‘제4차 산업혁명’의 메이커 시대의 세계 - Part 5
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‘제4차 산업혁명’의 메이커 시대의 세계 - Part 5
  • 신종우 공학박사
  • 승인 2017.01.31 15:57
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신종우 공학박사

•신한대학교 보건과학대학 치기공학과 교수
•한국대학교육협의회 고등교육연수원 교수
•3D 프린팅 융합 연구소 소장
•미래융합 기술연구소 소장
attachments@hanmail.net
http://minams.net

Ⅰ. 서론
제4차 산업혁명의 시대가 도래하면서 3D 프린팅이 모든 제조업에 파괴적 혁신으로 다가올 거라고 한다.
지금까지는 우리의 일상에서 필요한 물품 등은 제조회사에서 대량으로 생산해 놓은 것 중에 하나를 어쩔 수 없이 구매하는 방식이었다면, 3D 프린팅에 의한 메이커 시대는 누구나 본인이 필요한 물품 등을 직접 3D 모델링을 통해 3D 프린팅으로 직접 출력하여 사용할 수 있는 시대이다. 따라서 본 호에서는 근래 다양한 채널을 통해 대부분 알고 있는 메이커 시대의 주역인 3D 프린터에 대해서 알아보고자 한다.

Ⅱ. 본론

1. 3D 프린터란?
3D 프린터를 세계 최초로 발명한 사람은 찰스 W 헐(Charles W. Hull)로, 3D 프린터는 일반 잉크젯 프린터의 원리를 통해 이해할 수 있다. 디지털화된 파일이 프린터기에 전송이 되면 잉크젯 프린터에서 잉크를 종이 표면에 분사하여 2D 이미지에 활자나 그림을 출력하는 원리와 동일하다고 할 수 있다. 2D 프린터는 앞뒤를 나타내는 ‘X’축으로만 움직이지만 3D 프린터는 여기에 높이 또는 깊이를 나타내는 ‘Z’축을 생성하여 종이가 아닌 공간의 사물을 출력하는 방식이다. 절삭형과 적층식 방식으로 구분되는 데 대체적으로 요즘은 적층식 방식을 더 많이 이용하고 있다.
적층식 방식은 쾌속조형 방식으로 파우더(석고나 나일론 등의 가루)나 플라스틱 액체 또는 플라스틱 실을 종이보다 얇은 레이어 층(0.01∼0.08mm)으로 겹겹이 쌓아 입체형상을 만들어 내는 방식이다.

그림 1. 필자의 3D 프린팅 융합연구소 내부

2. 활용 범위
3D 프린터의 활용범위는 점차적으로 확대되고 있다. 자동차/항공 분야, 우주 분야, 의료 분야의 의족이나 의수 그리고 보형물 프린팅 및 고관절, 건축 분야 및 예술/문화 분야 등 점차 다양한 분야로 확대되고 있는 실정이다(그림 2, https://youtu.be/qLnwlrOsYm8). 그러나 치과보철 영역에는 고비용이나 적합도 등의 문제로 한계(교정용 진단모형이나 임플란트의 수술에 이용되는 Surgical stent)가 있는 것이 사실이지만, SLA의 특정한 빛이 아닌 Daylight의 3D 프린터의 개발 등으로 영역이 확대될 것으로 내다볼 수 있다.

그림 2. 3D 프린팅의 활용 범위

3. 3D 프린팅 방식
3D 프린터의 프린팅 방식은 재료의 종류와 조형방식에 따라 구분할 수 있다. 딱딱한 고체 원료를 사용하는 수지압출 적층 방식(FFF/FDM, Fuseddeposition modeling, Fused filament fabrication), 액상 수지 원료를 사용하는 광경화 적층 방식(SLA,Stereolithography), 파우더 원료를 사용하는 레이저 소결 적층 방식(SLS, Selective laser sintering), 얇은 두께의 판을 이용한 박막 적층 방식(Lamination Process), 잉크젯 적층 방식(InkJet Printing Process)등으로 나눌 수 있다.

4. 3D 프린팅 소재
3D 프린팅 소재에 따라서 프린터가 다양하다. 최근에는 출력 후 조각이 가능한 3D 프린터 재료들도 개발되고 있다(그림 3, https://youtu.be/SJ7Z6F066Gs).
실온에서는 플라스틱처럼 단단하지만 열을 가하면 변형이 가능하기 때문에 출력 후 마음에 들지 않는 경우라도 다시 컴퓨터로 3D 모델링을 할 필요도 없고, 훨씬 정교한 작업이 가능한 소재가 개발되었다고 한다. 다시 말해 컴퓨터 디자인과 수작업을 동시에 할 수 있기 때문에 다양하게 이용할 수 있다고 한다.

그림 3. 출력 후 조각이 가능한 3D 프린터 재료

Ⅲ. 결론
제4차 산업혁명의 시대에서 메이커 세상을 열고 있는 3D 프린터는 누구나 독창적이고 창의적인 아이디어만 있다면 3D 모델링으로 직접 3D 형상을 출력하여 누구나 생산자가 될 수 있는 1인 창업의 시대를 열 수 있다. 따라서 주전공 외로 3D 프린팅에 대한 배경 지식을 익혀 4차 산업혁명의 주도적 선도 기술인으로 살아가기를 권고하고 싶다(그림 3)


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