3차원 프린터 기술 현황

3차원의 입체를 프린터로 찍어내는 3차원 인쇄 기술은 2차원 평면 인쇄와는 근본적으로 다른 기술이다.

이 기술이 완성되면 제조업 분야에서 근본적인 혁명이 기대된다. 따라서 인간의 생활과 산업 전분야에 큰 폭풍을 몰고 올 수도 있는 기술로서 ‘차세대 기대주’로 불리면서 여러 분야에서 관심을 받고 있다. 세라믹, 금속, 플라스틱 등 인쇄되는 재료에 따라 무궁무진한 응용이 가능하기 때문이다.

 

 

이 분야는 그동안 실험적인 단계에서 컴퓨터공학과, 기계공학, 재료공학, 화학공학 등의 학제간 연합을 통해 연구되었다.

MIT의 3차원 인쇄 연구실(http://www.mit.edu/~tdp/)이 대표적이다.

인공 대체 조직 제작이나 조직 복제의 가능성 때문에 의학계의 관심도 적지 않다. 3차원 프린터가 실험실 밖으로 나가 주류의 단계에 접어들었다는 분석이 있다 (타임즈, “3차원에서 인쇄하기”, http://technology.timesonline.co.uk/tol/news/tech_and_web/the_web/article1839765.ece).

특히 이제 상업화의 실마리가 보이는 단계에 이르렀다는 점이 중요하다.

MS 게임 스튜디오(http://www.microsoft.com/games/) 분야를 이끌던 에드 프라이즈(Ed Fries)는 최근 MS사를 나와 3차원 프린터를 전문으로 다루는 벤처 기업을 설립했다(게임인더스트리, “에드 프라이즈, MS사 사직”, http://www.gamesindustry.biz/content_page.php?aid=2811).

 

게임 분야에 오래 있었던 프라이즈가 세운 기업은 피규어프린트(FigurePrints, http://FigurePrints.com/)라는 이름으로 게임 피규어를 제작한다. 일반 공장에서 나오는 피규어와는 달리 주문하는 사람마다 특별하게 개인화된 피규어를 제공할 수 있다는 점이 장점이다(와우인사이더, “피규어프린트 설립자 에드 프라이즈 인터뷰”, http://www.wowinsider.com/2007/12/12/wow-insider-interviews-ed-fries-founder-of-figureprints/).

완구 개발의 패러다임 전환을 시사하는 피규어프린트의 주문형 3차원 프린터는 MIT의 3차원 인쇄 연구실에서 출발한 지 프린터(Z, http://www.zcorp.com/)의 기술을 이용한 것이다.

 

지 프린터는 먼저 3차원 CAD(Computer-Aided Design) 파일을 얇은 조각으로 변환하고, 이를 차곡차곡 쌓아가면서 3차원 모형으로 복구하는 과정을 통해 3차원 인쇄를 달성한다. 이 분야에서 가장 역사가 오래된 기업으로 시장을 이끌어온 3D 시스템이 쭉 개발해온 기술이다(3D Systems, http://www.3dsystems.com/)이다(포스트가젯, “3차원 인쇄, 복사의 세계를 바꾼다”, http://www.postgazette.com/pg/06215/710849-96.stm). 평면 사진을 겹쳐 3차원 이미지를 생성하는 MS사의 포토신쓰(Photosynth, http://labs.live.com/photosynth/)와도 유사하나, 훨씬 더 정교한 조작이 필요하다.

3차원 프린터에 대한 프라이즈의 전망은 완구 산업계의 공정 재편성 정도에 그치지 않는다.

프라이즈는 현재 온라인으로 접근 가능한 방대한 분량의 정보와 자료는 잉크젯이나 레이저 프린터로 뽑아내 쉽게 재생산할 수 있다는 점을 예로 들고 있다.

 

누구나 가정에 프린터 한 대만 갖추고 있으면 인터넷 속의 무한한 정보를 복제할 수 있다는 것이다. 여기에 3차원 프린터를 대입하면, 어떤 3차원 물체이든 설계도면만 제공된다면 누구든 3차원 물체를 재구성해낼 수 있다는 것이다. 이는 생산과 유통에 소요되는 복잡한 과정이 크게 단축되는 효과를 낳기 때문에 그 파급 효과를 미리 예상하기 어려울 정도이다.

플라스틱 모형을 찍어내는 3차원 프린터가 2천만 원에서부터 가격이 형성되는 지금으로서는, 정확도가 떨어지는 3차원 인쇄 기술의 발달과 함께 인쇄 비용 인하도 급선무 중 하나이다. 피규어프린트가 개인화 제품의 제작에 관심을 기울이는 것도 개인화가 3차원 프린터만이 쉽고 경제적으로 달성할 수 있는 기술이기 때문이다.

 

비슷한 관점에서 데스크톱 팩토리(Desktop Factory)는 가내 공업 측면에서 이 기술에 접근하고 있다. 근대화 이전의 가내 수공업으로 돌아가는 것이 아니라, 값싼 3차원 프린터를 가정마다 들여놓고 필요한 물건을 맞춤화하여 찍어내는 것이다. 예를 들어, 같은 인형이라도 눈썹을 다르게 그리거나 입술 모양이 다른, 자신만의 인형을 만들 수 있다. 데스크톱 팩토리는 현재 500만 원 이하 가격으로 판매할 수 있는 3차원 프린터를 개발 중이며, 3년 후에는 이 가격을 50만 원대로까지 떨어뜨린다는 계산이다.

 

패브앳홈 프로젝트(http://fabathome.org/)와 같은 기술이 추구하는 가정용 3차원 프린터가 개발되려면, 값싸게 공급되는 3차원 소프트웨어 또한 필수적이다.

 

구글이 개발한 스케치업 3차원 디자인 패키지(http://sketchup.google.com/)와 같은 프로그램이 한 예이다. 구글은 이 분야에서 자체 기술 개발이 더디자 기술력 있는 중소기업 스케치업을 인수하고, 스케치업 3D를 무료로 내놓았다(서치 엔진 워치, “구글, 스케치업 인수”, http://blog.searchenginewatch.com/blog/060314-114230).

 

이와 같은 무료 소프트웨어를 인터페이스로 활용한다면 3차원 인쇄에 드는 비용도 대폭 낮아진다. 미네소타 주에서 3차원 프린터를 연구하고 있는 이 시장의 2인자 스트래터시스(Stratasys, http://www.stratasys.com/) 측도 하드웨어의 발전은 지속적으로 이루어지고 있다면서, 소프트웨어와 콘텐츠의 적절한 공급이 이루어질 수 있느냐가 3차원 프린터 성공의 관건이라고 분석했다.

3차원 온라인 콘텐츠 분야에서는 터보 스퀴드(Turbo Squid, http://www.turbosquid.com/)의 방식이 주목을 받고 있다.

터보 스퀴드는 뉴올리언스 주에서 설립된 기업으로, 3차원 라이브러리 구축과 제공을 주로 다루고 있다. 인체의 상세한 해부 자료로 3차원 해부 모형을 개발해 공급하는 것이 한 예이다(호이즈, “터보 스퀴드, 3차원 해부 모형 공개”, http://www.hoise.com/vmw/05/articles/vmw/LV-VM-05-05-4.html).

 

단순한 인체의 입체 모형이 아니라 호흡계, 순환계, 소화계, 비뇨계 등 기능에 따라 사람의 몸속을 3차원으로 잘라 볼 수 있는 라이브러리이다. 이러한 프로그램은 가상 해부와 같은 교육용 시뮬레이션에 응용될 수 있다.

터보 스퀴드 측은 현재 공급되는 3차원 모델은 대부분 화면 상의 3차원 렌더링이나 애니메이션에 사용되고 있다고 밝히고, 나머지는 건축가들이 가상 실내장식 등으로 건물 모형을 꾸미는 가상 설계에 이용된다고 설명했다. 이에 따르면 현존하는 3차원 라이브러리가 3차원 프린터용으로 응용되는 경우는 아직 미미하며, 특히 이전까지의 응용 분야가 주로 화면이라는 2차원 공간에 투영되는 3차원 모델이었기 때문에 곧바로 적용하는데 기술적인 걸림돌도 적지 않다는 것이다.

3차원 프린터의 실용화와 보급에는 하드웨어, 소프트웨어, 콘텐츠의 삼박자가 갖추어져야 한다.

하드웨어는 재료공학을 비롯한 공학 측면에서의 지원이 필요하며, 소프트웨어는 구글 스케치업, 심리스3D(Seamless 3D, http://www.seamless3d.com/),아트 오브 일루젼(Art of Illusion, http://www.artofillusion.org/), 블렌더(Blender, http://www.blender.org/), 윙즈 3D(http://www.wings3d.com/)와 같은 3차원 모형화 소프트웨어가 3차원 인쇄 기술과 연계되어야 한다.

 

이 중 구글 스케치업을 제외하면 모두 오픈소스 프로그램들이다. 마지막으로 3차원 콘텐츠의 개발과 라이브러리화도 이루어져야 한다. 3차원 콘텐츠가 평면 표시용이 아닌 입체 인쇄용으로 활용되려면 기존에는 무시되던 세부 사항까지 꼼꼼히 점검되어야 한다는 점에서, 정교한 컴퓨터 기하학의 도움이 필요한 부분이다.

 

<출처> KISTI

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