[고든 정의 TECH+] 9m 건물, 1mm 다비드상도 출력…무한 진화하는 3D 프린터

3D 프린터는 전통적인 제조업은 물론 여러 분야에서 새로운 혁신을 일으키고 있습니다. 출력할 수 있는 소재 역시 시멘트부터 금속이나 살아 있는 세포를 포함한 바이오 잉크까지 매우 다양해졌습니다. 그리고 출력할 수 있는 제품의 크기의 제약도 점차 사라지고 있습니다. 최근 두바이와 스위스에서 3D 프린터 스타트업과 연구자들은 새로운 가능성을 보여줬습니다.

지난 몇 년간 작고 단순한 건물을 출력할 수 있는 건설용 3D 프린터를 개발한 아피스 코(Apis Cor)는 역대 최대 크기의 3D 프린터 출력 건물을 완성했습니다. 두바이에 건설된 이 3D 프린터 출력 건물은 높이 9.5m의 2층 건물로 면적은 640㎡(약 194평)에 달합니다. 단 한 대의 아피스 코 건설용 3D 프린터를 이용해서 3주 만에 완성한 건물입니다. 하지만 앞으로 사람 없이 3D 프린터 하나로 건물을 뚝딱 만들 수 있다는 이야기는 아닙니다.

건설용 3D 프린터는 시멘트를 치약처럼 짜내 층층이 쌓아 올리는 기계입니다. 따라서 단독으로 철근 콘크리트 구조물을 출력할 수 없습니다. 두바이에 건설된 2층 빌딩 역시 기본 시멘트 골격을 3D 프린터로 출력한 다음 그 안에 철근을 심고 다시 콘크리트를 부어 철근 콘크리트 건물을 만들었습니다. 당연히 여기에는 사람의 노동력이 들어갑니다. 그리고 건물 내부 인테리어 및 전기, 배관 등 기타 작업 역시 사람의 손길이 필요합니다.

사실 3D 프린터 단독으로 출력할 수 있는 것은 단순한 시멘트 구조물에 불과합니다. 따라서 건축용 3D 프린터의 미래는 기존의 건축 방식과 얼마나 잘 융합될 수 있는지에 달려 있습니다. 3D 프린터를 통해 자동으로 기본 골격과 벽면을 출력하고 여기에 철근 콘크리트를 보강해 3주 만에 비교적 큰 건물을 완공한 것은 앞으로 3D 프린터의 가능성을 보여준 것입니다.

복잡한 구조를 지닌 초소형 부품을 제조 역시 3D 프린터의 활약이 기대되는 분야입니다. 엑사돈(Exaddon)사와 스위스 취리히 연방공과대학(ETH Zurich) 연구팀은 본래 높이 5m가 넘는 르네상스의 걸작인 다비드상의 1mm 축소 레플리카 모형을 제작했습니다. 디테일한 모습을 생략하면 0.1mm 크기의 더 작은 레플리카도 출력 가능합니다.

연구팀은 마이크로피펫을 통해 구리가 용해된 용액을 조금씩 출력한 후 전기화학적 과정을 거쳐 조금씩 금속 고체로 바꾸는 방법을 이용했습니다. 덕분에 해상도는 높일 수 있지만, 제작에 오랜 시간이 걸리는 것이 단점입니다. 1mm 레플리카의 경우 제작에 30시간이 걸렸고 0.1mm 레플리카의 경우 20분의 시간이 필요했습니다. 앞으로 속도는 개선할 필요가 있겠지만, 이 방법을 이용하면 초미세 정밀 부품 제작이나 마이크로 로봇 제조가 훨씬 수월해질 것입니다.

3D 프린팅 기술은 이미 제조업은 물론 의학 등 여러 분야에 혁신을 일으키고 있습니다. 하지만 건축이나 마이크로 로봇 등 앞으로 새로운 혁신을 가져올 수 있는 분야가 많이 남아 있습니다. 지속적인 연구를 통해 크기의 한계를 극복하고 전에 없던 초대형 혹은 초소형 제품을 출력할 수 있게 되면 그 쓰임새는 더 커질 것입니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com