[블로터포럼] 내 침대 옆 생산공장, ‘3D 프린터’

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제조업의 ‘3차 산업혁명’으로 주목 받는 기술이 있다. 누구든지 원하는 물건을 만들 수 있는 ‘3D 프린터’ 기술이다.

3D 프린터는 아직 생소한 물건이다. 물체를 인쇄하는 기술이라고 설명하면 이해하는 데 도움이 될까. 일반적인 프린터가 아무것도 없는 흰 종이 위에 글자를 찍어내는 것처럼, 3D 프린터도 3차원 물체를 만들어준다. 종이 프린터가 인쇄하는 것은 문서 파일이고, 3D 프린터가 인쇄하는 것은 캐드 3D 도면이다.

3D 프린터 기술이 가장 먼저 비집고 들어간 분야는 바로 시제품 제조 분야다. 3D 프린터가 시제품을 인쇄하면, 개발 중인 제품 디자인을 미리 찍어 보는 식이다. 실물을 보는 만큼, 아무래도 도면을 보는 것보다 정밀하게 제품을 관찰할 수 있다. 주로 외부 업체에 맡기느라 오랜 시간이 걸렸던 시제품 제작 시간도 아낄 수 있다. 무엇보다 돈도 덜 들고 새 제품의 보안도 유지할 수 있으니 기업 처지에서는 고마운 일이다.

시제품 뿐 만이 아니다. 3D 프린터 업계는 3D 프린터로 아예 완성품을 만드는 일까지 현실화할 예정이다. 직접 디자인한 귀걸이를 3D 프린터로 만들 수 있다면 어떨까. 부품이 떨어져 나가 쓸 수 없게 된 제품에 부품을 만들어 끼워 넣는 일도 직접 할 수 있을지 모른다. 다품종 대량생산체계로 돌아가는 제조업 분야에서 3D 프린터는 사용자만을 위한 맞춤형 제품을 만들 수 있도록 돕는다. 실제로 미국 아마존은 사용자가 주문한 물건을 3D 프린터로 만들어주는 서비스를 시작했다. 3D 프린터 기술에 3차 산업혁명이라는 거창한 추임새가 따라붙는 까닭이다.

스트라타시스 한국 사무소와 3D시스템즈 코리아의 도움으로 3D 프린터 전문가를 직접 만났다. 무에서 유를 창조하는 기술, 3D 프린터가 앞으로 산업 환경을 어떻게 혁신할까. 나아가 우리의 삶은 어떻게 달라질까.

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  • 일시: 2013년 7월26일
  • 장소: 블로터아카데미
  • 참석자: 다니엘 톰슨 스트라타시스 한국 및 오세아니아 총괄 매니저, 백소령 3D시스템즈코리아 3D 프린터 사업부 부장, 오원석 블로터닷넷 기자.

오원석: 스트라타시스와 3D시스템즈코리아를 간단히 소개해달라.

다니엘: 우리는 가능한 한 다양한 사용자의 요구를 충족할 수 있도록 제품군을 꾸몄다. 인쇄 속도, 품질, 크기, 가격대별로 다양한 제품을 마련해 용도별로 제품을 선택할 수 있도록 말이다. 제품군별로 주력 시장이 있긴 하지만, 용도가 무척 다양하다. 3D 프린터는 전적으로 사용자가 어떻게 쓰느냐에 달렸다. 3D 프린터 개발업체가 제품을 개발해 이런저런 용도로 쓸 수 있다고 알리기보다는 오히려 사용자가 원하는 3D 프린터를 개발해 제공하는 편이다.

백소령: 3D시스템즈는 다양한 용도의 3D 프린터를 보유하고 있다. 일반 사용자가 쓸 수 있는 제품도 있고, 전문 사용자가 쓸 수 있는 제품, 산업 환경에 적합한 제품 등 다양하다.

3D시스템즈코리아는 한국 시장에서 3D 프린터를 사용자에게 알리는 것뿐만이 아니라, 사용자와 함께 3D 프린터의 새로운 쓰임새를 고민하고 있다. 소프트웨어와 3D 프린터 기술을 통합적으로 지원하고 있는데, 의료와 교육 등 특별한 목적을 가진 시장의 목소리에도 귀를 기울이고 있다.

오원석: 최근 3D 프린터 기술이 관심을 끌기 시작했다. 특별한 계기라도 있었나? 3D 프린터 업계는 이를 어떻게 관찰하고 있나.

3d_printer_2_500백소령: 3D 프린터가 주목받게 된 계기가 있다. 미국 버락 오바마 대통령이 3D 프린터를 직접 언급한 일 말이다.

왜 오바마가 3D 프린터를 말했을까. 2008년 경제위기를 지나면서 거의 모든 나라에서 제조업 시장을 다시 주목하게 됐다. 그동안 집중해온 3차 서비스 산업의 거품이 꺼지면서 한 나라의 근간이 되는 핵심산업으로 제조업이 다시 조명을 받게 된 것이다. 지금은 미국도 제조업을 외치고 있고, 일본도 ‘모노쯔꾸리’라고 해서 제조업에 무게를 두고 있다. 유럽도 마찬가지다. 특히 유럽에서는 독일을 제외한 나라가 경제적으로 어려움을 겪고 있는데, 왜 유독 독일은 건실할까를 많이 고민했다고 한다. 독일의 경제적 기반은 바로 제조업에 있다는 분석도 있다.

3D 프린터는 다시 제조업을 살리자는 화두 아래 탄생한 일종의 캠페인 성격을 갖고 있었던 것 같다. 과거 제조업은 어렵고, 더럽고, 힘든 일로 생각돼 오지 않았나. 이 같은 생각이 사라지지 않는 한 제조업을 다시 국내로 되돌리는 것은 어려운 일일 것이다. 하지만 3D 프린터는 제조업에 긍정적인 생각을 가질 수 있도록 한다. 제조업을 깨끗하고 첨단 기술이 접목된 혁신적인 기술 분야로서 말이다.

다른 한편으로는 지난 2006년 영국 배스(Bath)대학에서 아드리안 보우어 교수가 렙랩(RepRap: replicating rapid prototyper) 프로젝트를 추진한 것이 원동력이 됐다고 생각한다. 아드리안 보우어 교수는 자신의 연구 성과를 공유했다. 블로그를 통해 많은 사람이 3D 프린터 기술을 접하고 연구 결과를 카피하고 모방할 수 있게 해 굉장히 많은 개인용 3D 프린터가 탄생했다. 저가형 프린터를 소개하기도 했다. 3D 프린터는 목업(Mockup) 제작을 위한 고가의 제품이라는 인식이 있었는데, 저가형 프린터가 선보인 이후 누구나 쓸 수 있는 기술이라는 인식이 생기기 시작했다.

다니엘: 훌륭한 통찰이다. 15년 전만 해도 굉장히 많은 업체가 3D 프린터를 만들고, 또 사라졌다. 그때는 3D 프린터라는 용어도 없었다. 쾌속조형기(래피드 프로토타입: Rapid Prototype) 개념이었다. 주로 연구기관이나 대학 연구소에서 특정한 용도를 위해 제한적으로 쓰던 기술이었다.

당시에는 시제품을 제작하고, 실험하는 용도였다. 외형을 검토하고, 일부 특정 기능이 제대로 구현되는지를 검토하는 수준에 불과했다. 15년 전에는 누구나 제품 일부를 조형하려면 대학 연구소를 찾아가야 했다. 지금의 산업, 개인적인 용도와는 거리가 멀었다. 지금은 가정용 3D 프린터도 많이 나오고 있고, 기업에서도 많이 쓴다. 열가소성 재료나 내열성 원료, 고무 재료 등 소재 측면에서도 다양한 발전이 동반됐다.

대학이나 연구기관에서 한정적으로 쓰인 기술을 지금은 누구나 쉽게 접할 수 있게 됐다는 것이 3D 프린터가 3차 산업혁명을 이끌 배경이라고 생각한다. 그만큼 가격도 싸졌고, 쓰기도 쉬워졌다.

백소령: 용어가 변했다는 것도 큰 의미가 있다. 쾌속조형기라고 부를 때는 말 그대로 제품의 디자인 콘셉트를 눈으로 확인하는 용도였다. 3D 프린터라는 이름은 좀 더 대중이 쉽게 이해할 수 있게 한 중요한 전환이었다고 생각한다.

다니엘: 예전에는 3D 프린터 업계가 ‘이런 저런 부품을 만들 수 있다’고 알려주는 수준이었는데, 지금은 반대로 ‘어떤 용도로 쓰길 원하느냐’는 질문을 한다. 당신이 필요한 것이 무엇이냐고 묻는 식으로 발전했다는 얘기다. 그러다 보니 업계가 생각하지도 못한 새로운 활용처를 찾는 사용자도 많이 만나게 된다. 지금은 3D 프린터의 유용성이 많이 알려진 것 같다.

오원석: 그래서 3D 프린터는 어떻게 산업을 혁신할까. 오늘 이 자리를 마련한 궁극적인 질문이다.

백소령: 혁신이라는 것은 기술을 실제 현장에서 어떻게 이용했느냐가 가장 중요한 관점이라고 생각한다. 증기기관과 바퀴, 엔진 등을 개발한 이후 산업 현장에서 실제로 활용한 것이 좋은 사례다. 실제 생활에 편리함을 더하고, 많은 사람이 쓸 수 있게 되는 것이 혁신의 결실이라고 생각한다.

3D 프린터도 마찬가지다. 많은 사용자가 3D 프린터 기술을 실제 생활에 이용할 수 있다고 인정하고 있다. 가장 좋은 예로 의료 분야를 꼽을 수 있다. 특히 최근 치과 분야에서 3D 프린터 시장은 3D 스캐너를 포함해 6조원 규모로 성장했다. 6조원 시장이라는 것은 전체 캐드 시장과 맞먹는 규모다. 지난 2006년 이후 매우 가파른 속도로 성장하고 있다.

이렇게 빠른 속도로 성장하게 된 것은 3D 프린터의 유용성이 현장에서 검증됐기 때문이라고 본다. 요즘 치과에 가면 투명 교정기나 브릿지, 크라운, 임플란트 등 치료를 할 때 3D 프린터를 쓴다. 3D 스캐너로 스캔하고, 스캔 결과물을 캐드 도면으로 만들어 3D 프린터로 제작하는 식이다.

자동차 분야에서도 연비 효율을 높이고, 경량화하기 위해 3D 프린터를 쓴다. 신소재를 연구하고, 연비 개선을 위한 구조를 설계할 때 3D 프린터가 필수다. 제품을 깎아 만드는 기존 밀링 방식이나 수작업으로는 절대로 표현할 수 없는, 컴퓨터가 계산한 자유곡면 등을 3D 프린터가 만들어준다.3d_printer_3_500

다니엘: 앞서 백소령 부장이 설명한 것처럼 치과가 매우 좋은 사례다. 5년전 치과 의사는 직접 손으로 보철을 만들었다. 플라스틱을 틀에 붙고, 손으로 깎았다. 지금은 3D로 입 안을 스캔하고, e메일로 스캔 결과물을 보내면, 3D 프린터가 크라운이나 브릿지, 임플란트를 만들어준다. 아날로그 작업이 3D 프린터의 도움으로 모두 디지털로 바뀐 셈이다. 전반적인 작업 과정이 빠르고 간소화된다. 경제적이고 효율적이다. 덕분에 다른 많은 분야에서도 3D 프린터가 도입되는 것을 볼 수 있다. 과정이 굉장히 짧아지고, 압축되는 것이다.

과정이 바뀌는 것은 굉장히 중요하다. 바로 비용과 기회를 의미하기 때문이다. 예를 들어 어떤 건축사무소가 1년에 6건의 프로젝트를 진행한다고 치자. 3D 프린터를 도입하면, 1년에 7~8건의 사업을 진행할 수 있게 된다. 3D 프린터가 비용을 줄여주고, 과정을 짧게 만들어줬기 때문이다. 그 어떤 분야라도 마찬가지다. 변화의 혜택이 점차 다른 산업 분야로 확산되는 추세다.

백소령: 오바마 대통령은 3D 프린터가 손에 기름때 묻혀야 하는 제조업 환경을 쾌적하고, 안전하고, 빠르게 바꿔줄 것으로 기대한 것 같다. 손으로 만들고, 왁스를 깎거나 금형에 플라스틱을 녹여 넣던 과정이 3D 프린터 도입 이후 모두 디지털로 바뀌어 빠르고 간단해졌다.

예를 들어 자동차나 항공 분야는 디자인 과정에서 나온 설계가 과연 실제 제조설비에 투입돼도 되는지 수백번 이상 검토하는 과정을 거친다. 단계마다 금형을 통해 목업을 만들어야 한다는 얘기다. 금형 한 벌에 수억원이 넘는 것도 있다. 3D 프린터는 이 같은 비용과 시간을 획기적으로 줄여준다.

또, 디자인 팀은 특정한 둥근 디자인을 원했는데, 정작 엔지니어가 이해한 둥근 디자인과 다를 수 있다. 이 과정에서 소비되는 목업이 굉장히 많다. 3D 프린터는 디자인팀과 엔지니어팀 사이의 커뮤니케이션을 빠르게 반영해줄 수 있다. 디지털 도면에서 터치 한 번으로 디자인을 바꿀 수 있고, 바로 제품으로 인쇄할 수 있기 때문이다. 3D 프린터가 시간과 비용에서 경제적인 효과를 가져다줄 수 있다는 점은 근본적으로 지금 산업 환경에 혁신을 불러올 것이다.

다니엘: 오바마 연설 중 3D 프린터가 미국 제조분야의 개념을 바꿀 것이라고 말한 점도 빼놓을 수 없다. 3D 프린터만 있으면, 그 자체가 공장이 된다는 얘기다. 이전까지는 3D 프린터가 그저 프로토타입을 제작하는 기술에 머물렀다면, 지금은 최종 사용자가 직접 쓸 수 있는 기술로까지 확장되는 추세다.

하지만 이것이 전통적인 의미의 대량생산 제조시설을 3D 프린터가 모두 대체하겠다는 의미는 아니다. 예를 들어 3D 프린터를 수천만개씩 만들어볼펜 생산시설을 대체하겠다는 얘기는 아니다. 3D 프린터는 딱 한 사람의 몸에 맞는 의료용 기구, 나만을 위한 볼펜을 만드는 기술이다.

백소령: 다니엘 톰슨 매니저 말처럼 ‘미니 공장’ 얘기가 매우 재미있다. 내 침대 옆에 있는 생산 공장이라는 뜻이다. 미국 나사(NASA)에서도 우주기지에서 직접 필요한 물건을 생산하는 프로젝트를 위해 3D 프린터를 이용하고 있잖은가. 더이상 재고를 관리할 필요가 없어지고, 제품을 운송하기 위해 돈을 쓸 필요가 없어질 것이다. 저스트 인 타임(Just In Time)이다. 주문 즉시 제품을 만들 수 있는 혁신 말이다.

오원석: 3D 프린터가 현재 산업 환경에 혁신을 불러오길 기대해 본다. 그렇다면 개인의 삶도 바꿀 수 있을까. 방금 미니 공장 얘기와 재고관리 얘기가 재미있었다.

다니엘: 우선 사용자가 물건을 구매하는 소비 패턴 자체가 달라질 것이다. 지금 모두가 종이 프린터를 갖고 있는 것처럼 가까운 미래에는 모두 3D 프린터를 갖게 될 것이다. 예를 들어 주전자 뚜껑을 잃어버렸다고 생각해보자. 지금은 서비스센터에 전화를 걸어 새 뚜껑을 받거나 구입해야 하지만, 미래에는 주전자를 만든 업체 홈페이지에 접속해 뚜껑을 인쇄할 수 있는 도면을 내려받으면 된다. AS의 혁신이다. 심지어 상점에 가서 물건을 살 필요도 없게 된다. 필요한 물건이 있다면 집에서 제작하면 되니까.

백소령: 미래를 단정짓지 못하겠다. 3D 프린터는 확실히 재미있고 무엇이든 할 수 있는 기술이다. 쓰는 이의 상상력에 달려 있다. 예전에 사진이라는 것은 비싼 카메라를 사서 그걸로 가족 나들이나 특별히 기억하고 장면을 찍고, 앨범에 넣어 생각날 때 꺼내보는 것이었다. 하지만 지금은 디지털 카메라로 무엇이든 찍고, 페이스북에 기록하며, 전세계와 공유한다. 사진은 특별한 순간을 기록하는 매체가 아니라 일상을 기록하는 기술이 됐다. 3D 프린터도 마찬가지다. 3D 프린터를 응용할 수 있는 분야는 매우 다양하고, 이를 쓰는 이들이 발전시킬 것이다.

멋진 얘기를 들었는데, ‘캄브리아기 대폭발’과 관련된 얘기다. 지금은 마치 캄브리아기처럼 다양한 종류의 기술이 대폭발하는 시기다. 빅데이터와 클라우드는 말할 것도 없고, 소셜네트워크 서비스(SNS)도 주목받고 있다. 3D 프린터는 이 같은 환경에서 누구든지 빠르게 도전하고, 빠르게 실패하고, 다시 빠르게 재기할 수 있는 기회를 줄 뿐만 아니라 기술 그 자체도 빠르게 발전할 것으로 기대하고 있다. 지금은 3차 산업혁명이 일어나기 가장 좋은 환경이다.

캄브리아기 대폭발은 약 5억4200만년 전 지층에서 다양한 종류의 동물화석이 갑자기 출현한 지질학적 사건을 일컫는다.(편집자)

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오원석: 산업과 개인의 삶을 바꾸기 위해 지금 3D 프린터 업계는 어떤 노력을 기울이고 있나. 3D 프린터 업계는 현재 어떤 고민을 하고 있는지 궁금하다.

다니엘: 3D 프린터 업계가 직면한 문제는 우선 3D 도면 파일이 많아져야 한다는 것이다. 일반적으로 STL 파일이다. 예전에는 STL 파일을 얻는 방법이 한정적이었다. 3D 캐드 엔지니어나 디자이너만 소프트웨어로 만들 수 있었으니까. 기존 프린터가 워드 파일이 있어야 문서를 인쇄할 수 있는 것과 마찬가지다. 만약 3D 프린팅 업계에도 ‘마이크로소프트(MS) 워드’와 같은 소프트웨어가 생긴다면 어떨까. 누구나 쉽게 3D 제품을 디자인해 인쇄할 수 있도록 말이다. 3D 프린터의 파급력은 더 커질 것이다.

물론, 지금은 온라인에서 온라인게임 캐릭터 디자인을 STL 파일로 내려받을 수 있다. STL 파일이 많아지면, 개인이 제작할 수 있는 제품은 무한대로 늘어날 것이다.

백소령: MS ‘윈도우8.1’이 3D 프린터를 지원한다고 한다. 바로 이런 것이 업계가 해야 할 일이라고 본다. 일반 사용자가 일상에서 쓸 수 있도록 지원하는 일, 3D 프린터로 무엇을 만들 수 있나를 고민할 기회를 제공하는 일 말이다.

그리고 재료의 혁신도 중요하다. 앞으로 수많은 아이디어가 등장할 텐데, 지금으로서는 재료가 제한적이다.

다니엘: 재료 측면에 있어서는 다르게 생각해 볼 수도 있을 것 같다. 그 물건을 꼭 현재 쓰이는 그 재료로 만들어야 하는지 의문을 품게 된다. 새로운 방식의 재료가 등장하고, 기존 제품을 다른 재료로 만들게 되는 것도 고려해야 한다.