3D 프린팅 기술에 대해서 한 번씩 접해보셨죠? 3D 프린팅에 대한 개념은 사실 기술이 제대로 개발된 지는 그리 오래되지 않았습니다.
초기에는 단순한 테스트용 제품이나 시안과 같은 모델을 제작할 경우 사용하기 위해 개발된 프린팅 기법입니다. 하지만, 점차 프린팅의 기술이 발전되고 사용하는 재질도 여러 가지가 적용되기 시작하면서 사용 가능한 분야가 점차 넓어지고 있습니다.
이번 포스팅에서는 3D 프린터에 대한 개념과 세부적인 종류, 그리고 제조업, 의료 분야, 건축 분야에서 사용되는 사례를 자세하게 다루어 보도록 하겠습니다.
3D 프린터란?
3D 프린터는 원리를 간단하게 설명하면 수없이 많은 프린트물을 쌓아서 3차원 즉 실물과 같은 형태로 출력물을 만드는 방식을 의미합니다.
조금 더 상세하게 설명하자면, 3차원 모델을 컴퓨터를 통한 가상 구현 모델을 기반으로 선택한 재료로 한 층씩 쌓아서 물체를 만드는 기술을 의미합니다. 전문 용어로는 적층 제조 방식(additive manufacturing)이라 칭합니다.
플라스틱의 경우에는 재활용 소재를 활용해서 출력에 사용 가능한 상태로 가공하여 친환경 제품을 만드는 방식으로 사용되기도 합니다. 다른 재료를 사용할 경우 3D 프린터의 방식이나 크기가 달라지며 가격 역시 더욱 비싸진다는 단점이 있습니다.
하지만, 적은 가공 방식으로 오차를 최대한 줄여서 빠른 시간내에 원하는 물체를 만들어 낼 수 있다는 것이 가장 큰 장점입니다. 기술의 발전 초기에는 물체 출력의 정확도가 다소 많이 떨어졌으나, 지금은 많은 발전으로 출력 속도와 더불어 정확도 역시 많이 정확해졌습니다.
3D 프린터 종류
이런 3D 프린터의 종류도 최근에는 다양한 형태로 출시되어 사용되고 있습니다.
1. FDM(Fused Deposition Modeling) : 용융 적층 모델링 방식
FDM 방식이 가장 보편화된 방식으로 재료를 녹여서 한 층씩 쌓아 올려 물체를 만드는 방식입니다.
2. SLA(Stereolithograph) : 광조형 모델링 방식
SLA는 액체 상태의 재료를 레이저로 경화를 진행시켜 물체로 한 층씩 쌓아서 만드는 방식을 의미합니다.
3. DLP(Digital Light Processing) : 디지털 광처리 방식
DLP는 디지털 광처리 기술로 방식은 SLA와 유사하지만 액체 상태의 재료에 레이저 대신 디지털 광처리 기술을 활용하여 물체를 제작하는 방식입니다.
4. SLS(Selective Laser Sintering) : 선택적 레이저 소결 방식
SLS는 재료를 녹이거나 액체 형태가 아닌 분말 상태의 재료를 사용하여 물체를 뽑아내는 방식을 의미합니다.
제조업에서의 3D 프린터 활용
제조업에서 많은 방식의 변화가 3D 프린터의 도입으로 발생하고 있습니다. 제조 시설을 위해 투자하는 비용과 인력의 필요성이 3D 프린터의 도입으로 많은 절감이 되는 상황입니다.
어떤 방식으로 3D 프린터가 사용되는지 자세하게 보도록 하겠습니다.
1. 맞춤형 제품 생산
3D 프린팅의 가장 큰 장점으로 하나를 뽑으면 맞춤형 제품을 생산하는 부분에서 아주 적합한 기술로 분류된다는 점입니다.
최근, 소비자들은 너무 양산된 제품보다는 자신에게 맞는 개인화된 제품을 구매하기 원하는 경향이 강합니다.
따라서, 일부 기업이나 개인 기업들은 제품을 소비자 개인에 맞게 맞춤 제작하여 판매하는 방식으로 사업을 확장하는 과정에 필수적으로 3D 프린터를 구매하여 제작에 사용하는 상황입니다.
3D 프린터의 도입으로 제품의 맞춤 생산 시간과 비용에 큰 절감을 통해 마진 비율을 높이는 방식으로 수익률을 높이고 있습니다.
2. 부품 및 도구 제작
3D 프린팅은 세밀한 부품의 제작을 위해 거치는 수많은 공정이 필요 없이 단일 공정으로 제작이 가능하며, 출력에 필요한 모델링 작업만 달리하면 되기 때문에 따로 공정을 마련하지 않아도 된다는 특징이 있으며 시간이 단축됩니다.
특히, 정밀한 규격을 요구하는 제품의 완성도를 3D 프린터를 통해 구현이 가능하기 때문에 항공, 우주, 자동차, 반도체 분야에서 제품을 생산하는 공정에 많이 사용되고 있습니다.
3. 공급망 단축
제조 분야에 있어서 가장 큰 불편한 점을 생각해 보면 기계가 고장 날 경우 제조사에 문의하여 고장이 발생한 부분의 부품을 주문하여 수리를 진행해야 한다는 점에 있습니다.
3D 프린터를 수리 서비스가 가능한 나라에 설비를 구축하여 회사의 제품에 필요한 부품을 해당 국가에서 출력하여 바로 수급하는 방식이 가능하기에 운송에 필요하였던 비용을 해결 가능합니다.
하지만, 이런 방식에는 도중에 부품의 모델링 파일이 해킹을 통해 유출될 가능성이 있기 때문에 보안에 신경을 써야 하는 문제도 발생합니다.
의료 분야에서의 3D 프린터 활용
1. 맞춤형 임플란트, 보조기구 제작
3D 프린팅을 이용하여 환자 개개인의 신체 구조에 정확하게 맞는 임플란트, 신체 보조기구를 제작하는 방식에 사용됩니다.
예시로는 골절된 뼈, 이빨, 관절을 신체 내부에 존재하던 것과 완전히 동일하게 제작하여 움직임에 문제가 없도록 모델링을 스켄을 통해 진행하여 제작하는 방법을 사용하여 이식을 진행합니다.
2. 생체 조직, 인공 장기 프린팅
최근 의학 분야에서 가장 연구가 많이 진행되는 분야 중 하나가 3D 프린터를 이용한 인공 장기를 만들어낸 후 이식하는 분야입니다.
3D 프린팅 기술이 환자의 신체에 가장 적합한 대체물을 만들 수 있는 수단으로 재료를 개인의 세포를 증식하여 인공 장기나 조직을 프린팅하여 이식을 진행하는 방식이 연구를 통해 성공하는 사례가 보고되고 있습니다.
기존의 장기 이식은 타인의 장기를 수술로 대체하는 방식이기에 혈액형이나 세포 간의 조화가 안맞을 경우에는 장기 부전이나 쇼크로 사망률이 높은 수술이었습니다. 하지만, 환자 자신의 세포로 만든 인공 장기는 쇼크나 부전의 가능성이 없기 때문에 비교적 안전하다고 알려져 있습니다.
아직은 인공 장기를 완벽하게 똑같이 만들기 전에는 많은 연구와 기술이 필요하지만 앞으로 다가올 미래에는 지금의 수명보다 더 연장된 수명으로 인간이 살아갈 것으로 예측합니다.
마치며
이번 포스팅에서는 3D 프린터에 대해서 자세하게 다루어 보았습니다. 3D 프린터에 대해서 보면 사실 IT 기술보다는 다른 분야에서 이미 많이 상용화된 사례를 다루게 되는 것이 사실입니다.
하지만, 위에서 소개한 분야를 제외하고도 많은 분야에서 사용하는 추세이며 심지어 민간이 3D 프린터를 보유하고 모델링 파일을 받으면 대신 출력해주는 서비스와 같은 사업 아이템으로 개발하여 수익을 발생시키는 만큼 3D 프린터 기술을 습득하셔서 진행하시는 사업이나 직무에 좋은 발전이 있으시길 바라면서 이번 포스팅은 마치겠습니다.
다음 포스팅에서도 유익한 정보로 찾아 뵙겠습니다. 감사합니다.