[월요논단] 3D프린팅의 자유 창작 시대

공병채 한국폴리텍대학 대전캠퍼스 교수·공학박사·금형제작기능장

공병채 한국폴리텍대학 대전캠퍼스 교수·공학박사·금형제작기능장

필자가 처음 3D프린터를 접한 때는 3D프린터라는 용어보다 RP(Rapid Prototyping)기 또는 쾌속조형기라는 용어가 일반적으로 쓰인 때로 2006년 당시 RP(Rapid Prototyping)기는 널리 보급이 되지 않아 시범 기관에 도입되어 활용하였고 당시에 1억 넘는 고가의 기계를 사용한 경험이 있다.

당시 제품 제작을 위해서 아이디어 구상, 디자인, 설계를 거쳐 3D모델링하여 편집 수정 후 슬라이싱(출력 파일변환)을 통해 제품을 프린팅하고 후처리를 하여 시제품을 제작하였다.

각자의 아이디어 제품이 생각한 그대로 출력되어 나오는 과정을 보면서 신기해하였고 오류가 있는 부분은 다시 모델링을 수정 보완하여 원하는 부품을 만들어 동일 제품을 출력하여 쉽게 완성할 수 있었다.

당시 쾌속조형기(3D프린터)는 주로 기업에서 실물모형을 제작하는 데 사용하였고 제품을 제작하는 시간도 제품의 크기에 따라 반나절에서 하루 이상의 긴 시간이 소요되고 유지비용도 많이 들고 기계도 고가였기 때문에 일반인이 사용하기에는 무리가 있었다.

이런 기계가 대중에게 알려지고 익숙해지기 시작한 시기는 비교적 생산비용이 저렴하고 제작 시간이 짧은 FDM(Fused Deposition Modeling)방식이 상용화되기 시작하면서 3D프린터라는 용어가 쓰이기 시작했다.

3D프린터로 출력하기 위해서는 직접 3D모델링를 하거나 3D스캐너 등 외부 기기를 이용하여 데이터를 획득하고 STL(Stereo Lithography)파일로 출력하거나 FDM(Fused Deposition Modeling)방식은 G-code로 변환하여 3D프린팅을 하게 된다.

3D프린팅 출력방식을 소개하면 가장 널리 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling)은 필라멘트 소재인 열가소성 재료(ABS, PLA)에 열을 가해 재료를 녹여 노즐에서 분사하여 층을 쌓는 방식, SLA(Stereolithography)는 광경화성 액체 수지가 담긴 수조에 레이저를 투사하여 닿는 부분을 굳게 하는 방식, SLS(SelectiveLaser Sintering)는 분말 형태의 플라스틱/금속 등 재료를 레이저로 녹인 뒤 응고시켜 층을 쌓는 방식, LOM(Laminated Object Manufacturing)​은 종이/플라스틱/금속판 등을 층층이 쌓여 접착하는 방식이다.

3D프린터 기계 제작에는 여러 메커니즘 기술이 있지만, 사용자 입장에서의 3D프린터는 필요한 조건설정 방법만 습득하면 집에 있는 레이저, 잉크젯 프린터와 같이 간단히 사용할 수 있는 기계이다.

일반인들은 인터넷 사이트(파일 무료공유사이트 www.thingiverse.com 외)에서 모델이나 콘텐츠를 무료로 다운 받을 수 있는 파일들이 있어서 출력하여 활용 할 수 있으며 3D프린팅을 무료 또는 저렴한 가격에 접할 수 있는 각 지역의 3D프린터 체험장, 무한 상상실(과학기술정보통신부, 교육부, 문화체육관광부, 산업통상자원부, 특허청, 우정사업본부 등 참여 구축), 메이커 스페이스 등에서 체험을 할 수 있다.

3D프린터는 출력 기술보다 먼저 아이디어 구상/디자인/3D모델링/역설계 등 출력 전 기술이 더 중요하므로 이는 전문기관에서 배워 전문 능력을 키워 활용도를 높일 수가 있으며, 만약 발명가 등 3D프린터를 이용하여 아이디어를 낼 수 있는 성향의 사람이 있다면 저렴한 가격의 3D프린터를 구매하여 시제품을 제작해 볼 수 있고 콘텐츠, 소비재, 전자, 자동차, 메디컬, 바이오·덴탈 등 시제품 제작에서 최종제품 생산으로 활용범위에 개인의 아이디어를 얼마든지 표현할 수 있는 자유 창작 시대에 살고 있다. 공병채 한국폴리텍대학 대전캠퍼스 교수·공학박사·금형제작기능장