기본적으로 3D 프린팅이란 기존의 잉크 재료를 공급해 2차원인 평면에서 인쇄를 가능하게 했던 기술을 발전시켜 잉크에 해당되는 재료를 더욱 많이 공급해 3차원으로 쌓아가는 방식을 통해 우리가 원하는 형상의 물건을 제조하는 기술이다. 제조 방법과 개념만을 보면 매우 단순하며 우리가 어렸을 때 ‘레고’ 장난감을 갖고 블록을 쌓아가면서 원하는 형체를 만들고 즐거워했던 그 방식과 유사하다. 레고의 한 블록에 해당되는 점을 프린터에서는 무수히 연결해 2차원 평면에서 원하는 인쇄를 하고 3차원 형상으로 평면(박막)을 쌓아간다. 박막 층을 올리면서 일반인이 원하는 형태의 제품을 직접 만들어내는 3D 프린터(당시에는 Rapid Prototyping Machine:급속 시제품 제조기)는 미국의 3D 시스템 회사를 설립한 찰스 헐이 1984년 처음 개발하면서 상품화됐다.
전통적으로 자동차, 항공기, 생활용품 등의 제품 생산은 부품재료의 필요 없는 부분을 제거하는 가공기술로 발전돼 왔다. 필요한 부분을 점으로 연결해 선을 만들고 선을 이어서 면으로 그리고 면을 쌓아 3차원으로 가공해 제품을 만든다는 레고의 블록 쌓기 개념은 사실 전통적인 가공 방식에 비교하면 완전히 역발상의 혁신적인 개념이다.
30년 전 혁신적인 발상의 전환으로 탄생된 3D 프린터가 용도는 아직 제한적이지만 최근 가정과 사무실에서 활용될 수 있는 저가 및 소형으로 개발되면서 더욱 주목을 받게 됐다. 그리고 관련된 첨단 과학기술의 지속적인 발전과 도입으로 3D 프린터는 이제 미래사회의 패러다임을 흔들 수 있는 충격적인 제품이 된 것이다.
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| 김광선 한국기술교육대교수·기계공학 |
그렇게 될 수 있을까. 그렇게 될 것이라는 타당한 이유는 다음과 같다. 무엇보다도 3D 프린터에서 제작되는 물건의 형상은 개인 데스크톱 컴퓨터나 스마트폰에서 창의적으로 개발된다는 것이다. 이는 3D 프린터를 이용한 무궁무진한 형태의 설계 기술이 미래사회의 패러다임을 바꿀 클라우드 컴퓨팅과 빅 데이터 처리, 그리고 사물인터넷 활용 등과 연계돼 발전된다는 것이고 이에 3D 프린터의 활용 범위도 상상을 초월하는 수준으로 변하게 될 것이다.
3D 프린터는 개인이 활용할 수 있는 작은 크기에서부터 건물, 교량 등 큰 물체를 제작할 수 대규모 크기까지 모두 가능하며 일부는 이미 실용화되고 있다. 제작을 위해 사용될 수 있는 재료도 플라스틱, 금속, 티타늄부터 콘크리트, 인공심장, 그리고 우리가 먹을 수 있는 식품까지 속속 개발되고 있다. 이 또한 우리가 원하는 모든 것의 크기, 성질, 맛 등을 3D 프린터만 있으면 누구나 어디에서든 충족시킬 수 있다는 뜻이다. 식자재의 개발과 공급으로 세계 식량문제 해결이 가능하고 누구나 집에서 멋진 요리사가 돼 초대된 손님 앞에서 뽐낼 수가 있다.
그동안 대량생산 공장에서 설계, 제작된 제품을 전통적인 유통시스템을 통해 구입했다면 3D 프린터 사용의 대중화는 이러한 기존의 유통과정의 흐름을 완전히 바꿔 놓게 된다. 일반 프린터에서 필요한 잉크만 구입하면 계속 인쇄를 할 수 있듯 3D 프린터도 필요한 재료만 구입하면 무엇이든 만들 수 있게 될 것이다. 발상의 전환을 통한 제조기술의 작은 혁신이 사회의 패러다임을 바꾸고 있다.
김광선 한국기술교육대교수·기계공학