[3D프린터-①]新산업혁명 촉매재로 적용범위 무궁무진.."피부도 프린터로 인쇄 낙관적"

하수은 / 기사승인 : 2019-05-24 16:19:17
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[스펴셜]제4차 산업혁명 제조업 혁신 '3D 프린터'
처음에는 항공과 자동차 산업에서 '시제품 제작용도'
이젠 가전제품 방위산업, 건축과 교육분야 대폭 확대
'보청기 치과 가공물, 의족' 의료기기 분야 연구 심화

[일요주간=하수은 기자] 2012년 세계경제포럼(WEF, World Economic Forum)에서 3D 프린터가 미래 10대 기술 중 두 번째로 중요한 핵심 기술로 발표됐다. 이는 특별한 환경이나 일부 선진국에 국한된 기술이 아니라 향후 전 세계적으로 상용화될 수 있는 기술로 수용했음을 의미한다.

2012년 미국의 저널리스트 크리스 앤더슨(Chris Anderson)는 본인의 저서 ‘메이커스, MAKERS)’를 통해 3D 프린터로 인해 새로운 산업혁명이 일어날 것이라고 주장했다. 

 

 미래 10대 기술 중 ‘핵심 아이템’

전통적인 프린터는 종이와 같은 2차원 평면에 텍스트나 이미지로 구성된 문서 데이터를 출력하는 반면에, 3D 프린터 기술은 컴퓨터 내에서 작업된 3차원 모델링 데이터를 3D 도면을 바탕으로 3차원의 입체적인 공간에 물체를 만들어내는 기계를 뜻한다. 

 

▲ 지난 1월 서울 강남구 코엑스에서 열린 한국전시컨벤션 산업위크(KOREA EXCON WEEK)에서 선보인 신개념 3D LED 홀로그램 디스플레이.

 

3D 프린터 기술은 1981년 일본 나고야 시 공업 연구소의 고다마 히데오(小玉秀男)가 처음 이론화했고, 실제 상용화는 미국에서 가구 회사를 다니던 콜로라도 출신의 척 헐(Chuck Hull)을 통해 구현되었다.

이 가구 회사에는 자외선을 이용하여 플라스틱 판을 경화시키는 공정이 있었는데, 그는 여기서 3D프린터의 힌트를 얻었다. 1983년에 시작한 그의 연구는 1986년 입체인쇄술 이라는 이름으로 특허 출원된다.

3D 프린터는 높은 생산 비용 및 지적재산권 등의 이유로 항공이나 자동차 산업 등에서 시제품을 만드는 용도로만 제한적으로 사용되었다.

그러나 2009년 3D 프린팅 기술과 관련된 저작권이 만료됨으로써 3D프린터를 제작하는 비용이 급격히 떨어지면서 첫 가정용 3D 프린터가 출시되었고, 저가 3D 프린터 및 소재 가격 인하로 인해 근래 들어 시장이 극적으로 확대됐다.

가공의 용이성 등에 힘입어 초창기 대부분 재료는 플라스틱을 사용하였다. 하지만 점차 종이, 고무, 콘크리트, 식품에 금속까지 재료의 범위가 점점 넓어지고 있다. 따라서 활용 분야도 단순히 조형물 출력뿐만 아니라 가전제품, 방위산업, 건축, 교육 의료분야 등으로 대폭 늘고 있다.

◆ ‘맞춤형 제품 생산’에서 새로운 가치창출

세계 4대 회계법인 중 하나로 매년 다양한 산업 예측 보고서를 작성하는 딜로이트(Deloitte)는 3D 프린터와 관련된(프린터 제조, 재료, 서비스 등) 대형 업체들의 매출액이 2019년에는 3조500억원을 넘어 2020년에는 3조4000억원에 이를 것으로 예상한다. 이 수치는 지난 2014~16년간 이루어진 성장세와 비교할 때 무려 2배 이상 높은 수치에 해당한다.

이제 3D 프린팅 혁명은 가속화되고 있다. 3D 프린팅의 장점은 아무리 복잡한 구조로 이루어진 물건이라 하더라도 빠르고 쉽게 출력할 수 있다는 점이다. 그 실례를 들어보면 적용 범위는 무궁무진함을 생생히 알 수 있다.

 

▲ 지난 1월 서울 도봉구 플랫폼창동61 갤러리510에서 열린 '오감만족 3D 프린팅 체험' 현장 모습.

3D 프린터로 만든 집은 주택시장 위기의 해법으로 연구가 진행되고 있다. 또한 자동차의 차체 전체를 프린트할 수 있을 만큼 거대한 3D 프린터도 있다. 심지어 3D 프린터로 요리한 음식도 있다.

2014년 영국 항공방위산업체인 BAE시스템스는 토네이도 전투기에 3D 프린터로 만든 금속 부품을 장착하고 시험 비행하는 데 성공했다.

3D 프린터가 가장 활발하게 활용되고 있는 분야는 보청기, 치과 가공물, 의수‧의족과 같은 의료 보조 기구 분야이다.

프린스턴 대학 연구원들은 3D 프린트 생체 공학 청각 개념을 선보였다. 이들 과학자들은 하이드로겔(배양 연골)을 사람의 귀 모양으로 인간 세포와 함께 심었다.

네덜란드 위트레흐트 대학 의료 센터의 외과 의사들은 이 3D 프린트된 두 개골을 활용해 평균보다 3배 두개골이 두꺼운 여성 환자를 생존하게 했다. 두꺼워지는 두개골은 환자의 두뇌에 압력을 가해왔고, 이미 그녀의 시력을 잃게 만들고 운동 능력 상실까지 유발시켰었다.

3D 프린팅 기술로 생산한 신체의 뼈의 구조를 원형과 매우 흡사하게 복제했다. 또한 3D 프린터로 제작한 ‘그물망 깁스’는 환자에게 정교하며 신속하게 제작할 수 있고, 통풍이 잘 되며 세척까지 가능하여 환자들에게 훨씬 더 유용할 것으로 전망된다.

생활용품 업체 프록터앤갬블(P&G)과 화장품 업체인 로레알도 최근 3D 프린터를 이용해 피부조직을 만드는 ‘바이오프린팅’ 사업에 뛰어들었다. 사람 피부와 가장 비슷한 활용한 연구로 획기적인 상품을 만들겠다는 복안에서이다.

세계적 토털 뷰티 케어 업체인 프랑스 ‘로레알’ 역시 미국의 생명공학 스타트업 기업인 ‘오가노보’와 손잡고 인간 피부를 생성하는 3D 프린팅 기술 개발에 착수했다.

오가노보는 이미 독일 제약사 등과 제휴해 간과 신장 조직을 3D 프린팅 하는 데 성공한 만큼 머지않아 살아있는 피부를 3D 프린터로 인쇄하는 데 상당히 낙관적이다.

3D 프린터 전문가인 김영준씨는 근래 3D 프린터의 뜨거운 열기를 이렇게 진단한다. 제조의 민주화를 통해 누구나 기술을 대중화하고 공유하고 협업 가능하기 때문이라는 것이다.

이제 3D 프린팅은 시제품 제작을 넘어 상용 제품 제작 기술로 진화하고 있다. 기존 제조 방식을 완전히 대체하기 보다는 3D 프린팅이 강점을 가진 소량의 맞춤형 제품 생산과 복잡한 디자인 제품 생산 영역에서 새로운 가치창출 수단으로 활용될 것이다. 

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