사람이 살 수 있는 집을 프린터로 짓는다면 그 말을 믿을 수 있을까? 실로 거짓말 같겠지만 이 말은 3D 프린팅 기술을 통해 실제로 일어난 일이다. 이처럼 3D 프린팅은 각종 산업 분야에서 혁신적인 제조 기술로 각광을 받고 있다 글+사진 l 류가림(신소재공학부 14)

1980년 말 처음 등장한 3D프린팅

3D 프린팅은 입력된 데이터를 입체적으로 출력할 수 있는 기술이다. 우리가 지금 쉽게 접할 수 있는 일반 프린터의 경우, 입력된 정보를 글자와 그림 등의 형태로 평면의 종이에만 나타낼 수 있었다. 하지만 3D 프린팅 기술은 3차원 공간에서도 출력물을 얻을 수 있어서 활용 범위가 더욱 넓다.

사실 3D 프린팅은 최근에 갑자기 생겨난 신기술이 아니다. 최초의 3D 프린팅 기술은 1980년 말 일본 나고야시공업연구소 히데오 코다마(Hideo Kodama)의 ‘RP(Rapid Prototyping) 프린팅 기술’로 불리며 세상에 알려지기 시작했다. 그러나 실질적인 3D 프린팅의 시초는 1984년으로 거슬러 올라간다. 첫 번째 특허권은 1983년 SLA기계를 처음 발명한 Charles (Chuck) Hull에게 주어졌다. 특허권을 따낸 Hull은 3D 시스템즈(3D Systems)를 세웠다. 그 결과 3D 시스템즈는 현재 3D 프린팅 분야에서 가장 크고 많은 계열사를 거느린 미국 최대 기업이 되었다. 1987년 소개된 3D 시스템즈의 첫 상업용 모델인 ‘SLA-1’은 엄격한 시험 단계를 거쳐 1988년부터 본격적인 판매가 시작됐다.

지금까지 발달된 3D 프린팅 기술은 FDM방식 (Fused Deposition Modeling), DLP방식 (Digital Light Processing), SLA방식 (Stereolithography Apparatus), SLS방식 (Selective Laser Sintering) 등 출력 방식에 따라 총 4가지 방식으로 이뤄져 있다.

FDM방식은 주로 FFF방식이라고도 하며 플라스틱을 한 층씩 쌓아 올리는 방식으로, 재료는 주로 ABS, PLA 친환경 플라스틱을 사용한다. 이 방식이 국내에서 가장 많이 사용되는 방식이라고 볼 수 있다.

DLP 방식은 디지털 광학기술을 적용한 3D 프린팅 방식으로 광원에서 UV(자외선)를 이용하여 UV경화성 수지를 조금씩 굳혀가면서 프린팅을 하는 방식이다. 단층으로 슬라이싱 된 화면을 하나씩 비추고 단단하게 굳히기 때문에 면적에 상관없이 높이에 비례하여 시간이 걸리게 된다. 또 정밀도에 따라 출력 속도가 달라진다.

SLA 방식은 레이저프린팅 방식이며, 레이저 소스에서 스캐너 시스템을 이용하여 X축과 Y축이 고속으로 이동하며 레진 속의 Z축을 한 층씩 이동시켜서 층층이 쌓는 방식이다. UV레진을 재료로 사용한다.
SLS 방식은 분말 소결 방식이라고 부른다. 분말로 된 입자를 레이저의 강한 에너지로 전체를 녹이거나 부분적으로 녹여 붙여 이것을 소결하는 방식으로 주로 금속 분야에서 많이 사용한다. 이 방식은 레이저 소스에서 스캐너 시스템을 거쳐서 XY좌표로 이동시키기 때문에 일반 기계적인 이동보다 속도가 빠른 편이다.

3D 프린팅 동아리 ‘프리디(Free D)

1학년 때 국민대학교 SNS 페이지인 ‘국민대 대신 전해드립니다’에 올라 온 3D프린팅 동아리 글을 보고 처음으로 3D 프린팅에 관심이 생겼다. 내가 직접 모델링 해서 원하는 모양을 3D 프린터로 출력해보고 싶었다.

실제로 3D프린터를 접해본 것은 처음이었다. 그래서 라이노, 카티아 등 3D모델링 tool을 배워야 했다. 지금은 동아리에서 ‘멘토 & 멘티제’를 도입해 신입생들에게 기초 tool을 직접 가르치고 있다. 실제로 3D 모델링 tool을 배운 동아리 회원 중에서는 자신이 직접 디자인해서 자전거 미니어처를 만들어 내기도 했다. 또 자신의 손 모양을 그대로 본 따 3D 프린터로 세상에 하나밖에 없는 마우스를 제작한 동아리 선배도 있다. 이러한 활용 사례를 통해 3D 프린팅의 무궁무진한 가능성을 엿볼 수 있었다.

프리디는 아직 초창기여서 내세울 만한 수상 경력은 없다. 하지만 꾸준히 대외 활동을 하면서 입지를 쌓아가고 있는 중이다. 얼마 전에는 교내에서 전시 및 홍보행사 부스를 운영한 적이 있다. 각 동아리 회원들이 직접 모델링 한 제품들을 전시했다. 또 방문객을 대상으로 자신이 직접 모델링 한 이름표를 출력해주는 이벤트도 진행했다.

프리디는 다음 학기부터 프로젝트팀을 구성해 상상의 날개를 펼칠 수 있는 기회를 더욱 확대할 예정이다. 또한 대외활동에도 더욱 적극적으로 참여해서 ‘프리디’에 대한 관심을 유도할 계획이다.

3D 프린팅의 무한한 진화

3D 프린팅의 발전 속도는 점차 가속화되고 있다. 얼마 전 국제우주항공박람회에서는 3D 프린터로 만든 ‘에어버스 드론, 토르’가 공개됐다. 실제로 비행이 가능할 정도로 높은 완성도를 자랑하는 3D 프린팅 제품이다. 심지어 영국에서는 세계 최초3D프린팅 레스토랑도 생겼다. 이 뿐만 아니라 신발, 자전거, 의자 등 일부 소비재들이 3D 프린터로 이미 생산되고 있다.

요즘에는 3D프린터 대신 휴대가 간편한 3D펜이 출시되어 언제 어디서나 자신의 창의적 아이디어를 표현할 수 있다. 또, 3D 프린팅 기술이 인체 분야까지 확대되어 몸을 스캔하여 자신을 형상화한 캐릭터를 만들어 평생 간직할 수 있고 의료 기술에 접목시켜 몸이 불편한 사람들을 도와주기까지 한다.

이처럼 3D 프린팅 기술은 건축, 의료, 산업 등 다양한 분야에 활용이 가능한 무궁무진한 가능성을 가지고 있다. 3D 프린팅 기술을 배우고 싶다면, 국가에서 무료로 지원해주는 3D 프린팅 교육제도를 활용하면 된다.