3D 프린터의 진화

안녕하세요. 과학적 발견으로 미래 변화 가능성을 예측하는 머니메이커입니다. 

4차 산업 혁명의 핵심기술로 3D프린터가 떠오르고 있습니다. 2012년 세계 경제 포럼에서 발표한 미래 10대 기술에서 3D프린터가 두 번째로 꼽히고, 경제학자인 제러미 리프킨은 '4차 산업혁명의 주인공은 3D프린터가 될 것이다.'라고 말했습니다. 2020년 전 세계 3D프린터 시장규모는 약 14조 원가량에 이르고 있는데요. 글로벌 시장 조사기관 '월러스 어소시에이츠'는 2017년 73억 달러 규모의 3D프린터 시장이 연평균 27.5%로 고속성장하여 2023년도에는 273억 달러 규모로 커질 것이라고 예측했습니다. 2026년도에는 원화 40조 이상의 성장이 예측되는 3D프린팅 시장을 투자와 실생활 측면에서  눈여겨봐야겠습니다. 

3D프린터란?

3D프린터란? 쉽게 말해 프로그램으로 디자인한 3차원 도면을 실물 그대로 찍어내는 기계입니다. 어떤 제품이든 설계도만 있으면 플라스틱, 고무, 금속, 세라믹 등의 다양한 소재로 제품을 현실화할 수 있는 마법의 기계입니다. 현재 3D프린팅 기술은 건축, 선박, 의료, 패션, 전자제품, 우주항공 등 다양한 분야에서 활용되고 있는데요. 3D프린터가 어떻게 활용되고 있는지 대체 어디까지 발전했는지 알아보도록 하겠습니다.

3D프린터의 현재와 미래 

2020년 10월 두바이에 2층짜리 정부청사가 개소하였는데요. 전 세계 과학기술계에서는 이를 기술 발전의 이정표라고 소개하였습니다. 바로 3D프린터로 인쇄한 세계 최대 건물이기 때문입니다. 연 면적 640㎡에 달하는 이 건물은 러시아 3D프린팅 업체 '아피스코'가 시공하였는데 건축자재, 시멘트, 석고 등을 노즐로 층층이 뿌리고 굳히면서 벽을 쌓아 올리는 방식으로 만들었습니다. 보통 우리가 알고 있는 3D프린터는 소형 냉장고 크기로서 당연히 프린터보다 작은 물건을 찍어낼 수밖에 없었습니다. 그런데 아피스코는 이 프린터를 크레인에 매달았습니다. 크레인에 매달린 노즐이 상하 좌우로 움직이며 기존 3D프린터의 가장 큰 제약이었던 공간과 크기를 극복하였습니다. 이 프린터는 높이 3.3m의 벽을 쌓을 수 있고, 하루최대 100㎡의 면적을 제작할 수 있으니 기존 건축 시공에 비해 비용과 인력을 크게 절감할 수 있다는 장점이 있습니다. 그 외에도 멕시코 주택회사인 '에찰레'가 3D프린터 '벌칸'을 이용해 주택 열 채를 찍어내고 빈민들에게 무상 보급하는 등 특히나 건축분야에서 적극적으로 활용되고 있음을 알 수 있습니다. 

 

선박이나 다리도 만들 수 있습니다. 미국 메인대학교가 3D프린터로 만든 경비정이 있습니다. 오크리지 국립연구소와 합작하여 길이 8m의 선박을 단 3일 만에 인쇄하였는데요. 3 Dirigo라는 이름의 이 배는 길이 7.6m, 무게 2.27t으로서 세계 최대의 3D프린팅 물체로 기록되었습니다. 중국에서는 칭화대 수웨이 구오 교수팀이 2020년 1월 상하이에 3 프린터로 만든 26m짜리 콘크리트 인도교를 선보였습니다. 1400년 전 세워진 옛날 교량을 본떠 만든 다리였기에 기존 교량 건설에 들어가는 비용 많이 책정되었지만 단 3분의 2만  투입되었다고 하니 비용과 인력 측면에서 효율적인 기술이라는 걸 다시 한번 알 수 있습니다. 

 

패션과 미용분야에서도 3D프린터가 사용되고 있다고 하는데요. 아디다스는 2016년 4월에 한 트레이너 신발을 출시했는데요. 신발의 밑창을 3D프린터로 인쇄한 신발입니다. 당시 실리콘 밸리 스타트업인 '카본'과 협력해 밑창을 대량으로 프린팅 하였으며, 이에 질세라 나이키와 뉴발란스도 시제품을 개발하며 3D프린팅 기술과 R&D에 투자하고 있습니다. 미용부문에서는 미국 제약회사인 '존슨 앤 존슨'과 국내 화장품 기업인 '아모레 퍼시픽'에서 관심 있게 지켜보고 투자하고 있는데요. 마스크 시트에서 3D프린팅을 활용하겠다고 하였습니다. 존슨 앤 존슨의 화장품 브랜드 '뉴트로지나'는 3D프린팅 기술이 적용된 시트 마스크의 베타 버전인  '마스크 ID'를 출시하였는데요. 매주 100명씩 베타테스터를 선발하고, 자체 APP을 통해 테스터의 얼굴을 스캔, 관련 데이터를 쌓은 후 3D프린터를 통해 사용자의 얼굴형과 피부 상태에 따라 각각 마스크를 인쇄했습니다. 해당기술은 세계 IT전시회인 'CES'에서 공개되었습니다. 아모레 퍼시픽 또한 2019년 자체 개발한 관련 기술을 적용해 31년 3월부터 온라인에서 판매하고 있습니다. 

 

온도에 따라 물체의 형태가 변하는 4D프린팅에 가까운 기술은 의료 분야에도 활용될 수 있습니다. 바로 혈관을 확장시킬 수 있는 스텐트 기술에 쓰입니다. 평소에는 말려져 있는 상태이지만 체온에 의해 펴지는 방식을 고안하여 스위스와 이탈리아 연구진은 2020년 3D프린터로 초소현 스텐트를 개발했습니다. 워낙 크기가 작아서 태아의 요도관 협착까지 해결할 수 있는 기술이라 하니 굉장히 대단한 발명이라고 볼 수 있습니다. 완벽하지는 않지만  미니사이즈 심장까지 만들 수 있다고 합니다. 미국의 한 바이오테크 기업이 2019년 9월에 환자의 심장 세포를 가지고 3D프린터로 작은 인공 심장을 만드는 데 성공했다고 밝혀 주의를 끌었습니다. '크기는 작지만 실물 크기의 심장처럼 온전한 구조를 모두 갖추고 있다'라며 이식 가능한 인공 심장제조기술 발전에 매우 중요하다고 주장하였습니다. 바이오라이프 4D라는 이 업체는 미니 심장 외에도 판막, 심실, 혈관 등 개별 조직들을 바이오 프린팅 하고 있으며, 제 기능을 다하는 실물크기의 인간 심장을 만들어 향후 장기기증에 대한 수요를 충족시키는 것을 목표로 하고 있습니다. 

결론

지금까지 3D프린터가 적용되고 있는 다양한 사례에 대해 알아보았는데요. 굉장히 다양한 것은 물론이고, 모든 분야에서 얼마나 많은 기업들이 3D프린터에 투자하고 있는지 느껴지시나요? 현재 전 세계 상업용 3D프린터 시장의 35% 이상은 미국이 점유하고 있습니다. 심지어 성장 속도까지 가장 빠른 상황이기도 합니다. 상위 10개 기업 중 5개 기업이 미국 기업으로 그중 Stratasys와 3D SYSEMS이 독보적으로 많은 특허를 가지고 있습니다. 이밖에도 옵토멕, 마크포지드, 프로도랩스, 카본 등의 유니콘 기업과 더불어 GE와 HP 등 글로벌 기업의 시장 진출이 활발하게 이루어지고 있습니다. 모든 분야에서 무궁무진하게 활용될 수 있는 잠재력을 보유하고 있어 3D프린팅에 한계가 있을까?라는 생각이 듭니다. 3D프린터의 기술이 점점 고속화되고 대형화될수록 우리 삶에 깊게 파고드는 미래는 시간문제입니다. 국내에서도 3D프린팅 기술에 대한 투자와 R&D가 활발히 이루어져 세계 시장을 주도해 나갈 수 있는 발판이 마련되기를 기대해 봅니다.