영화 ‘미션 임파서블’의 화려한 미래 기술은 더 이상 놀랍지 않다. 영화 속 톰 크루즈가 사진 파일을 곧바로 정교한 가면으로 만들어내는 장면은 이제 현실에서 가능해졌다. 바로 3D프린터가 이끄는 ‘제조혁명’ 때문. 버락 오바마 미 대통령은 “3D프린터 산업은 모든 제조업에 혁명적 변화를 가져올 것”이라고 했다. 영국 경제주간지 이코노미스트는 “3차원 인쇄는 100년 전 포드가 자동차 대량생산을 시작한 것에 맞먹는 파급효과를 가져올 것”이라고 분석했다. 세계 3D프린팅 시장 규모는 현재 22억달러에서 연평균 9%씩 성장해 2015년 37억달러, 2019년 65억달러로 예측된다. 3D프린터 산업은 시작 단계에 있지만 급격히 성장하고 있고 가까운 미래에 제조업은 물론 우리의 삶과 사회 전반을 바꿔 놓을 것이다. 3D프린터의 무한 잠재력에 세계가 주목하고 있다.
#실제 물건 만드는 프린터
최초의 3D프린터는 1984년 미국에서 개발됐다. 30년 전 개발된 3D프린터가 새삼 주목을 받는 이유는 무엇일까. 1990년대 말까지만 해도 장비가 워낙 비싸 제한된 용도로 한정된 기업·정부만 사용했다. 최근 전자레인지 정도의 규모로 장비 크기가 대폭 축소되고 가격이 급속하게 떨어져 보급화가 가능해졌기 때문이다.
3차원 프린터는 2차원 평면 프린터와 달리 손으로 만질 수 있는 실제 물체를 만들어 내는 프린터다. 컴퓨터에서 만든 3D 설계 데이터를 프린터로 전송하면 프린터에 있던 금속 플라스틱 고무 등 재료를 설계도에 맞게 겹겹이 쌓아 올리거나 깎아 입체감 있는 물체를 만들어 낸다.
3D프린터는 제작 방식에 따라 열, 빛, 가루 등 세 가지로 나뉜다. 플라스틱 재료를 열로 구워 형상을 만들거나 액체 플라스틱에 빛을 쏜 뒤 굳혀서 제조한다. 본드로 가루를 뭉쳐서 온갖 모양을 만들기도 한다. 최근 화제가 된 3차원 프린터로 제작한 총기 복제품은 플라스틱 원료에 열을 가하는 방식으로 제조됐다.
#"포드 대량생산 맞먹는 혁명"
3D프린터를 만든 초기목적은 상품을 판매하기 전 시제품을 제작하기 위해서였다. 기업은 시제품을 만들기 위해 틀을 만들고 재료를 잘라 조립하는 등 여러 단계를 거쳐야 한다. 하지만 3차원 프린팅은 디자인만 있으면 그 자리에서 바로 제작이 가능하다. 또 실제 제품을 제작하기 전 고무나 플라스틱 같은 값싼 재료로 똑같이 생긴 제품을 만들어 사전에 어떤 문제점이 있는지 알 수 있기도 하다. 가구업체에서 값비싼 원목으로 의자를 만들기 전 플라스틱 의자를 만들어 어떤 부분이 앉을 때 불편한지, 의자가 흔들리진 않는지 등 문제점을 찾고 해결할 수 있는 것이다.
3차원 프린터의 기본 원리는 입체적으로 그려진 물건을 미치 ‘미분’하듯이 가로로 1만개 이상 잘게 자르는 것이다. 그리고 아주 얇은 막(레이어)을 한 층씩 쌓아 물건의 바닥부터 꼭대기까지 완성한다(쾌속조형 방식). 잉크젯프린터가 빨강·파랑·노랑 세 가지 잉크를 조합해 다양한 색상을 만드는 것처럼 3차원 프린터는 설계에 따라 레이어를 넓거나 좁게 해 쌓아 올린다. 레이어의 두께는 약 0.01~0.08㎜로 종이 한 장보다도 얇다. 이코노미스트의 표현처럼 포드의 대량생산 방식에 맞먹는 변화가 시작되고 있는 셈이다.
#생명 구하는 의술에도 활용
제조업은 3D프린터를 크게 반기는 분위기다. 미 월스트리트저널(WSJ)은 “미국 기업들이 전통적인 제조방식을 버리고 이미 3D프린터를 활용해 제조업 패러다임을 바꾸고 있다”고 보도했다.
미 보잉사는 3000여개 부품을 3D프린터로 만들고 있다. 3D프린터를 이용하면 복잡한 날개도 이음매 없이 한 번에 찍을 수 있다. 각지에 부품 창고를 유지할 필요도 없고 값비싼 재료를 깎아 버리는 낭비도 줄일 수 있다.
생명을 구하는 의술에도 3차원 인쇄술이 쓰인다. 2002년 미국 캘리포니아주립대 의대는 100시간 가까이 걸리는 샴쌍둥이 분리수술을 22시간 만에 성공적으로 마쳤다. 일등공신은 바로 3D프린터. 집도의는 샴쌍둥이가 붙어 있는 부분을 자기공명영상(MRI)으로 찍은 뒤 3차원으로 인쇄했다. 인쇄물에는 두 아기의 내장과 뼈가 마치 진짜처럼 세세히 나타나 있었다. 그는 내장과 뼈가 다치지 않도록 인쇄물을 자르는 예행연습을 했다. 이 덕분에 당황하지 않고 실제 수술을 진행할 수 있었던 것이다. 이 밖에 3D프린터로 다양한 의료용 보형물과 인공뼈 인공귀까지 생산되고 있다.
