불가능한 상상을 현실로 만드는 기술 '3D프린터'

소량생산에 유리 …차세대 산업으로 각광
기기 가격 · 출력물 강도 보완 연구 진행

29일 오전 서울 강남구 삼성동 코엑스에서 열린 2013 대한민국지식재산대전 로킷 부스에서 관람객들이 3D 프린터 에디슨 플러스를 살펴보고 있다.

기술은 때때로 세상을 바꾸어놓는다. 겨우 몇 년 전에 나온 스마트폰은 짧은 시간에 우리 삶을 완전히 변화시켰다. 그런데 어쩌면 또 하나의 혁신이 될 지 모를 기술이 기다리고 있다.

최근 제조업계의 가장 큰 이슈로 떠오르고 있는 3D프린터다.

이 3D프린터가 거푸집, 즉 주물에 의존하고 있는 현재의 제조기법을 완전히 뒤바꿀 기술이기 때문이다.

과연 3D프린터는 무엇이며 우리 삶을 어떻게 바꿀 것인가.

◇ 3D프린터란

3D프린터를 쉽게 설명할 때 많이 언급되는 예시가 바로 미션임파서블에서 탐크루즈가 쓰는 변신용 가면이다. 초조하게 시계를 들여다보는 탐크루즈 옆에 있는 수조에서 빨간 레이저가 몇 번 번쩍이더니 5분만에 고무로 된 노인 얼굴의 가면이 나타난다. 3D프린터이다.

물론 영화 속 이야기이다 보니 현재 모습과는 괴리감이 있다. 일단 5분만에 그렇게 정교하고 완벽한 결과물을 내놓을 수 있는 장비는 개발되지 않았다. 현실에 있는 3D프린터는 장비가 기술적으로 안정적인 완성을 이루었고, 실제로 많은 사람들이 쓸 수 있는 합리적인 가격대를 만들기 위해 개발자들이 노력하고 있는 단계이다.

재료는 플라스틱, 고무, 금속, 종이, 나무 다양한 선택이 가능하다. 한 가지 제품을 대량으로 찍어내는 환경으로는 약간 부족하지만 다양한 종류를 소량 생산하는 데는 유리하다. 재료배합만 입력한 모양뿐만 아니라 색깔까지 그대로 구현할 수도 있다.

3D프린터는 어떤 모양이든 쉽게 구현할 수 있다. 개인이 손으로 직접 깎고 가공해서 만들어야 하는 물건을 기계가 훨씬 정확하고 빠르게 만들어준다. 컴퓨터 도면을 이용하기 때문에 직접 설계도를 그리거나 고칠 필요도 없다. 마치 문서파일을 받아 프린터에서 인쇄하듯 설계도면을 받아 3차원 프린터를 통해 출력하면 된다.

다만 아직까지는 결과물의 내구성이 약하다. 연질 플라스틱을 뿜어내서 가공하는 적층방식 프린터로 만든 출력물은 강도가 중요한 기계부품이나 생활용품으로 쓸 수 없다. 레이저커터를 이용하는 산업용 3D프린터를 이용하면 강도는 어느 정도 얻을 수 있지만, 가격이 너무 비싸서 개인이 쓰기 힘들다. 장식품이나 취미용품 등으로 용도가 한정되고 있다.

◇ 국내 3D프린터 시장 기지개

차세대 산업으로 각광받고 있는 3D프린터 시장이 국내에서도 본격적으로 기지개를 켜고 있다. 그러나 삼성, LG 등 전자 대기업들이 시장 참여를 관망하고 있어 빠른 시장 선점에 난항을 겪을 조짐이다.

국내 3D프린터 시장은 국내 중소기업들이 제조에 나서고 있으며 일부 기업이 해외에서 3D프린터를 수입 판매하고 있다. 그러나 대기업들은 당분간 3D프린터 시장 진출 계획이 없어 전자 강국인 한국이 새로운 패러다임 대응에 둔감한 것 아니냐는 지적도 나온다.

이들 대기업이 3D프린터 시장 진출을 꺼리는 이유에 대해 전문가들은 투자비용에 비해 수익성이 높지 않기 때문이라고 관측하고 있다. 독자 기술개발보다는 인수·합병(M&A)을 노리고 있다는 분석도 나온다. 기술개발보다 시간과 비용이 적게 들고, 특허 소송에 위협도 피할 수 있기 때문이다.

한편, 전 세계 3D프린터 시장 규모는 지난해 기준으로 2조원대 이르고 2016년에는 3조4000억원, 2021년에는 5배 이상 성장할 것으로 예상된다.

◇ 다양한 기술이 개발되는 과정

미국 항공우주국(NASA)은 내년 6월에 우주선에 3D프린터를 탑재해서 국제우주정거장(ISS)에 보낼 계획이다. 부품과 장비를 필요할 때마다 직접 만들어 사용하기 위해서다. 필요하게 될 지도 모를 모든 부품을 잔뜩 싣는 것보다 원재료와 3D프린터만 있으면 훨씬 효율적으로 부품을 공급할 수 있다. 나사 계획에 따르면 우주비행사들은 과거 지구에서 조달해야만 했던 장비 수리용 부품, 클립이나 버클 3D 프린터로 공급받게 된다.

이런 전문영역에서 검증을 거친 3D 프린터가 우리 생활에는 어떻게 쓰일 수 있을까· 예를 들어 선풍기 날개가 오래되어 부러졌다면, 플라스틱으로 된 선풍기 날개의 설계도를 제조사 홈페이지에서 다운로드 받고는 가정용 3D프린터를 이용해서 출력한다면 간단히 해당부분을 교체해서 수리할 수 있다.

또 집에서 간단히 최신형 전투기, 건담 피규어 등을 출력해서 가질 수 있기 때문에 아이들 장난감을 부모가 직접 데이터를 받아 출력해서 만들어주는 시스템이 가능하다. 일상적으로는 간단한 휴대폰 케이스부터 시작해서 필름 카메라와 생활 자전거 등도 만들 수 있게 된다.

SF영화에서나 가능했던 이런 세상이 3D 프린터를 통해 실현될 전망이다.

요새는 흔하게 쓰이는 컬러 레이저 프린터 가격이 1,000만원 대를 기록하던 시절이 있었다. 3D프린터 역시 끊임없는 기술 발전과 보완을 통해 친숙하고 유용한 장비가 되는 날이 다가 올 것이다.

/ 김동진 기자