. 이날 강 연구원은 “3D프린터는 첨단이 아니다”라고 잘라 말했다.
“실은 진짜 첨단기술은 컴퓨터 프로그램에 전부 들어가 있어요. 3D프린터라는 기계는 컴퓨터의 명령을 받아서 그저 X-Y-Z축으로 움직일 뿐이에요.”
첨단기술에 해당하는 컴퓨터 소프트웨어와 설계도 등은 원본과 복제본의 차이가 없는 디지털 세상의 특성에 따라 이미 수많은 사람들로 확산됐다. 영국의 에이드리언 보여 박사가 2004년부터 진행한 렙랩(RepRap) 프로젝트 덕이다. 이 모임에서도 렙랩에 올라온 ‘스마트랩 미니’라는 모델의 설계도를 참고해 3D프린터를 만들었다.
우선 전기신호에 따라 단계적으로 돌아가는 ‘스테퍼 모터’, 필라멘트를 뜨겁게 달궈 녹이며 조금씩 배출해는 ‘핫엔드(헤드)’, 핫엔드가 X-Y-Z 축으로 직선운동할 수 있도록 축으로 쓰는 6~8㎜ 쇠봉(연마봉)과 전산볼트, 베어링 등을 인터넷에서 구입했다. 직접 구매한 부품 가격을 더해보니 15만원 정도 들었다. 각종 부품을 한데 모아 ‘키트’로 판매하는 상품은 시중에서 38만~39만원에 판매 중이다.
전자기기에 대해서는 아직 만들지 못하지만 그 외 부품들은 3D 프린터로 대체가 가능한 것 같다.
3. 다양한 소재를 사용하는 3D프린터.
미국 다빈치 연구소장 미래학자 토마스프레이는 3D 르핀터를 이용한 마춤식 의류산업이 2016년 31억 달러, 2020년 52억 달러로 성장할 것으로 예상한다고 한다. 의류산업에서 3D 프린터에 대한 이러한 발전은 한해 180만톤 정도 버려지고 있는 옷 가지로 인한 낭비와 환경오염을 막을 수가 있으며 기존 의류 제작에 한계점이었던 100% 개인 맞춤 제작이 용이하여 재질과 형태를 신체 부위에 완벽하게 맞춤화하여 착용자만의 옷을 만들 수 있게 되었다. 이러한 3D 프린터 기술은 다양한 모습으로 확산될 것이라도 생각된다.
1. 아디다스와 3D 프린터가 만나다.
스포츠 브랜드 아디다스와 3D 프린팅 솔루션 개발사 머티리얼라이즈가 협력하여 3D 개인 맞춤화 러닝화 퓨처크래프트를 선보였다. 이 런닝화는 3D 프린터 기술을 이용하여 사용자의 발 모양에 맞게 구현하는 방식이다. 실제 착용감이 뛰어남은 물론이고 운동 시 충격에서 발을 보호하고 최고의 운동 효과 및 실력을 발휘할 수 있는 운동화를 개발하는 것이 목적이라고 한다.
2. 비키니와 3D 프린터가 만나다.
해양산업 오염물들의 해결을 위한 솔루션으로 3D 프린팅과 소재 공학을 접목한 친환경 스펀지 수트 비키니를 선보였다. UC 리버사이드 전기공학 교수 미히리 오즈칸과 디자인 회사에 레이 카바조가 협업한 이 웨어러블 수영복은 바다에서 수영하는 동안 오염된 바다의 수질을 정화할 수 있는 기능을 가지고 있다고 한다. 탄소성 소재를 기반으로 3D 프린팅을 통하여 거미줄 같은 외부 형태의 골격을 제작하고 그 안에 가볍고 유연한 다공질 탄소소재를 채워 넣어 필터를 만드는 방식으로 스펀지 탄소가 다양한 크기의 미세 구멍들로 구성돼있다. 스펀지 흡수력은 무게의 25배 이상이 오염물질을 빨아들일 수 있으며 흡수된 오염물질은 1,000도 이상 온도로 가열되기 전까지 방출되지 않아 신체 접촉을 걱정하지 않아도 된다고 한다.
3. 음식과 3D 프린터가 만나다.
최초의 3D 프린터를 이용한 음식은 사람들에게 생소했던 기계로 만들어낸 독특한 비주얼과 맛이라는 이미지였지만, 최근에는 개개인의 창의성을 표현하는 다양한 시도와 함께 유명 레스토랑에서까지 3D 프린터를 도입하여 새로운 요리의 가능성을 모색하는 등의 움직임들이 활발하게 보여지고 있다. 3D 프린터 식품의 주원료는 분말과 액상 화가 가능한 캔디, 쿠키, 피자, 초콜릿 같은 먹거리를 대상으로 하고 있으나, 3D 프린터 특성상 카트리지의 교체만으로 손쉽게 3D 프린터 음식을 만들 수 있다는 장점으로 인하여 최근에는 그 종류가 더욱 다양해지며 개인 맞춤형 식품 시대를 열어주고 있으며 동시에 식품산업의 큰 변화를 가지고 올 것으로 보인다.
4. 주거공간과 3D 프린터가 만나다.
3D 프린터 가공, 적충방식을 이용하여 소소하고 작은 물건뿐만 아니라 규모가 큰 건축물을 출력하는 움직임들이 세계 곳곳에서 보여지고 있다. 이러한 건축방식은 건물을 제작하는데 들어가는 콘크리트, 철강, 유리섬유, 모래, 물, 특수 접착제, 폐기물 등을 공급원료로 한 잉크를 사용하여 출력이 가능하다. 현시점에서 3D 프린터를 통한 건물 제작은 수십만 달러에 이를 정도로 비싸지만, 설계와 노동비용을 계산하면 건축계에서는 일반 걸물과 비교했을 때 보다 경제적이기 때문에 앞으로 3D 프린터를 통한 다양한 건축물의 시도가 있을 것이라고 생각한다.
세계최초 두바이 아랍에미리트에서 3D프린터 기술을 활용하여 건물을 제작하려는 프로젝트가 진행되고 있다. 건물의 제작을 위해서는 3차원 도면을 바탕으로 사물 그대로를 출력하는 3D 프린터의 가공 적층방식을 이용하여 철근, 콘크리트, 유리섬유, 석고, 플라스틱 등이 출력 재료로 사용될 예정이라고 한다. 건물의 외관과 내부 구조 및 가구들 또한 100% 3D 프린터 기술로 제작된다. 이 건물의 면적은 2,000제곱피트이며 높이는 6m로써 제작에는 초대형 3D 프린터가 건물을 출력한 뒤 건물이 세워질 장소에 모듈 방식으로 조립하게 될 예정이다.
5. 교량과 3D 프린터가 만나다.
3D 프린터 스타트업 기업인 MX3D와 네덜란드 건설사 헤이만스, 소프트 웨어 전문 개발사 오토데스크사와 협업하여 네덜란드 암스테르담에 좁은 운하를 잇는 다리를 MX3D 로봇팔의 3D 프린터 기술을 이용한 브리지 프로젝트를 선보였다. 오토데스크의 설계를 바탕으로 3D 프린팅 로봇이 액체에 녹인 스틸, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 청동, 구리 등의 개체를 기반으로 출력하며 응용 금속을 세척해 공중에서 지지하는 구조물 없이 출력을 하여 다리를 건조하는 방식으로 입체물을 제작할 수가 있다. 2017년 다리를 완공할 예정이지만 실제 다리를 프린트하는 시간은 두 달 정도면 충분하다고 한다.
6. 자동차와 3D 프린터가 만나다.
시제품 제작에서 주로 3D 프린터를 사용해 왔지만, 최근에는 시제품뿐 아니라 실제 제작 및 금형을 만드는 용도로 3D 프린팅을 사용하는 모습들이 보여지고 있다. 이는 대량생산에 초점을 맞추었던 자동차 분야에서 기술발전으로 인하여 맞춤형 대량생산까지 변모하는 모습을 보여주고 있다. 3D 프린팅은 완성품 전에 소비자가 제품의 모습을 디지털 이미지로 예상 확인할 수 있으며 바로 주문 생산할 수 있는 시스템으로써 주문, 제작, 유통까지 걸리는 생산 공정의 시간과 단계를 줄임으로써 생산 단가를 낮추는 것은 물론 수요자의 취향에 맞춰 다양한 표현이 가능하다고 한다.
21개국에 자동차 엔지니어링 서비스를 제공하고 있는 독일 EDAG 그룹이 16번째 컨셉 차량인 라이트 코쿤을 공개하였다. 이 컨셉카는 외피를 섬유로 덮은 초경량 자동차로써 차체 골격을 3D 프린터로 출력하였으며 지속 가능성과 경량화에 초점을 맞추어 설계하였다. ‘나뭇잎’에서 영감을 얻어 제작된 이 스포츠카 디자인은 아웃도어 브랜드 잭울프스킨의 전문가가 제작한 고강도 전천후 직물인 특수 스트레칭 재질로 덮어져 있으며 공기역학적인 성능을 만족할 수 있도록 설계되었다. 특히 이 재질은 매우 가벼운 섬유 재질로써 인쇄용지보다 4배 가벼우며 완전 방수 및 빛의 통과가 가능하며 조명 시스템을 통하여 차체 안경량 구조의 식물 줄기 등을 더욱 부각 시켜주는 효과가 있다.
도요타는 1인승 초소형 삼륜 전기자동차 아이로드를 개발하면서 일반 소비자를 대상으로 시승차량을 대여해주는 ‘오픈 로드 프로젝트’를 도쿄에서 실시하였다. 이 프로젝트는 도심 속 편리성 및 실용적인 차량 운행과 ‘편리한 주차’, ‘커스터마이징’이라는 부분에 초점을 맞추어 기업과 대중의 피드백을 얻기 위한 목적으로 시행되었다. 시승을 위한 절차는 온라인 서비스 전용 사이트를 방문하여 방문자의 취향에 적합한 다양한 옵션을 선택한 후 가능하다고 한다. 3D 프린팅 기술을 적용하여 차량의 부품 및 인테리어 각 파트의 질감, 색상, 패턴 등 표면처리 디자인을 직접 선정하며 제품의 주문 및 생산 제작까지 참여할 수 있다.
참고자료
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소재에 집중하라_04 3D프린팅 소재
http://designdb.com/index.html?menuno=785
3D프린터로 3D프린터를 만들었다…‘혁명’이 시작됐다
http://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/750744.html
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