3D 프린팅. 새로운 혁명인가? 또 하나의 거품에 불과한가?

3D프린팅이 신 산업혁명을 이끌 차세대 기술로 떠오르고 있다.  3D 프린터는 입력된 프로그램에 따라 플라스틱 가루나 금속가루를 차례차례 쌓아가면서 부품이나 소형 완제품을 만들어 주는 기기다. 원래 27년전 시제품(mock-up)을 만들기 위한 목적으로 제작됐지만 기술의 발달과 함께 산업적인 가능성이 인정되면서 최근 가장 주목받은 기술이다. 

 

최근 국내외 언론보도를 보면 3D 프린팅을 증기기관, 컴퓨터, 인터넷의 발명에 비견되는 혁신적인 사건으로 묘사하고 있을 뿐만 아니라 3D 프린팅이 마치 만능기기라도 되는 것처럼 부풀러 보도하고 있다. 이는 분명 지나치게 과대 포장된 면이 있다. 

 

지난해 시트론 3D시스템즈의 에이브 라이선탈 최고경영자에 대해 3D프린팅기술을 과장해 3D프린팅과 관련한 주식시장에 버블을 끼게한 장본인이라며 강도높게 비난했다. 그가 수년간 특수 산업의 한 분야인 3D프린팅의 상용화를 증기기관, 컴퓨터, 인터넷의 발명에 비견되는 혁신적인 사건으로 묘사한 것은 사기이자 고의적인 과대평가로서 이 산업의 거품을 조장하는 행위이며 최근 5년간 가정용 3D프린팅은 물론 현재 이 산업의 주된 프린팅 방식인 SLA(광경화수지를 레이저로 경화시키는 기술) 등에도 전혀 발전이 없었다고 주장했다.

 

3D프린팅은 정말 새로운 사업혁명인가? 아니면 또 하나의 거품에 불과한가? 본인의 생각은 3D프린팅이 새로운 미래 기술로 산업적 가능성이 매우 높은 분야인 것은 사실이나 아직은 보완해야 할 문제점들이 너무 많아 언론 보도와 같인 만능기기는 아니라흔 것이다

 

3D 프린팅의 산업적 가능성은 부인할 수 없는 사실

 

3D 프린터는 말 그대로 설계도만 있으면 물건을 만드는 기기로, 사진 속의 3차원 정보를 분석하면 그 자리에서 무엇이든 제조 가능하다. 방법은 전용 카메라로 물체를 찍거나, 설계도를 입력하면 프린터가 플라스틱이나 금속과 같은 고분자 물질을 뿌려 층층이 쌓아 올려 형태를 만드는 것. 이때문에 3D프린팅은 기존 생산공정과 비교해 여러가지 장점들을 가지고 있다.

 

우선 3D 프린팅은 별도 금형이나 생산 설비가 필요없다. 대신 개인 맞춤형 제품을 합리적인 비용으로 생산할 수 있다. 운동화나 안경테 하나를 사더라도 대량 생산된 표준화된 제품 중에서 고르는 대신 3D 프린터를 통해 발의 움직임이나 얼굴 형태까지 고려한 개인 맞춤형 제품을 구매할 수 있게 된다. 결과적으로 3D 프린터는 보청기나 의족 같은 개인 맞춤형 제품이 반드시 필요한 영역을 넘어 이미 대량 생산에 익숙한 산업에서도 개인 맞춤형 제품이 확산되는 계기를 만들어 줄 것이다.

 

또한 3D 프린팅은 제품 단면을 한 층씩 인쇄하면서 적층하기 때문에 복잡한 디자인도 손쉽게 처리할 수 있다. 때문에 3D 프린팅은 기존 생산 기술에 의한 제약없이 혁신적인 아이디어를 제품화 할 수 있는 가능성이 많다.

 

하지만 무엇보다 3D 프린팅의 가장 큰 장점은 생산공정 간소화로 주문자(On-demand) 제조가 가능하다는 점을 들 수 있다. 3D 프린터는 재료만 준비되면 명령한 그대로 상품을 출력해낼 수 있으므로 다양한 요구 조건에 맞게 바로 주문생산 할 수 있다. 즉 고객이 원할 때, 고객과 가까운 곳에서 고객이 원하는 제품을 제작하는 것이 가능해진다.

 

이와 같은 장점으로, 피규어, 보청기, 치아임플란트 같은 소형 시제품 생산을 시작으로 최근에는 자동차, 항공과 같은 대형 제품 제조로 점차 활용범위가 확대되고 있다. 

 

제조업분야

 

영국 항공방위산업체는 조종석 무선통신장치 보호덮개, 착륙장치 보호대 등 일부 부품을 3D프린터로 만들어 전투기의 시험 비행에 성공했고 독일 지멘스는 지난해 말 3D프린터로 가스 터빈 부품을 제작했다. 나이키는 'V 플레이트'라고 불리는 나일론 소재의 미끄럼 방지 밑창을 3D프린터로 제작했다.

 

롤스로이스는 몇년 안에 3D 프린팅 기술을 부품 생산에 적용할 수 있을 것이라고 말했으며  GE는 제트엔진용 연료 노즐 등을 만드는 데 3D 프린팅 기술을 확대 적용할 계획이라고 밝힌 바 있다. 지난해 GE항공은 소위 ‘적층가공’(additive manufacturing)이라고 불리는 3D 프린팅 기술에 특화된 민간기업 2곳을 인수했다.

 

의료분야

 

의료 분야에서 3D프린터가 가장 폭넓게 활용되고 있다. 국내 한 병원은 최근 3D프린터로 만든 내시경 수술 기구를 이용해 종양을 제거하는 데 성공하기도 했고, 미국은 앞으로 10년 안에 3D프린터로 심장을 만들어 사람에게 이식하기 위한 연구를 진행 중이다

 

국내에서도 3D 프린터를 통해 인공 턱뼈를 제작하기도 하고 인공 치아 모형을 만드는 활발하게 적용되고 있다. 치과기공소에서는 3D 프린팅 기술을 3D 구강 스캐닝, CAD/CAM 및 디자인 소프트웨어 등과 함께 결합하여, 치과용 스톤 모델 및 투명 교정기는 물론, 실제 치아와 유사한 베니어 프로토타입 등 다양한 치과교정장치를 신속하고 정교하게 제작할 수 있다.

 

보청기 업계에서는 3D 프린터 바람이 일찍이 불었다. 딜라이트 보청기는 2011년부터 3D프린터 기술을 도입해 보청기를 직접 제조하고 있다. 방법은 3D 스캐너를 이용해 귀 모양을 정확하게 인식하고 그대로 3D 프린팅하면 귀에 꼭 맞는 보청기가 제작된다. 기존의 수공으로 제작된 제품도 만족도가 좋았지만, 3D스캐너와 3D프린터를 활용하면 사람의 손으로 구현하기 힘든 정밀한 작업까지도 구현이 가능해 자신의 귀에 더 꼭 맞는 제품으로 고객 만족도를 높일 수 있다. 또한 장비를 통한 대량생산은 제품의 가격경쟁력을 만들며, 고객 귀 모양의 스캔 자료는 자료로 보관되어 분실 시 언제든 제작이 가능하다는 장점이 있다.

 

문화상품분야

 

문화상품분야에서도 3D 프린팅기술이 확산되고 있다. 대표적인 시장인 '피규어'시장.  피규어를 수집하여 감성하는 것에 그치지 않고 손, 발, 얼굴, 눈동자, 가발, 메이크업, 의상 등을 각기 선택하여 자신만의 스타일로 바꾸는 등 창조적인 작업에 대한 욕구가 존재하고  과거 만화 속 캐릭터에서 아이돌 그룹을 비롯 TV 프로그램 주인공으로 피규어 대상이 확대되면서 연간 100~120억원 정도로 커지고 있는 가운데 3D 프린터를 이용한 리얼 액션 피규어에 니즈가 증가하고 있다.

이처럼 3D프린팅의 산업적 가능성이 높아지자 기존 CG, CAD/CAM SW업체들도 하나둘씩 3D프린팅 기능을 지원하기 시작했다.

 

다쏘시스템

세계 최대 3D 솔루션 기업인 다쏘시스템은 지난 해 12월 파리 본사에 ‘팹랩(FabLab)’을 개소했다. 팹랩은 `제작 실험실(Fabrication Laboratory)`의 약자로 3D프린터와 3D모델링 애플리케이션과 같은 인프라를 구비해 학생, 예비 창업자 들이 기술적 아이디어를 실험하고 실제로 구현하는 공간이다. 다쏘시스템의 팹랩은 3D프린터를 비롯해 3D저작 애플리케이션 ‘카티아(CATIA)’, 3D설계 애플리케이션 ‘솔리드웍스(SolidWorks)’, 소셜 애플리케이션 '3D스윔(3DSwYm)' 등 3D프린팅을 위한 모든 디바이스의 애플리케이션을 갖추고 있다.

 

마이크로소프트

마이크로소프트는 윈도우8.1부터 3D프린팅을 지원하고 있다. ‘플러그 앤 플레이’ 방식으로 3D 프린터를 지원해 원활하게 3D 파일을 읽고 프린트할 수 있다. 마이크로소프트는 운영체제로 3D 프린팅을 지원하는 것뿐만 아니라 개인 사용자들이 3D 프린팅을 위한 디자인을 쉽게 만들 수 있도록 지원하는 무료 애플리케이션 ‘3D빌더’를 지난 해 11월 공개하기도 했다. 당장 개인용 3D프린터가 널리 보급되지 않더라도 범용 PC 운영체제에서 3D프린터를 지원하고 개인용 3D 모델링툴을 사용할 수 있다는 것은 이미 3D 프린팅 기술의 대중화를 위한 준비가 됐다는 의미로 볼 수 있다.

어도비시스템즈

 

어도비시스템즈는 포토샵의 3D모델링 기능에 3D출력 기능을 추가하며 3D프린팅의 대중화에 나섰다. 지난 1월 포토샵 크리에이티브클라우드(CC)에 3D프리팅 기능을 통합한 것. 기존에는 3D모델링 기준을 지원해왔으나 이제 3D프린트를 지원해 포토샵 CC 사용자라면 누구나 3D프린터를 쉽게 이용할 수 있는 환경을 조성하게 됐다. 포토샵 3D모드를 이용해 3D 디자인 생성, 수정, 미리 보기, 출력에 이르는 전 과정을 손쉽게 작업할 수 있다.

 

 

3D 프린팅은 미래 유망산업이자 유망기술

 

이처럼 3D프린팅이 미래 유망산업이자 유망기술이라는 점에는 이의가 없을 듯하다.

 

가트너는 '소비자 및 기업용 3D 프린터 시장 전망' 보고서를 통해 2013년 10만달러(약 1억500만원) 미만 3D 프린터 출하량은 전년 대비 49% 증가한 5만6500여대로 시장 규모가 1조원 정도로 추산되고 있다. 또 내년엔 75%의 성장률을 기록해 출하량이 약 10만대, 2015년에는 19만여대로 예상되며 2019년에는 세계 시장 규모가 65억달러(약 6조9000억원)까지 확대될 것으로 내다봤다.

 

글로벌 컨설팅 업체인 Wohlers Associates의 2012년 기준 전망치에 따르면 전세계 3D 프린팅 및 관련 서비스 시장 규모는 2011년 37억 달러에서 2019년 133억 달러로 성장할 것으로 예측됐다. 3D 프린터 제조 시장은 2001년 2억 달러에서 2011년 8억 달러까지 성장하였으며 2019년 28억 달러로 성장할 것으로 예측됐으며 3D 프린팅 관련 2차 서비스 시장은 2001년 3억 달러에서 2011년 9억 달러까지 성장하였으며 2019년 33억 달러로 성장할 것으로 예측되었다. 또한 3D 프린팅으로 제작된 생산물의 가치는 2001년 6억 달러에서 2011년 20억 달러까지 성장하였으며 2019년 72억 달러로 성장할 것으로 예측되었다.

 

 

3D프린팅은 아직은 문제점 많은 초기단계

 

하지만 이러한 장미빛 전망에도 불구하고 현재 3D프린팅은 기술적으로 비즈니스 모델 측면에서 여러가지 문제점들을 지니고 있어 상업적으로 대중화되는데는 시간이 더 필요하다. 아직은 시장도입 초기에 불과하며 산업적 용도도 제한적일 수 밖에 없다는 것.

3D 프린팅가 진정한 새로운 산업혁명 도구로 자리잡기 위해서는 아직 넘어야 할 산은 적지 않은데 대표적인 문제점들을 살펴보며면 아래와 같다, 

  

① 아직은 비싼 3D 프린터 

3D 프린터가 대중화되기 위해서는 보다 저렴해져야 한다. 산업용  3D프린터의 가격은 수억원을 호가하며 지난 몇 년 사이 개인용 3D 프린터의 가격은 상당히 낮아졌지만 현재 Amazon에서 판매되는 쓸만한 개인용 3D 프린터의 가격은 대부분 3,000달러이상이다. 사람들의 지불 의사를 감안하면 이것은 여전히 높은 가격이다. 대중에게 보급되기 위해서는 보다 낮은 가격을 달성할 필요가 있다.   

 

② 제작된 제품의 품질

 

 단순히 저렴하기만 한 프린터는 사용자를 실망시킬 것이다. P2P Foundation에서 3D 프린팅에 대해 알고 있는 사람들을 대상으로 설문조사를 실시한 결과, 향후 어떤 속성이 새로 생기거나 개선되었으면 좋겠냐는 질문에 가장 많은 사람들이 대답한 것은 3D 프린터로 제작된 제품의 품질이었다. 고가 산업용 3D 프린터에 비하면 저가 개인용 3D 프린터가 제작할 수 있는 제품의 품질은 뒤쳐진다. 사용할 수 있는 소재가 제한적일 뿐만 아니라 소재를 다룰 수 있는 정밀도에서 차이가 있기 때문이다. 이 때문에 3D프린터로 제품을 제작해보면 실제 생산된 제품과 차이가 크고, 시간이 지나면 변형이 되기도 했다. 표면이 거칠어 페인트를 칠하는 데 한계가 있고 후처리 시간도 오래 걸린다. 

 

③ 이용하는 소재의 문제

 

 사람들의 다양한 니즈에 대응하기 위해서는 그만큼 다양한 소재가 필요하다. 만들고자 하는 제품에 따라 금, 은, 알루미늄, 구리, 고무, 유리 등 사용하고 싶은 소재가 다를 뿐만 아니라, 제품의 쓰임에 따라 내구성, 내열성, 내부식성 등 소재의 특성도 달라질 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 다양한 색상의 구현도 중요할 것이다. 현재 3D 프린터에서 사용되는 소재는 다소 제한적이다. 고가의 3D 프린터에서 사용할 수 있는 소재는 티타늄, 알루미늄, 나일론, 세라믹, 금, 은 등 점차 다양해지고 있으나, 개인용 3D 프린터는 여전히 플라스틱에 한정된다. 

 

④ 이용하는 소재의 가격

 

여기에 프린터에 사용되는 특수소재의 가격도 만만치 않다. 값비싼 소재 대신 주변에서 쉽게 구할 수 있는 저렴한 소재를 사용하는 것도 3D 프린터의 대중화에 있어서 매우 중요한 요소이다.

  

⑤ 3D 프린터의 크기 및 성능 

3D 프린터의 속도가 관건이다. 3D 프린터가 현장에서 즉시 제품을 제작하는 도구인 것은 맞지만, 그 “즉시”가 정말 즉시인 것은 아니다. 하나의 제품을 만들기 위해 들어가는 시간은 생각보다 길다. 3D 프린터의 크기 역시 중요하다. 현재 대부분의 3D프린터는 소형 제품만 제작할 수 있는 수준이다. 

   

⑥ 사용 편의성 

3D 프린터가 대중화되기 위해선 특별한 교육이나 훈련을 받지 않은 보통 사람들도 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 하지만 현재의 3D 프린터는 조작에 훈련이 필요하고 실제 제품을 제작하기는 쉽지 않다.사람들이 원하는 것은 PC나 스마트폰에서 제품 디자인을 고르고 ‘출력’만 누르면 저절로 제품이 제작되는 3D 프린터이다. 사람들이 제품을 손쉽게 제작하기 위해서는 3D 프린터뿐만 아니라 디자인 도구도 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 특히 사람들이 손쉽게 디자인을 다운로드 받을 수 있는 라이브러리가 중요하다.원하는 제품을 직접 디자인하기 보다는, 오히려 기존에 작성된 디자인을 개인 맞춤형으로 변형하는 소비자가 더 많을 수 있다.

 

⑦ 지적재산권 문제

  

그러나 디자인 라이브러리의 경우 불법복제, 무단도용 등 개인간 디자인 공유로 인해 기업이나 타인의 권리를 침해하는 일이 발생할 수 있을 것이다. 지적재산권에 대한 명확한 기준을 정립하고 적절한 관리 방안을 강구할 필요가 있다.

 

⑧ 사회적 부작용

 

최근 3D 프린터의 호가산과 관련, 총기와 폭탄 등을 불법제조해 범죄에 손쉽게 악용하고 열쇠와 지문, 얼굴 등까지 무단복제해 개인정보 보호에 큰 해악을 끼칠 수 있다는 분석이 나왔다. 또한 신체조직을 마치 부품처럼 간주하는 윤리적 문제가 제기되고 있다.

 

결론적으로 말해 3D프린팅은 미래 유망산업이자 미래 유망기술인 것은 맞다. 하지만 최근의 제3의 산업혁명이니 뭐지 하는 것은 과대포장된 면이 많다. 3D프린팅은 이제 걸음마 단계며 여러가지 문제점을 해결하지 않으면 대중화되는데 어려움이 많은 실정이다.