구두·운동화서 스포츠카까지 뚝딱 혁신을 찍어내다 : 서울경제

■ 차세대 생산기술로 주목받는 3D 프린터
별도 금형·추가 비용 없이 맞춤형 제품 만들기 가능
패션·의료·산업계 등 모든 분야서 빠르게 확산

자동차와 항공기 부품, 구두와 운동화, 그리고 인공 뼈와 관절·의수에 이르기까지 산업계와 패션계·의료계 등 영역을 가리지 않는 제품 생산으로 주목받는 제품이 있다. 3D 프린터다. 몇해 전부터 차세대 제조업 혁신을 이끌 것으로 주목받고 있는 3D 프린터는 지난 7일부터 나흘간 미국 라스베이거스에서 열린 '국제전자제품박람회(CES) 2014'에서도 단연 주목을 받았다. 보통의 사탕처럼 단맛이 나는 사탕은 물론 자동차 부품, 내 모습과 똑같은 피규어, 인공관절까지 만들어내는 3D 프린터로부터 관람객들은 눈을 떼지 못했다. 지난 14일 미국소비자가전협회(CEA)는 올해 가전 시장 성장을 이끌 제품으로 3D프린터와 블루투스 무선 스피커 등을 소개하며 지난해보다 무려 107%의 성장을 기록할 것으로 예상하기도 했다.

3D 프린팅은 컴퓨터 이용 설계 CAD(Computer Aid Design) 프로그램으로 설계·디자인한 파일과 산업용 스캐너, 의료용 스캐너, 비디오 게임 등의 3차원 설계 데이터를 기반으로 실물 모형이나 부품 등을 인쇄하듯이 만들어내는 기술이다. 기존 프린터가 잉크를 분사했다면 3D 프린터는 다양한 소재로 제품 단면을 인쇄해 소재를 층층이 쌓는 적측가공 방식을 사용한다.

전통적인 제조업처럼 재료를 자르거나 깎는 과정 대신에 인쇄하는 것만으로도 3D 제품을 만들어내는 것이다. 최근에는 CAD 프로그램처럼 엔지니어나 디자이너 등만이 사용할 수 있는 전문 프로그램 대신 일반 대중들도 손쉽게 제품을 디자인할 수 있는 소프트웨어들도 보급되고 있다.

3D 프린터의 유형은 사용하는 조형 재료의 형태에 따라 구분하거나 프린팅 방식에 따라 구분된다. 액체 형태의 재료를 사용하며 레이저나 강한 자외선을 이용, 재료를 순간적으로 경화시켜 형상을 제작하는 '액체 기반형'과 미세한 플라스틱 분말이나 모래, 금속 성분의 재료를 사용하며 이를 가열·결합하는 '분말 기반형', 와이어나 필라멘트 등의 열가소성 재료를 녹인 후 노즐을 거쳐 압출되는 재료를 쌓아 조형하는 '고체 기반형' 등이다.

3D 프린터는 다양한 산업 분야에서 이미 활용되고 있다. 전통적인 생산방식을 사용할 경우 제품의 디자인을 변경할 때마다 금형이나 생산 장비 등을 같이 변경해야 했다. 하지만 3D 프린터를 이용할 경우 장비 등의 변경 없이 디자인만 변경하면 그 자리에서 시제품을 제작할 수 있다. 특히 시제품 제작 과정에서 오류나 결함 등을 발견한 경우 많은 비용이나 시간을 들이지 않고 바로 변경된 제품을 제작할 수 있다는 장점도 있다. 이 때문에 자동차와 항공기·가전제품 등 다양한 분야에서는 시제품을 제작할 때 3D 프린터를 활용하고 있다.

실제로 람보르기니는 3D 프린터를 활용해 스포츠카 아벤타도르 시제품을 제작해 시간을 기존 대비 6분의1로 줄였으며 제작비용도 기존보다 13분의1 수준으로 줄인 것으로 알려졌다.

하지만 최근에는 단순히 시제품 제작에 활용되는 것을 넘어 직접 제품을 제작하는 차세대 생산 기술로 주목받고 있다. 3D 프린팅 기술의 고도화로 보다 다양한 제품을 생산할 수 있게 됐기 때문이다. 특히 별도의 금형이나 추가 비용 없이 매번 다른 제품을 제작할 수 있어 개인 맞춤형 제품 제작에 사용될 것으로 전망된다. 예를 들어 대량생산이 불가능한 보청기나 치아·의족·임플란트 등의 영역에서 3D 프린팅이 빠르게 도입될 것으로 보인다.

3D 프린터의 상용화도 머지않을 것으로 전망된다. 초창기에는 높은 과격으로 인해 보급에 한계가 있었으나 최근에는 저가 보급형 제품이 등장했기 때문이다. 3D 프린터의 가격은 크기나 성능에 따라 편차가 크지만 대개 1만5,000∼60만달러 수준이다. 하지만 최근에는 1,000달러 미만의 제품도 등장하고 있다. CES 2014에서는 499달러와 799달러 상당의 3D 프린터가 등장하기도 했다.

3D 프린터의 성장세에 주목한 각국 정부는 전폭적인 지원을 아끼지 않고 있다. 미국은 오하이오주 영스타운에 3D 프린팅 관련 연구소 NAMII(National Additive Manufacturing Innovation Institute)를 설립하고 3D 프린팅 관련 연구를 진행 중이다. 영국은 지난해 6월 정부와 민간 기업이 3D 프린팅 산업에 1,470만파운드를 투자할 계획이라고 발표했으며 중국은 2012년 3D 프린터 기술의 산업화와 시장화를 추진하고 국제교류를 가속화하기 위해 베이징에 '3D 프린터 기술 산업 연맹'을 설립했다. 최근 중국의 과학기술부는 3D 프린팅을 '국가 기술발전 연구계획 및 2014년 국가과학기술 제조영역 프로젝트 지침'에 포함시켜 총 4,000만위안을 투자하며 10개 도시에 3D 프린터 기술산업 혁신센터를 세우겠다고 밝히기도 했다.