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[과학소묘]3D프린터, 어디까지 갈까?
새로운 기술혁명의 주인공, 3D프린터 상용화 살펴보기
[190호] 2015년 06월 01일 (월) 고 호 관 동아사이언스 기자

   
 △ 3D프린터로 찍어낼 수 있는 물건은 무궁무진하다. 미래에는 각자 집에서 원하는 물건을 때마다 프린트하여 사용하게 될 것이다.
 

   지잉~ 지잉~
   기계음을 내며 프린터가 돌아간다. 프린터에서 나오는 건 종이가 아니라 3차원 형상을 갖춘 물체다. 신기하긴 하지만 그렇게 놀라울 정도는 아니다. 요즘 3D프린터에 대해 들어보지 않은 사람이 있을까? 3D프린터로 뭔가 물체를 찍어내나 보다 싶다. 가까이 가서 들여다보니 까만색 장미 모형을 찍고 있는 모양이다. 그런데 이 냄새는? 킁킁. 초콜릿?
   올해 초 초콜릿 회사인 허쉬는 3D시스템즈라는 회사와 함께 초콜릿 3D프린터 ‘코코젯’을 발표했다. 재료를 넣으면 원하는 모양으로 초콜릿을 만들어 준다. 다크, 밀크, 화이트 등 원하는 맛을 고르고 모양을 골라 나만의 초콜릿을 만들 수 있다. 사랑하는 사람에게 초콜릿 장미 100송이를 선물하는 것도 문제없다. 이런 기계만 한 대 있다면 발렌타인데이 걱정 따위는 접어둘 수 있을 것이다. 
   초콜릿뿐만이 아니다. 피자나 스파게티, 햄버거를 출력하는 3D프린터도 있다. 아직은 단순한 형태지만 반죽을 가지고 음식 모양새를 내는 실력이 그럴 듯하다. 언젠가는 요리사를 대체할지도 모른다. 가격이 저렴해져 누구나 가질 수 있다면 자취생의 빈곤한 식단도 레스토랑 수준이 될 수 있다.
    
   끝없는 잠재력
   요즘 3D프린터 기술을 보면 과연 이게 어디까지 갈 것인지 궁금해진다. 처음 이 기술이 등장한 건 30여 년 전이다. 그 뒤 오랜 세월을 빛을 보지 못하고 있다가, 최근 특허권이 여러 개 만료되면서 이 시장에 뛰어드는 업체가 우후죽순처럼 생겼다. 그리고 이제는 곳곳에서 3D프린터로 다양한 시도를 하고 있다. 잠재력이 무궁무진한 만큼 빛나는 아이디어도 많다.
   현재 가장 인류에게 도움이 되는 분야는 의료 분야일 것이다. 장애나 사고로 인해 팔다리를 잃은 사람은 3D프린터로 쉽게 자기 몸에 꼭 맞는 의수를 만들 수 있다. 손가락과 손을 출력한 뒤 센서와 구동부를 덧붙이면 움직일 수 있는 전자 의수가 된다. 환자의 몸에 꼭 맞는 맞춤형 치료 기구를 만들어 목숨을 구하는 일은 지금도 가능하다. 2013년 3D프린터로 만든 인공 기관을 이용한 수술이 우리나라에서는 처음으로 성공했다. 해외에서는 턱을 잃은 거북에게 인공 턱을 만들어 줘 화제가 되기도 했다.
   세포를 출력해 3차원 구조물, 즉 인공 장기를 만드는 연구도 진행 중이다. 이른바 바이오 3D프린팅이다. 인체 구성 물질로 만든 바이오잉크에 줄기세포를 넣고 3차원 구조물로 만든 뒤 키워서 인공장기를 만드는 것이다. 혈관세포나 근육세포를 출력해 인공장기를 만드는 연구도 진행 중이다. 아직은 3D프린터로 만든 인공 장기가 몸 안에서 제대로 기능할지 모르는 상태지만, 가능성은 있는 얘기다.  
   프린팅 방식과 소재도 여전히 발전을 거듭하고 있다. 대개 재료를 원하는 모양으로 쌓아서 굳히는 방식이었지만, 최근에는 전자제품을 한 번에 출력하는 프린터도 개발됐다. 헤드 두 개를 이용해 플라스틱과 전도성 잉크를 번갈아가며 출력하는 방식이다. 올해 초 ‘국제소비자가전박람회2015’에 등장한 이 프린터는 USB메모리, SD카드, 심지어는 소형 드론을 출력해 큰 관심을 모았다. 
   3D프린터는 산업용 혹은 자동차나 항공기 부품을 만들어 내는 데도 유리하다. 불필요한 재료 낭비를 없애고 강도나 무게 등을 최적화할 수 있기 때문이다. 그때그때 필요한 부품을 찍어낼 수 있다는 것도 장점. 예를 들면, 장거리 유인우주탐사를 갈 때 우주선의 예비부품을 모두 가져간다면 너무 부담스럽다. 이때 3D프린터와 잉크 재료만 가져간다면 필요할 때 필요한 부품을 찍을 수 있다. 괜히 무겁게 부품을 모조리 싸들고 갈 필요가 없다.

   3D를 넘어 4D로
   3D프린터에 들어가는 소재도 혁신을 맞고 있다. 요즘 주목받고 있는 게 바로 형상기억합금 같은 자가 변환 기능을 갖춘 재료다. 이 재료를 이용하면 출력한 물체가 시간이나 주위 환경에 따라 스스로 모양을 바꾼다. 사전에 설계한 대로 모양을 바꿀 수도 있다. 3차원 형태에 시간이라는 차원이 덧붙었기 때문에 이 기술을 흔히 4D프린팅이라고 부른다. 
   4D프린터로 만드는 물체는 만들어진 뒤에 변형되기 때문에 프린터보다 더 큰 물체도 만들 수 있다. 접힌 상태로 출력됐지만 펼쳐지면서 커지는 것이다. 출력할 수 있는 크기의 한계를 넘어설 수 있게 된 것이다. 딱딱한 물체만 만들 수 있던 3D프린터와 달리 하늘하늘 움직이는 옷도 찍을 수 있다.
더우면 느슨해져서 바람이 통하게 하고, 추우면 촘촘해져서 몸을 따뜻하게 해 주는 옷을 상상해 보자. 의류 산업에도 큰 변화가 올 수 있다. 도로 환경에 따라 표면이 변하는 타이어나 군용 위장복, 약물을 담고 있다가 특정 부위에 도달했을 때 내보내는 캡슐 등 온갖 활용도를 떠올릴 수 있다. SF영화 같지만, 현실이 될 수 있는 이야기다.
   3D프린터가 새로운 산업혁명을 일으킬 것이라는 주장도 있다. 그만큼 이 기술이 가져올 변화가 크다는 것이다. 그런 변화는 산업계뿐만 아니라 우리 일상적인 삶에까지 다가올 것이다. 어쩌면 택배 기사가 가장 위기감을 느껴야 할지도 모른다. 미래에는 집집마다 3D프린터를 한 대씩 놓고 인터넷에서 주문한 물건을 데이터로 전송받아 출력할지도 모르니.

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