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Technology

Writer. 변상근 _전자신문 기자

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현실로 다가온 미래 기술,

3D프린팅

 

지난 6월 도널드 트럼프 행정부는 3D프린터용 총기 설계도면 인터넷 공개를 허용했다. 그러나 이에 미국 연방법원이 제동을 걸었다. 온라인에서 설계도만 구하면 일반인도 ‘인쇄’하듯이 쉽게 총기를 만들 수 있다는 점을 우려했기 때문이다. 이 사례는 미래 기술로 여겨지던 3D프린팅 기술이 이제 보편화됐음을 보여준다.

 

 

맞춤형 부품 제조에서 대량 양산체제로

3D프린팅은 3D도면을 바탕으로 3차원 물체를 만들 수 있는 기술이다. 3D프린팅을 시행하는 3D프린터는 기존 잉크젯 프린터와 기본 원리는 같다. 잉크젯 프린터는 앞뒤를 조절하는 ‘x축’과 좌우를 다루는 ‘y축’을 이용해 잉크를 종이 표면에 분사하는데, 3D프린터는 여기에 상하를 계산하는 ‘z축’을 더해 3차원으로 물건을 만든다.

3D프린팅 기술은 현재 ‘적층가공(AM, Additive Manufacturing)’ 기술이 주류다. 적층가공은 3차원 물체를 만들어 내기 위해 원료를 여러 층으로 쌓고 결합하는 기술로, 주로 고체 열가소성 플라스틱이나 금속분말, 모래 등 재료를 이용한다. 종이보다 얇은 0.01~0.08㎜ 층을 적용하는 점이 특징이다.

3D프린팅 기술은 쓰이는 재료나 출력 방식에 따라 몇 가지로 나눠볼 수 있다. 주로 활용되는 3D프린팅 기술로는 △가열된 노즐로 재료가 압출하면서 경화된 층을 쌓는 ‘적층융합제조(FDM)’ △액체 재료가 원하는 형상에 맞게 조사된 빛으로 부분 경화하는 ‘광경화방식(SLA)·디지털광원처리(DLP)’ △액체 원료를 고압으로 분출하는 ‘폴리젯(Polyjet)’ 등이 있다.

지금 국내외에서 가장 많이 활용되는 3D프린팅 기술은 FDM이다. 2009년 스트라타시스가 보유한 FDM 특허가 만료되면서 이 기술을 활용한 3D프린터 제품이 많이 보급됐다. 초·중·고 등 일선 학교에 보급되는 국내 제품을 보면 100~500만 원대 가격에 구매 가능하며 중국에서 들어오는 FDM 3D프린터는 몇 십만 원대에 구매 가능한 제품도 있다. 올해 1월 미국 라스베이거스에서 열린 CES에서도 보급형 FDM 3D프린터 제품에 컬러를 입히는 등 방식으로 진화한 제품이 많았다.

 

 

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3D프린팅 기술로 이루는 공정 혁신

산업용 3D프린팅 기술은 세계적으로 주목받고 있다. 세계 3D프린팅 기업 양대 산맥으로 불리는 3D시스템즈와 스트라타시스도 몇억 원대에 이르는 산업용 3D프린터를 공급했다. HP도 산업용으로 공급할만한 대형 3D프린터를 만들고 있으며 제너럴일렉트릭(GE)의 3D프린팅 사업부 GE 애디티브는 적층제조 기술 엔지니어링 컨설팅 서비스를 시행한다.

산업용 3D프린터는 시제품 제작에서 실제 양산 부품 제작으로 범위를 확장했다. 항공 부품 제작에 3D프린터를 활용하는 GE는 지난해 항공기용 제트엔진 ‘GE Catalyst’ 엔진에 3D프린팅 제조 공정을 접목했다. GE에 따르면 이 엔진은 3D프린팅 기술을 통해 855개의 개별 부품을 12개로 줄였다.

최근 들어 자동차 산업에도 3D프린팅을 활용한 공정 혁신 사례가 나오고 있다. 기존에는 람보르기니 등 스포츠카 제조사에서 고가 맞춤형 자동차 제작에 3D프린팅 기술을 접목했다. 지난해부터는 글로벌 자동차 제조사에서도 3D프린팅 기술을 활용하는 것을 주저하지 않는다. 시범적으로 부품 제작에 활용했다가 최근에는 본격적으로 부품 양산에 도입하는 추세다.

BMW 그룹이 엘비스 프레슬리가 소유했던 1950년대 오리지널 BMW 507용 부품, 신형 롤스로이스 팬텀용 맞춤형 대시보드 등에 3D프린팅 기술을 활용한 것이 대표적인 예다. 자동차용 부품 양산에도 3D프린팅 기술을 활용, 신형 BMW i8 로드스터용 부품에 이르기까지 연간 14만 개 이상 자동차 부품을 3D프린터로 제작했다고 밝힌 바 있다.

이처럼 미국·유럽에 있는 글로벌 제조사는 3D프린팅을 활용한 공정 혁신을 실험한다. 이제 막 소형 부품 양산 체계를 갖추는 수준이지만 기술력이 축적되면 추후 폭발적인 생산량 증대로 이어질 것이라고 전문가들은 예측한다. 우리나라는 세계적 규모의 제조사도 아직 3D프린팅 기술 도입에 소극적인 편이다. 세계적 기술 동향에 발맞추기 위해서는 3D프린팅 기술을 접목해 경험을 쌓는 것이 필요하다.