특집일반

<12>3D 프린터, 미래 먹거리로 다가오다

<12>3D 프린터, 미래 먹거리로 다가오다

3D 프린터는 기업 운영에 드는 비용과 인력의 선투입 없이 제품에 관한 시장조사와 인프라 체크 등이 가능해져 업무 효율성 제고에도 영향을 끼칠 것으로 보인다.
3D 프린터의 활용 범위는 전 방위적 확장세를 띄고 있다. 기존 자동차, 항공산업에서 의료, 유통, 건설 등에 이르기까지 전 산업 군을 아우르고 있는 추세다.
3D 프린터의 주요 구성은 플라스틱 소재로 이뤄져 있다. 고무, 세라믹 등에 이르기까지 사용 소재는 다양하다.
3D프린터의 시작은 미국이다. 미국의 한 시스템 업체에서 플라스틱 액체를 굳게 한 후 입체적 모형을 제작한 것이 그 시발점이다.
정부는 최근 8개 부처 합동으로 3D 프린팅 시장 수요 창출 및 경쟁력 제고를 위한 올해 첫 ‘3D프린팅 산업 진흥 시행계획’을 발표했다.
2000년대 초반, 편광필터가 장착된 3D 영화는 충격으로 다가왔다. 기존의 평면체가 아닌, 필터안경을 쓴 채 입체적 현실감을 영상을 통해 접했던 기억. 3D 영화는 각기 다른 궤적을 지닌 편광필터를 투과한 두 영상을 스크린에 영사한다.

편광필터는 용어 그대로 다른 쪽 방향으로 투과된 빛을 필터링함에 따라 우리는 양쪽 눈의 차이가 있는 영상을 받아들이게 된다. 이 때 뇌는 자연스레 영상 자체를 입체적으로 수용하게 되는 것이다. ‘착각의 현실화’라는 아이러니가 눈 앞에 펼쳐진 셈이다.

입체는 곧 현실감을 대변한다. 사진이 거울과 다른 이유, 움직이는 영상이 고정된 그림과 달리보이는 이유다. 채광의 차이일 수 있으며 각도에 따른 명암의 유무에 따라 사물의 아이덴티티는 제 빛을 달리하게 되는 것이다.

컴퓨터 기기와 연결, 각종 문서 등을 출력해오던 프린터에 입체의 옷을 입혔다. 평면화된 문서는 3D 의 이름으로 원근과 명암이 접목, 현실감을 제고했으며 이를 통해 한층 더 정밀화된 문서화 작업 등이 가능해졌다.

3D 프린팅 기술은 산업 전반으로 스며들 것으로 예상된다. 3D 프린팅의 장점을 십분 살린 산업 효율성이 여러 차례 대두되고 있는 시점. 문제는 대한민국의 (3D 프린터 관련)기술력은 이와 같은 시류를 적극 수용하지 못하고 있는 형국이라는 점에 있다.

우리 정부는 최근 8개 부처 합동으로 3D 프린팅 시장 수요 창출 및 경쟁력 제고를 위한 올해 첫 ‘3D 프린팅 산업 진흥 시행계획’을 발표했다.

이번 시행계획은 2017년 이래 3번째 지원책으로 지난해 대비 17%가까이 증가한 약 600억 원의 예산 투입을 제시한 바 있다.

정부는 창조경제를 이끌 핵심 분야로 3D 프린터를 꼽았다. 정부 차원의 능동적인 투자가 선행돼야 한다. 3D 프린터의 근간이 돼 줄 연구 개발 및 기술력, 인프라 육성이 시급한 과제로 남았다. 아울러 산업 이해도 차원의 교육훈련을 강화시키고 이에 맞는 각종 지원 혜택도 함께 고민해야 함은 온전한 우리의 몫이다.

◆평면을 층층이 겹쳐 올리는 원리

3D 프린터는 최근 몇 년 새 폭발적 관심을 창출해 내고 있다. 이에 따라 산업 전반으로 3D 프린터의 배치를 적극 고려하고 있는 추세다.

그렇다면 3D 프린터의 시발점은 어디에서부터일까.

3D 프린터의 역사를 2000년대 후반으로 보는 시각이 대체적이다. 하지만 3D 프린터의 근간을 짚고자 한다면 지금으로부터 40년 전인 1980년대로 거슬러 올라가야 한다.

3D 프린터의 시작은 미국이다. 미국의 한 시스템 업체에서 플라스틱 액체를 굳게 한 후 입체적 모형을 제작한 것이 그 시발점이다. 하지만 그 용도는 시제품으로 제한됐다. 이마저도 자동차나 항공 산업 등으로 국한됐다. 바로 높은 비용과 인프라 부족 등의 이유에서다. 무엇보다 지적 재산권의 경계가 모호했던 것도 당시 3D 프린터의 상용화 과정이 늦어질 수밖에 없었던 근거다.

하지만 최근 들어 지적 재산권에 관한 법적 기간이 소멸되고, 비용 역시 현저히 낮아져 3D 프린터 상용화를 위한 본격 개발에 나서고 있는 상황이다.

3D 프린터는 크게 절삭형과 적층형으로 나뉜다. 이는 입체 모형의 인쇄물 제작 방식에 의거한다.

오늘날의 3D 프린터는 대부분 적층형을 적용한다. 모형의 조각이 필요치 않아 원형 그대로를 구현해 낼 수 있기 때문이다. 말 그대로 평면을 층층이 겹쳐 올리는 원리다. 반면 절삭형은 덩어리 자체서부터 깎아내 인쇄물을 발현하기에 원형 손실이 크다.

우리가 흔히 접하는 프린터의 구성은 잉크와 토너로 이뤄진다. 잉크와 토너의 요소가 바로 염료와 에폭시다. 이와 반면 3D 프린터의 주요 구성은 플라스틱 소재로 이뤄져 있다. 이 뿐만이 아니다. 고무, 세라믹 등에 이르기까지 3D 프린터의 소재는 다양하다.

이 밖에도 레이저로 분말을 녹이고 굳힘으로써 얇은 막을 형성하는 파우더형 3D 프린터와 상당한 고가이기는 하나, UV광원을 이용, 액상레진을 레이어 단위로 굳혀가는 방식의 3D 프린터도 속속 등장하기에 이르렀다.

◆건설부터 의료까지 적용돼

위에서 언급했듯 3D 프린터의 시작은 시제품이었으며 그 범위도 자동차나 항공 분야 정도로 국한됐다.

하지만 최근 들어 그 활용 범위는 전방위적 확장세를 띄고 있다. 의료, 유통, 건설 등에 이르기까지 전 산업군을 아우르고 있는 추세다.

3D 프린터의 가장 고무적 활용 분야는 바로 의료산업이다. 정형외과, 치과 등 의학 분야 대부분에서 그 존재감을 한껏 드러내고 있는 것. 3D 프린터의 활용으로 임플란트가 필요한 환자의 치아를 제작하고, 관절과 의수, 인공장기 생성에까지 3D 프린터는 그 역할을 톡톡히 해내고 있는 상황이다.

3D 프린터의 기본 방식이 켜켜이 쌓아올리는 적층방식임을 감안, 식품 분야에서의 활용도 역시 두드러지고 있다.

소비자 니즈(Needs)에 맞는 각종 모형의 입체 쿠키는 기본이고 스파게티와 같은 면 종류 역시도 자유자재로 생성이 가능하다. NASA는 한발 더 나아가 우주 공간에서 섭취할 음식물 제작을 위해 푸드 관련 3D 프린터 제작에 나서기도 했다.

3D 프린터는 건설시장의 판도도 바꿀 것으로 전망된다.

수 년 간 제작돼야 할 건물이 단 하루 만에 지어진다? 실제 가능한 기술이다. ‘대형 소재압출 3D 프린터’의 이름으로 기존 인력이 요구됐던 건설현장에 수십 대의 3D의 프린터를 적용, 건물을 오롯이 3D 프린팅화 해버리는 것은 이미 몇 해 전 개시된 3D 프린터의 기술력 중 하나다.

100세 시대, 무병장수를 꿈꾸는 오늘날의 우리에게 관심의 트렌드는 ‘잘 먹고 잘 살자’를 넘어 ‘어떻게 잘먹고 잘살까’의 고찰로 옮겨가는 중이다.

이 같은 니즈 간, 3D 프린터는 여기에서도 그 빛을 발할 것으로 예상된다. 불의의 사고로 신체 일부를 잃은 환자들을 위한 맞춤형 보조기구. 이 같은 보조기구의 제작을 위해 3D 프린터의 역할이 대두 된다. 환자의 기존 뼈마디 와 관절 등을 3D 프린팅화해 환자 맞춤형 보조기구를 만들어 내는 작업이 바로 그 것. 인간의 눈과 손보다 한층 더 섬세하고 정확한 IT기술을 환부에 접목시키는 일련의 과정일 것이라 설명될 수 있다.

향후에는 눈에 보이는 뼈와 피부조직을 넘어 우리 몸속에 있는 각종 장기 등도 3D 프린팅 하는 시대가 도래할 것으로 보인다. 인간의 DNA를 추출한 후 배양과정을 거쳐 3D 프린팅 재료를 생성해 낸다. 이렇게 생성된 재료를 토대로 3D 프린팅 기술을 접목, 폐와 간 등의 신체 주요 조직을 생성해 내는 원리다.

◆미래 10대 유망기술 ‘3D 프린터’

기존의 평면적 프린터에서 입체적 현실감을 가미한 3D 프린터의 출현에 각종 청사진이 대두되고 있다. 3D 프린터의 가격은 현재 50만~100만 원대 수준을 유지하는데 기술력 제고로 가성비의 영역이 일정 부분 해갈된다면 그에 따른 전망치는 더욱 높아질 것으로 예측된다.

세계 유수의 제조업 업체들은 3D 프린터 시장의 규모를 올해 기준 40억 달러에 육박할 것으로 추정하고 있다. 이는 2013년 글로벌 유력 경제단체인 세계경제포럼에서 3D 프린터를 향후 미래 먹거리를 책임질 10대 유망기술로 지정한 것과 일맥상통한다.

3D 프린팅 산업은 적용 범위의 기하급수 적 증가로 특허로 대변하는 향후 산업에 주요 지표로 일컬어진다. 실제 최근 관련 특허를 살펴보더라도 그 증가폭이 심상찮다. 3D 프린팅 관련 벤처기업에 대한 투자 역시 큰 폭으로 늘어남에 따라, 여러 스타트업계에서도 3D 프린팅에 대한 기대감이 시나브로 높은 단계에까지 이르렀다.

3D 프린터는 기업의 업무 효율성 제고에도 영향을 끼칠 것으로 보인다. 모 기업이 100개의 초창기 물량을 생산해냈다고 가정해보자. 이 물량이 모두 소진된다면 별 문제가 없겠지만, 제품 불량과 마케팅 실패 등의 연유로 재고가 발생한다면 그 손해는 오롯이 기업의 부담으로 작용한다. 하지만 3D 프린터로 초기 공급을 영위한다면 비용과 인력의 선투입없이 제품에 관한 시장조사와 인프라 체크 등이 우선 가능케 된다. 실수는 줄이고 비용 소모는 절감되는 것이다.

하지만 새로움의 기대 뒤에는 분명한 리스크가 상존한다. 실제 우리나라의 3D 프린터 업계에서는 시스템이 만개하기도 전에 폐업 수순을 밟거나 부득이한 인원감축을 시도하는 경우가 왕왕 발생하고 있다. 기술적 진화는 걸음마 단계인데 그에 따른 전망과 소비자의 기대는 하늘을 바라보고 있다는 맹점이다. 아직까지 3D 프린터 업계의 대표기업을 쉽사리 언급할 수 없는 것 역시도 이 같은 사유에 기인한다.

업계 전문가들은 3D 프린터 관련 정부 지원 정책이 올바른 시장형성에 초점을 맞춰야 한다고 입을 모으고 있다. 이는 수요 창출의 사안인데, 시장형성이 구축된다면 기업의 매출은 신장하고, 그에 따른 연구와 인프라 확장을 영위할 수 있다는 논리다. 다름 아닌 재투자의 개념으로 이해해보면 되겠다.

3D 프린터의 잠재 가능성은 농후하다. 지금의 시행착오를 올바르게 극복할 지혜가 요구된다. 민·관의 공감과 이에 따른 협력이 절실한 때다.

글·사진 군월드 IT사업부

김종윤 기자 kjyun@idaegu.com
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