3D프린터의 정의, 개념 정리

3D프린터의 정의, 개념 정리를 이번글에서 자세히 소개하도록 하겠다.

먼저 3D프린터라는 기계를 이용하기에 앞서서 반드시 3D프린터란 무엇인지 알고 넘어갈 필요가 있다.

따라서 3D프린터란 무엇이며 그리고 어떤 기능들을 가지고 있는지 살펴보도록 하겠다.

 

 

3D프린터란 무엇일까? (기존의 2D인쇄형 프린터와 비교해 보는 3D프린터에 대한 개념 살펴보기)

3D프린터의 정의와 개념을 먼저 알아가기에 앞서서, 3D프린터란 어떤 장비인지 이해가 먼저 필요하다. 3D프린터는 란, 사전적으로 말하자면 컴퓨터에 저장되어 있는 디지털 데이터를 바탕으로 하는 3차원의 입체 조형물을 제작하는 기술의 총칭이다. 그런데 간결하게 사전적 정의로 이야기하는 것만으로는 좀처럼 감이 오지 않기 때에 자세하게 어떤 의미와 뜻을 가지고 있는 기계인지 알아봐야 한다. 따라서 이것을 이해하기 위해서, 비슷한 기계로 예를 들면 2D프린터, 종이 프린터와 비교해서 설명할 수 있겠다. 지금까지 우리가 이해하고 있는 '프린터'란 무엇일까? 컴퓨터로 작성한 문서나 그림을 그대로 종이 위에 그려내는 기계에 불과하다. 반면에 '3D프린터'란 3차원 데이터를 입체로 만들어내는 것이다. 즉 2D프린터가 어떤 물건을 찍은 사진을 인쇄할 때, 3D프린터는 그 물건 자체를 만들 수 있다는 뜻이다. 놀라운 것은 그 범위에 아무런 제한이 없다는 것이다. 3D프린터로 만들 수 없는 것은 이제 이 세상에 없다. 플라스틱을 사용했던 초창기 3D프린팅은 이제 발전에 발전을 거듭하여 오늘날 종이, 목재, 금속과 콘크리트, 식재료와 심지어 세포에 이르기까지 생각할 수 있는 모든 재료를 소재로 사용한다.

 

기존 방식의 프린터와 3D프린터의 이해하기

그렇다면 기존 방식의 프린터와 3D프린터의 이해를 위해서 두 개를 비교하여 생각해 보자. 지금까지 우리가 쓰고 있는 컵이나 자전거, 건물이나 자동차는 어떻게 만들어졌는지 이해한다면, 기존의 방법과 3D프린팅은 어떻게 다른지 이해가 필요할 것이다. 3D프린팅과 기존의 생산 방식의 가장 큰 차이점은 재료를 더해가며 물체를 만든다는 것이다. 전통적인 제조업에서는 금형을 제작해서 주물을 찍어내고 이를 용접하는 형태로 제품을 만든다. 이를 주조 또는 사출성형이라고 한다. 이 밖에 에도 덩어리로 된 재료를 깎아가면서 형상을 만드는 절삭이라는 가공방식도 있다. 이러한 방식들은 대량 생산에 적합하다. 금형만 있으면 형상과 치수가 동일한 제품을 수천 개씩 만들 수 있기 때문이다. 그러나 소량생산에는 수지가 맞지 않는데, 이는 하나하나 금형을 제작하고 공정을 갖춰야 해서 초기 비용이 많이 들기 때문이다. 예를 들어 특별한 모양의 수저 하나를 공장에서 주문제작하려면 수십만 원이 들 수 도 있다. 반면에 3D프린팅은 특수 고분자 덩어리나 가루, 액체 등을 뿜어내는 재료를 층층이 쌓으면서 완제품을 만든다. 이는 마치 탑을 만드는 것과 같다. 탑을 세울 때는 먼저 벽돌을 차곡차곡 쌓아 1층을 만들고, 그 위에 다시 새로운 층을 쌓아 올린다. 3D프린팅도 마찬가지다. 차이점이라면 재료로 수십 개의 벽돌 대신 플라스틱 수지나 금속 분말 등을 사용한다는 점이 그렇다. 이를 전문용어로 적층 가공 또는 첨가가공이라고 한다. 기존의 제조 공법과 비교했을 때, 이러한 방식의 가장 큰 장점은 다품종 소량생산에 있다. 초기비용이 들지 않기 때문에 모양이 제각각인 제품을 마음껏 만들 수 있다. 기존공법으로 만들기 힘든 형상도 3D프린팅으로는 얼마든지 만들 수 있다. 예를 들어 항아리를 만든다고 생각했을 때, 절삭가공으로 만들려면 항아리 속을 전부 파내야 하는데 날을 안에 넣기가 힘들다. 그렇다고 사출 성형 가공으로 만들려면 완성한 후에 금형에서 떼어내기가 어렵다. 이것이 항아리가 여전히 물레를 돌려 진흙으로 모양을 만들고 가마에 굽는 전통방식으로 생산하는 이유이다.

 

3D프린터의 장점과 앞으로의 방향성 알아보기

3D프린팅의 장점은 이외에도 많다. 모델링만 수정하면 간단하게 모양을 바꿀 수 있다는 점 또한 큰 장점이다. 특히 시제품을 제작할 때 3D프린팅은 아주 유용하다. 값싸고 성형하기 쉬운 재료로 똑같이 생긴 시제품을 만들어 보면 실제 상품에 어떤 문제점이 있는지 알 수 있다. 어떤 상품이든 출시되기 전에 문제점을 찾고 수정하는 단계를 거치기 마련이다. 그런데 매번 수정할 때마다 시제품을 다시 만들어야 한다고 생각해 보자. 기존 공법으로는 매번 금형을 새로 만들어야 하겠지만, 3D프린팅으로는 간단하게 해결이 된다. 모델링을 약간 수정하고 출력버튼을 누리기만 하면 끝이다. 무엇보다도, 3D프린팅의 가장 큰 장점은 개인의 창의성을 무한하게 발휘할 수 있게 한다는 점이다. 3D프린터는 누구나 원하는 조형물을 직접 만들어볼 수 있게 한 최초의 도구다. 아마 여러분도 젓가락을 접착제로 엮어 고무줄 총을 만들거나, 찰흙을 조물 거리고 굳혀서 조각을 만들어본 경험이 있을 것이다. 지금까지 우리가 무언가 직접 만들어볼 수 있는 수단은 이 정도뿐이었다. 적어도 3D프린팅의 기술이 대중에게 보급되기 전까지 말이다. 그러나 지금은 3D프린팅 기술이 등장한 지도 벌써 30년이 넘었다. 내가 보기엔 여전히 어려운 수준이지만, 일반 대중으로의 보급은 상당히 이루어졌다. 다음으로는 3D프린터의 역사에 대해서 살펴보고, 4차 산업혁명을 이끌어낸 기술에 대해서 살펴보도록 하겠다.