생활용품에서 무기까지 - 3D 프린터

1. 3D 프린터의 등장

  지금까지 일반적으로 사무실이나 회사에서 쓰이는 프린터의 명칭이 ‘2D 프린터’로 바뀌어야 할 듯하다. 그동안 SF 영화 속에서만 등장했던 ‘3D 프린터’가 보급되고 있기 때문이다. 3D 프린터는 사전적으로 ‘3차원으로 제작된 설계 데이터를 바탕으로 마치 인쇄하듯이 손쉽게 입체물을 조형할 수 있는 공작기계’를 말한다. 쉽게 말해 우리 주변의 물건들을 프린터에서 뽑아낸다는 얘기다. 이것의 등장으로 일반적인 문서 출력을 넘어서 형체가 있는 물체의 출력이 가능해졌다. 도면이 있으면 형체가 어떠하든 직접 만들어 사용할 수 있다. 물론 3D 프린터는 1980년대 초반 등장했으나 건설업계나 일부 공업회사에서만 사용되어 일반인이 접하기에는 어려운 기기였다. 이제 곧 가정으로 보급된다니 우리가 사용하는 프린터의 종류는 두 가지가 된다. 그동안 우리는 책을 집에서 생산했다면 형체가 있는 물건을 생산해 사용할 수 있는 능력이 생겼다. 곧 3D 프린터의 사용이 급증할 테니 기존에 사용되던 프린터와의 구분이 더욱 분명해져야 필요성이 생긴 것이다. 프린트 내에서 노즐이 움직이며 물체를 제작한다. 쉴 새 없이 노즐이 움직이면서 층을 쌓아 올라가는데 적층 두께가 0.03mm에 불과해 형성 과정을 단번에 확인하기는 힘들다.

   

2. 3D 도면의 제작

  우리가 문서 출력을 할 때 필요한 문서 양식이 있듯이 3D 프린팅을 하기 위해서는 3D 도면이 필요하다. 3D 도면은 직접 설계하거나 ‘3D 스캐너’를 통해 물건의 형태를 제작하는 두 가지 방식이 있다. 첫째, 직접 설계의 경우 컴퓨터 CAD(컴퓨터 이용 설계)프로그램 또는 3D IMAGE 제작 프로그램을 통해 형태를 설계한다. 이 경우는 새로운 제품을 생산할 때 유용하다. 둘째, 3D 스캐너는 빛을 쏘아 물건의 형태를 투사한다. 물건을 받치는 받침대는 회전을 해서 빛이 물건의 여러 방향을 계측할 수 있게 하고 그 정보는 컴퓨터를 통해 취합되어 3D 이미지로 재탄생된다. 기존에 있던 물건을 복제해서 생산하고자 할 때 유용한 방법이 된다.

   

3. 3D 프린터의 원리

  3D 프린터는 크게 두 가지 방식으로 구분될 수 있다. 덩어리째의 물질을 프린트 내의 칼날로 깎는 방식, 노즐로 액체 플라스틱을 분사해 층층이 쌓아 제품을 형상화하는 방식이다. 칼날로 깎을 경우 제품 내부의 모습을 새길 수 없고 정밀한 프린팅을 할 수 없다는 단점이 있어 노즐로 분사하는 방식이 주를 이룬다. 노즐에는 액체 플라스틱 외에 파우더 가루나 금속을 넣어 다양한 재질로 생산이 가능하고 색상을 입힌 후 분사할 경우 다양한 색상으로 물건을 생산할 수 있게 된다.

  필자는 위에 보이는 정교한 물건 이외에 뚜껑이 달린 상자, 사슬이 연결되어 있는 제품을 봤는데 이러한 물건 또한 3D 프린터를 통해 제작이 가능하다고 한다. 놀라운 점은 사용자의 조립이 필요 없이 움직임이 가능한 제품이 3D 프린터에서 곧바로 나온다는 점이다.

  위 사진 속 물품을 보면 빈 공안에 또 다른 공이 들어 있는 모습을 볼 수 있다. 이 제품을 3D 프린팅으로 제작할 수 있을까라는 의문을 가질 수 있는데 그 것을 가능하게 해주는 것이 바로 ‘서포트’이다. 제조 방법을 보면 내부의 공과 외부의 공 사이에 ‘서포트’라는 지지장치가 형상화된 채 프린트 되어 나오는데 그 서포트는 용해성 재료라 세척이 가능하다. 서포트를 제거하면 공과 공사이에 연결물이 없어져 일반적으로는 만들 수 없는 제품으로 탄생하는 것이다.

   

4. 기술 보급과 동시에 발생할 수 있는 문제점

  3D 프린터는 분명 우리가 원하는 제품을 손쉽게 얻을 수 있게 해 준다. 그러나 이 산업에서 손쉽게 얻는다는 말은 손쉽게 내준다는 말과 일맥상통하다. 일상생활에서 필요한 팔찌, 장신구 더 나아가 의류를 제작하게 되면 본래의 생산기업들에게 큰 타격으로 다가올 수 있고 공업 현장에서는 필요한 부품, 기계의 직접 생산이 가능하므로 금형업체 또는 부품 제조업체로서는 주 업무를 내주게 되는 현실이다. 과연 3D 프린터의 보급이 제조업의 발전으로 이어질 것인가의 고민이 필요하다.

  그리고 불법적인 물건을 생산할 수 있는 가능성 또한 생겨난다. 가장 최근에 논란이 되었던 3D 프린팅을 통한 총기 생산은 가히 충격적이었다. 재질이 약해 총알을 쏘는 순간 총기에 균열이 생겼다고는 하지만 엄연히 말해 총기이며 더 완성된 모습으로 생산될 수 있다는 염려스러운 상황이다. 3D 프린팅의 기술이 발전하면 더욱 정교하고 복잡한 제품을 다양한 재질로 만들 수 있다. 더욱 위력 있는 무기의 생산이 가능해진다는 것인데 이것을 미연에 막아야 한다. 지금까지 불법 복제물만 규제해야만 했던 문서 프린팅과는 수준이 다른 위험이 존재하고 그것에 대처하는 준비가 필요하다.