맞춤생산·재고 없는 유통관리 가능…현대 의료·로봇·항공 등서 두각
인공 두개골·람보르기니 등…시제품·부품에서 완제품으로 영역 확장
[매일일보 김보배·이근우 기자] 고도의 기술력을 바탕으로 한 ‘3D프린팅’이 미래성장동력으로 주목받고 있다.
3D프린팅 기술은 플라스틱이나 액체 등 소재를 한층 씩 쌓아올려 물체를 만드는 ‘적층가공법’을 사용한다. 전통적인 제조공법인 ‘절삭가공법’에서는 불가능한 정교하고 복잡한 부품을 완벽하게 구현할 수 있다는 점이 특징이다.
3D프린팅은 속도와 비용, 크기의 한계에도 불구하고 오는 2020년 기업의 75%가 3D프린팅 기술을 부품과 제품 생산에 활용할 것으로 예측되는 등 성장잠재력이 높이 평가되고 있다.
3D프린팅은 현재 의료나 로봇, 항공 등 폭넓은 분야에서 활약하며 제조 시장을 변화시키고 있다.
올해 중앙대병원에서는 3D프린팅 기술을 이용한 두개골 수술에 성공했다. ‘뇌동맥류 파열에 의한 뇌지주막하 출혈’로 입원한 환자의 두개골 뼈를 제거한 이후, 환자의 뼈와 뇌내의 공간에 꼭 맞는 인공뼈를 만들어 채워 넣는 수술에 성공한 것이다.
기존의 골 시멘트나 자가 뼈를 이용한 두개골 성형술은 정교함을 기대하기 힘들었고, 면역거부반응이나 염증 등의 걱정에서 자유롭지 못했다.
하지만 3D프린팅을 활용, 환자의 두상에 맞춰 인공 두개골을 대칭하게 만들고 수술로 꺼진 공간도 채워 염증의 위험을 최소화했다는 설명이다.
의료 분야에서 3D프린팅은 두개골뿐만 아니라 뼈와 핏줄, 장기 등 신체조직을 재현, 신체부위를 로봇으로 대체해 사용하는 과거의 상상을 현실화시키고 있다.
한국과학기술정보연구원은 최근 ‘의료용 3D 프린터(소재와 프린팅 기술 발달로 인공장기까지 제작)’ 보고서를 통해 “앞으로 3D프린팅 기술은 인공 간과 신장, 심장, 몸 안의 장기 등 바이오 장기를 출력할 수 있을 것”이라고 전망했다.
3D프린팅 기술이 발전하기 위해서는 생체 조직과 세포 수준의 소재, 바이오 조형 구조 특성 등에 대한 연구가 필요한데, 카네기 멜론대학이나 플로리다 대학 등에선 유연한 인공장기를 만들어내는 연구가 완성단계에 있다는 것. 또 3D프린터로 제작한 의족, 의수 등의 체외 보조기구와 치과 보조물 등은 이미 상용단계에 있다고 보고서는 설명했다.
3D프린팅의 기술은 오래됐다. 미국에서 1986년 처음 특허출원해 상용화됐지만 대량생산의 한계 때문에 특수 분야에서 시제품 생산이나 부품에 주로 사용돼왔다.
이탈리아의 스포츠카 전문업체 람보르기니는 3D프린팅을 활용해 시제품을 만들고, 테스트 후 직접 생산에 들어간다. 이로써 기존 시제품 제작에 4만 달러, 120일의 시간이 들었던 것을 각각 3000달러, 20일로 줄였다.
미국의 GE(제너럴 일렉트릭)는 항공기 엔진에 3D프린팅 부품을 사용 중이며, 독일의 BMW는 럭셔리급 모델에 3D프린팅 부품을 20년 전부터 사용해오고 있다.
3D프린팅은 갈수록 완제품 생산으로 영역을 넓히고 있다.
스포츠 용품업체 나이키는 2013년 3D프린팅 방식으로 제조한 첫 미식 축구화 ‘나이키 진공 레이저 탈론’을 선보였고, 아디다스도 이미 3D프린팅을 이용, 1대 1 맞춤신발을 제공하고 있다.
유럽항공우주방위산업체(EADS)는 3D프린팅으로 자전거 한 대를 통째로 찍어 만든 ‘에어바이크’를 선보였다. 기존 공정보다 10분의 1가량의 원료만 사용, 무게도 일반 자전거의 65% 수준이다.
3D프린팅은 속도와 크기에 제한을 가진 점에서 전통 제조공법과의 공존이 불가피하다. 다만 설계에서 제품화까지의 과정을 단축해 제조업의 진입장벽을 낮춘다는 점에서 파급효과가 기대되고 있다.
LG경제연구원은 최근 ‘한국 제조업의 비즈니스 모델 진화 방안’ 보고서에서 “3D프린팅 등 4차산업혁명 기술이 보다 활발해질 경우 제조업 가치사슬 전반의 변화와 혁신을 촉발시켜 기존 제조업의 재구성과 부가가치 창출이 가능해질 것”이라고 진단했다.
