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제4차 산업혁명 시대 (35): 3D 프린팅
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2019년 05월 01일(수) 08:41 [주간문경] 
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| | | ↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
문경대학교 특임교수 | ⓒ (주)문경사랑 | |
3D프린팅의 정의
3D 프린팅(3D Printing, 3차원 인쇄)은 프린터로 물체를 뽑아내는 기술을 말한다. 종이에 글자를 인쇄하는 기존 프린터와 비슷한 방식으로, 입체모형을 만드는 기술을 3D프린팅이라고 부른다.
보통 프린터는 잉크를 사용하지만, 3D 프린터는 플라스틱을 비롯한 경화성 소재를 쓴다. 기존 프린터가 문서나 그림파일 등 2차원 자료를 인쇄하지만, 3D프린터는 3차원 모델링 파일을 출력소스로 활용하는 차이점이 있다.
프린팅의 원리
3D프린터의 원리는 절삭형과 적층형으로 나눌 수 있다. 절삭형은 큰 덩어리를 조각하듯 깎는 방식이고, 적층형은 층층히 쌓는 방식이다. 대부분의3D프린터는 첨가식 가공 원리를 사용하는 적층형 프린터이다. 절삭형이 여분을 깎아내는 방식이기 때문에 재료의 손실이 발생하고 있으나, 적층형은 재료의 손실이 없다는 것이 큰 장점이다.
적층형 원리를 이용하는 방식에도 약 20가지가 있는데, 이 중 고체형 재료, 액체형 재료, 파우더형 재료를 사용하는 방식 등을 주로 사용한다. 즉, 파우더가 담겨있는 수조에 레이저를 쏴서 얇은 막(Layer)을 형성하는 원리이다. 막이 형성된 뒤에 다시 파우더를 뿌리고, 다시 레이저를 쏘는 과정을 반복해서 물체를 조형한다.
3D 프린팅의 역사
3D프린팅 기술은 1983년부터 시작됐다. 지금도 3D프린팅 시장에서 선도적 위치에 있는 3D프린팅 기술 전문 업체는 ‘3D시스템스(3D Systems)’이며, 창업자 Charles W. Hull이 최초 3D프린팅 기술의 주인공이다.
3D프린터 방식은 캐드(CAD) 등 3D모델링 소프트웨어로 설계한 입체 모형을 여러 개의 얇은 층으로 나누는 기술을 말한다. 마치 지도의 등고선을 얇은 층으로 분리시켜 평면을 쌓아 올려 입체감 있는 물체를 완성하는 것이 3D프린팅 기술의 기본 원리이며, 3D프린팅 기술은 SLS(선택적 레이저 소결) 방식과 FDM(용융 적층 모델링) 방식이 대표적이다.
3D 프린터의 대중화
3D프린팅 기술의 대중화 중심에는 오픈소스 프로젝트가 있으며, 이는 오늘날 3D프린팅 기술과 장비 대중화를 이끈 동력이라고 평가할 수 있다. 영국의 배스대학의 Adrian Bowyer(2005) 교수가 시작한 ‘렙랩(RepRap, 빠른 프로토타입 장비 복제)’ 프로젝트가 그것이다. 개방형 디자인으로 누구나 쉽게 3D프린터를 개발할 수 있도록 창안했다는 점이 특징이다.
3D프린팅 기술을 응용한 시장이 다양해지고 있다. 개인 개발자는 가정에서 실제 활용할 수 있는 액세서리 시장에서 기회를 보고 있고, 자동차와 우주항공 분야에서는 자동차 부품, 우주식량과 우주건축 기술에 3D프린터를 적용하는 방법을 연구 중이다. 또한 부엌의 식품 조리 영역에 3D프린터 기술을 도입하려는 독특한 움직임도 주목할 만하다.
3D프린팅의 전망
누구나 쉽고 저렴한 가격으로 3D프린터를 활용하면 필요한 물건을 언제 어디에서나 만들어낼 수 있다. 그러므로 필요한 물건을 스스로 만들 수 있다는 점에서 3D프린터는 생산의 경계를 허문다. 3D로 설계된 도면과 재료만 있으면 무엇이든 만들 수 있다는 점에서 3D프린터의 적용성은 무궁무진하다.
따라서 프린팅 기술은 3D프린터에서 4D프린터로 지금도 진화하는 중이며, 이는 3D프린터로 제작한 3차원 물체가 주변 환경의 영향이나 시간의 흐름에 따라 스스로 모양을 변화하도록 하는 기술이다.
3D 컴퓨팅 기술은3차원에 시간이나 환경 등 하나의 차원이 더해진 개념으로 진화할 것이다. 결과적으로 매슬로우가 주창한 인간의 궁극적인 욕망은 더욱 진화된 스마트 팩토리에서 4D프린터가 자아실현을 충족시켜 줄 것이다.
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