무인 비행기부터 인공 장기에 사람이 먹는 음식에까지 입체적으로 똑같이 찍어내는 이 3D 프린터가 현대판 연금술사라고 불리는데요 이거 되면서 알아보도록 하겠습니다 오늘은 한때 미래 산업의 선두 주자로 기대해 봤던 3D 프린터가 왜 요즘에는 우리 주변에서 거의 보이지 않게 되었는지에 대해서 이야기해 보려고 합니다 여러분 혹시 2010년대 초반 뉴스에서 3D 프린터가 어떻게 소개되었는지 기억나시나요 당시에는 3D 프린터가 제조업의 혁신을 이끌 미래 기술로 주목 받았었죠 그런데 10년이 넘게 지난 이 시점에 왜 아직까지 제조업이나 우리 삶 속에서 3D 프린터는 보이지 않는 걸까요 지금부터 알아보도록 하겠습니다 먼저 혹시 3D 프린터를 잘 모르시는 분들을 위해 간단히 설명드리겠습니다 3D 프린터는 적층 제조 방식으로 물체를 만든 장치입니다 재료를 한 겹 한 겹 쌓아 올리는 방식으로 3차원 물체를 제작하죠 처음 개발된 것은 1980년대로 당시에는 액상의 수지를 이용한 레이저 경화 방식만 존재했었습니다.

그 후 2000년대에 접어들면서 다양한 출력 방식이 개발되었고 금속, 세라믹 등 여러 재료를 사용할 수 있게 되었죠.

최근엔 3D 프린터가 주택 건설, 의료, 식품 제조와 같은 새로운 분야에도 활용되기 시작했으며 심지어 생체 조직까지 출력할 수 있는 기술도 발전 중입니다.

3D 프린터는 복잡한 형상의 제품을 기존 전통적인 제조 방식보다 더 쉽게 제작할 수 있어 생산 제조 산업에 새로운 가능성을 열어 줄 것으로 주목받았습니다.

2010년대 초반 미국 오바마 대통령이 1조 3,500억 상당의 금액을 3D 프린팅 기술에 투자한다고 발표하면서 전 세계적으로 관심이 집중되었습니다.

또 비슷한 시기 3D 프린터 핵심 특허가 만료되면서 저가형 3D 프린터가 등장하며 일반 대중에게도 그 사용이 더 널리 알려지게 되었습니다.

당시에는 3D 프린터가 모든 산업 분야에서 미래의 핵심 기술이 될 것이라는 전망이 많았습니다.

교육, 연구, 제조업체 등에서 맞춤용 부품이나 빠른 프로토타입을 위해 3D 프린터를 도입했습니다.

저도 대학교 졸업할 때쯤 3D 프린터를 학과에서 무료로 사용할 수 있도록 제공했던 기억이 있습니다.

그렇다면 이렇게 잘 나갈 거 같은 3D 프린터가 왜 우리 주변에서 잘 보이지 않게 된 걸까요?

우선 아마 일반인들이 3D 프린터를 직접 사용하기에는 진입 장벽이 높기 때문인 거 같습니다.

3D 모델링을 할 줄 알아야 하고 3D 프린터도 운영할 줄 알아야 하죠.

무엇보다 3D 프린터 붐이 일어날 당시에는 3D 프린터가 너무 비싼 것도 한몫했었습니다.

하지만 최근에는 사용하기 쉬운 무료 모델링 소프트웨어 그리고 앱들이 많아졌고 직접 모델링을 하지 않더라도 싱기버스 아는 사이트에서 원하는 모델을 다운받아 출력해 볼 수도 있습니다.

또 다양한 저가형 3D 프린터가 존재하기 때문에 60만 원 정도에 구매해 볼 수도 있어 진입 장벽이 많이 낮아졌어.

그럼 한국 제조 산업에서는 왜 3D 프린터를 잘 사용하지 않는 걸까요?

제가 생각했을 때는 크게 두 가지 이유가 있는 거 같습니다.

제가 생각하는 이유 첫 번째는 양산의 어려움입니다.

3D 프린터는 프로토타입 제작이나 맞춤형 소량 생산에 매우 적합하지만 사실 대량 생산에는 적합하지 않습니다.

가장 대중적인 FDM 방식 경우 손바닥 크기 작은 피규어를 출력하는 데만도 몇 시간이 걸리고 출력 후에 표면을 매끄럽게 만들기 위해서는 후처리 가공도 따로 필요하죠.

또한 3D 프린터는 생산 수량이 많아도 단가가 줄어들지 않는다는 단점이 있습니다.

예를 들어 금형을 사용하면 동일한 제품을 대량으로 생산할 수 있고 생산 수량이 많아질수록 단가가 떨어지게 됩니다.

반면 3D 프린터는 시간이 많이 걸리고 출력 품의 품질도 일정하지 않아 대량 생산에서는 한계가 있습니다.

그런데 최근에는 미국에서 3D 프린터 팜이란 개념이 등장했습니다.

이는 여러 대의 3D 프린터를 동시에 운영해 대량 생산에 도전하는 방식입니다.

미국의 슬렌트 3D라는 기업은 폐쇄된 기차 공장을 개조해서 800대 이상의 3D 프린터를 운영하고 있으며 향후 최대 3,000대까지 확장할 계획이라고 합니다.

이를 통해 대량 생산의 한계를 극복하려는 시도가 이루어지고 있습니다.

양산의 어려움을 해결하기 위해 기술적인 개선도 이루어지고 있습니다.

예를 들어 HP MJF라는 3D 프린팅 기술을 개발했습니다. MJF는 기존 방식보다 다섯 배에서 10배까지 더 빠르게 출력할 수 있으며 출력 후 별도의 후가공이 필요하지 않다는 장점이 있습니다.

이는 기존 금형 방식과 비교했을 때는 대량 생산에 적합한 기술로 주목받고 있죠.

물론 여전히 초기 투자 비용이 상당히 크고 사용 가능한 재료가 한정적이라는 단점이 있습니다만 빠른 출력 속도와 높은 품질 덕분에 산업용 3D 프린터로 발전 가능성이 큽니다.

BMW이 HP MJF 방식을 도입해서 i8 로드스터 모델에서 금속 3D 프린터를 사용해 브라켓을 제작한 사례가 있습니다.

3D 프린팅을 통해 설계에서 생산까지 시간이 단축되었으며 기존 금속 다이캐스팅 방식보다 더 경제적이라고 평가받습니다.

BMW는 이런 생산 방식을 통해 더 가볍고 견고한 제품의 생산이 가능하고 생산 중에 발생하는 이산화 탄소 배출도 절감하여 ESG 경영을 이뤄내고 있습니다.

그럼 3D 프린터가 금형과 같은 전통적인 제조 방식을 완벽하게 대체할 것이냐라고 하면 글쎄요, 그렇지 않을 것으로 생각됩니다.

그래서 기존 생산 방식을 완벽하게 대체한다기보다는 기존 생산 방식이 범접하지 못한 영역을 새롭게 확장하거나 일부 기존 시장을 잠식하는 수준 정도가 되지 않을까요?

제가 생각하는 3D 프린터가 아직 대중화되지 않은 또 다른 이유는 구조적 약점입니다.

기존 제조 방식으로 제작된 부품에 비해 3D 프린터로 출력된 제품은 적층된 층 사이에서 결합력이 약할 수 있다는 문제가 있습니다.

특히 인장력과 압축력이 가해질 때 층이 쉽게 분리될 가능성이 큽니다.

물론 이런 문제를 해결하기 위해서 다양한 노력이 진행 중입니다.

예를 들어 출력 각도를 조절해서 강도를 높이는 방법이거나 CA 시뮬레이션을 통해서 최적화된 출력 조건을 더 찾는 방식이 도입되고 있습니다.

이와 같은 기술적 보안을 통해 3D 프린터 출력물의 신뢰도는 점점 높아지고 있으며 다양한 산업군에서 3D 프린팅 기술이 적용되고 있습니다.

그중에서도 항공 우주 산업에서 특히 많이 사용되는데요.

NASA의 마셜 스페이스 플라이트 센터에서 주도한 프로젝트에서 3D 프린팅 기술을 통해 로켓 엔진의 핵심 부품인 연속이 연료 노즐, 로켓 엔진 케이스 등을 출력하고 실제 엔진에도 테스트했다고 합니다.

또 한국항공우주산업, KAI에서 엔진의 연속기의 3D 프린터로 출력하여 시험을 성공적으로 마쳤다고 합니다.

또한 최근 미친 기술력을 보여주고 있는 스페이스 X 로켓에서 적용되어서 잘 사용하고 있다고 하죠.

로켓 엔진에서 발생하는 강력한 연소 반응으로 인한 고온 고압 환경에서도 충분히 견뎌낼 정도의 3D 프린터 출력물이 높은 신뢰도를 보여주고 있다고 생각합니다.

전 세계 3D 프린팅 시장은 2023년 약 30조 원 규모로 평가되며 2030년까지 연평균 23.6% 성장을 할 것으로 예상되고 있습니다.

하지만 3D 프린트 팜이나 뭐 BMW 사례처럼 미국을 포함한 북미와 유럽이 전체 3D 프린트 시장 60% 이상을 점유하고 있는데 반해서 한국의 3D 프린트 시장은 점유율이 아직 상대적으로 많이 낮습니다.

아마 한국은 전통적으로 대규모 제조업에 강점을 두고 있고 이 대량 생산을 통해서 효율성과 비용 절감을 극대화 해왔기 때문이지 않을까 싶습니다.

그래서 3D 프린팅 기술이 양산에 적합하지 않다는 인식이 한국에서는 부정적으로 작용하고 있죠.

하지만 최근 현대자동차, 삼성, LG, 포스코 같은 대기업들이 3D 프린팅을 도입하며 새로운 맞춤형 부품 제작과 스마트 제조 시스템에 대한 가능성을 모색하고 있습니다.

또한 정부 차원의 지원과 연구 개발을 통해서 이 3D 프린팅 기술이 더 널리 사용될 수 있도록 다양한 노력이 이루어지고 있습니다.

지금까지 인류의 역사 속에서는 산업 혁명과 같은 크고 작은 산업들의 발달이 이루어졌습니다.

그럴 때마다 새롭게 개발되는 신기술에 대해서 어느 정도 부정적인 의견은 항상 존재해 왔다고 생각합니다.

그러나 조금은 열린 마음으로 그 기술의 가치를 알아보는 순간 새로운 시장이 개척되었습니다.

여러분이 바로 그런 사람일 수 있지 않을까요? 새로운 무언가를 바라보거나 대할 때 조심스럽겠지만 어느 정도 긍정적인 시각으로 바라보는 것도 참 좋을 것 같습니다.

지금까지 한때 선풍적인 관심을 끌었던 3D 프린팅 기술에 대해서 한번 알아보았습니다.

3D 프린팅 기술은 여전히 많은 가능성을 가지고 있으며 여러 분야에서 점차 그 활용 범위가 넓어질 것입니다.

이제 3D 프린터는 더 이상 먼 미래의 기술이 아니라 우리 생활 속에서 중요한 도구로 자리 잡을 준비를 하고 있습니다.

여러분은 3D 프린팅 기술에 대해서 어떻게 생각하시나요?

댓글로 여러분의 의견을 공유해 주세요.

지금까지 이건 DAM?의 스티븐이 있습니다. 시청해 주셔서 감사합니다.

3D 프린터가 한국에서 천대 받는 이유 | DAM's Engineering Story

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