버락 오바마 전 미국 대통령은 2013년 3D 프린터를 ‘차세대 혁명 산업’으로 지목했다. 기존 제조업의 생산방식인 ‘금형’은 단기간 내에 대량생산이 가능하지만 맞춤형 제작이 불가능하고 한 번 금형을 제작하는 데도 고비용이 투입된다. 금형을 한 번 만들면 수정할 수 없다는 것도 큰 단점이다. 이에 반해 3D 프린팅은 다품종 소량생산이 가능하고 언제든지 도면을 수정할 수 있어 제조업 혁신의 주역으로 평가 받게 된 것이다.

그로부터 수 년이 지난 지금, 3D 프린팅 산업은 여전히 ‘4차 산업혁명’을 이끌어갈 분야로 평가받고 있지만 일반인에게는 여전히 낯선 물건이다. 3D 프린터의 제조업 ‘혁명’은 정말 가능한 것일까? 가능하다면 어떤 모습인 것일까? 이를 진단할 수 있는 행사가 열렸다.

정보통신산업진흥원은 지난 1일 ‘3D 프린팅 컨퍼런스 2017’ 행사를 열고 3D 프린팅의 현재를 분석하고 미래를 조망하는 자리를 마련했다. 다양한 분야의 전문가들이 연사로 참석해 3D 프린팅에 관한 심도 깊은 논의를 공유했다. 

혁명을 위한 혁신이 필요하다

2017년 기준 3D 프린팅 산업의 세계시장 규모는 2019년까지 약 158억불 수준으로 고성장할 전망이다. 이에 따라 우리 정부는 ‘2019년 3D 프린팅 글로벌 선도국가 도약’이라는 비전을 구현하기 위해 2017년부터 2019년까지 추진할 4대 추진전략과 12대 정책과제로 구성된 ‘3D 프린팅 산업 진흥 기본계획’을 내놓은 상태다. 그러나 아직 국내 3D 프린팅 시장은 더디게 성장하고 있다. 전세계 3D 프린팅 시장의 38%는 미국 차지고 우리는 4% 수준에 머물러 있다. 컨퍼런스 연사로 나선 한국기계연구원 이창우 단장은 “3D 프린팅이 시장으로 못 가는 이유는 경제적인 이유 때문이다”라며 “새로운 제품 혁신이 일어나지 않으면 산업으로 들어가기 어렵다”고 지적했다.

제조업 혁명의 주체라 여겨지던 3D 프린팅이지만, 혁명을 이루기 이전에 혁신이 선행돼야 한다는 것이다.

현재 3D 프린팅 산업은 과도기를 겪고 있다. 인쇄할 수 있는 크기에 한계가 있고, 소재도 다양하지 않다. 보통은 플라스틱이 쓰이기 때문에 쓸 수 있는 분야가 한정적이다. 따라서 3D 프린팅 기술을 뒷받침해줄 소프트웨어, 서비스 개발은 물론 다양한 소재의 혁신 등이 필요하다. 3D프린팅연구조합 강민철 박사는 “현재 기술 수준은 기존에 있던 소재를 가공하는 것에 불과하나 곧 차세대 소재가 주목받게 될 것”이라며 맞춤형 소재, 스마트 소재, 탄소 섬유 등의 융복합 소재가 시장을 지배하게 될 것이라고 전망했다.

그래서 3D 프린터, 무엇에 쓰는 물건인고?

그렇다면 지금 당장 3D 프린팅을 접목시킬 수 있는 분야는 무엇일까. 현재 활용도가 높고 시장 가능성이 유망한 것은 바이오·덴탈 분야다. 인텔리코리아 박승훈 대표는 “2021년이면 3D 프린팅 시장 41%를 바이오·덴탈 분야가 점유하게 될 것”이라고 말했다. 이는 바이오·덴탈 분야가 3D 프린팅에서 지속적으로 강조되고 있는 ‘소량 생산’에 유리하기 때문이다.

인공장기 또는 개인의 인체에 적합한 기구 등을 만든다고 가정해보자. 내 잇몸과 치열이 같은 사람이 세상에 또 있을까? 인공장기나 인체에 맞는 기구는 단 한 명의 환자를 위해 만들어야 한다. 지금까지 치기공사가 수작업으로 제작해오던 것을 3D 프린터는 더 손쉽게 제작한다. 치과용 기구 외에도 인공장기는 물론 혈관까지 3D로 분석해 3D 프린터로 바로 만들 수 있다.

박승훈 대표는 “항공기, 자동차 등에 쓰이는 부품에도 3D 프린팅을 접목시키면 4억을 절감할 수 있다”면서 “주택 건설 시에도 평균 건축 자재 비용의 60%를 절감 할 수 있다”고 말했다.

한편 3D 프린팅이 꼭 시장성 있는 분야에만 쓰일 수 있는 것은 아니다. 장애인 전용 화장실 손잡이의 경우 수요가 많지 않아 판매처를 구하기 쉽지 않다. 금형으로 만들려면 대량생산이 가능해야 하기 때문이다. 하지만 장애인에게는 필요한 제품이다. 이렇듯 꼭 필요하지만 수요가 적어 주문제작이 어려웠던 제품을 3D 프린팅으로 제조해 장애인 시설에 설치할 수도 있다. 대량생산으로 해결하기 어려웠던 ‘빈틈’을 3D 프린터가 메워줄 수 있는 것이다.

3D를 넘어선 4D···‘데이터’도 중요해

현재의 3D 프린팅 활용을 넘어선 제안도 있었다. ‘국내 의료분야 3D 프린팅 활용 사례와 앞으로의 과제’를 주제로 발표한 제주대학교 최경현 교수는 ‘하트 온 어 칩’을 혁신의 예시로 들었다. ‘하트 온 어 칩’은 현재 일본에서 연구 중인 내용 중 하나로, 이식 수술을 할 때 심장 안에 센서를 심어 심장의 재생 능력이나 현재 상태 등을 인지할 수 있도록 하는 것이다.

최경현 교수는 “지금까지는 3D 구조에 대해서 말했는데 이는 피규어 만드는 수준이다. 여기서 끝나서는 안 되고 ‘움직여야’ 한다”고 말했다. 4D 기술에 3D 프린팅과 전자 기술 등을 조합하면 바이오 시장은 아주 다른 측면의 이야기로 전환된다는 것이다. 그는 “누가 먼저 할 것이냐가 굉장히 중요하다. 젊은 분들이 연구하면 좋을 분야다”라고 말했다.

또 3D 프린팅은 4차 산업혁명에서 강조되는 또 다른 분야 ‘빅데이터’와도 결합될 수 있다. 이병극 캐리마 대표는 “‘빅데이터’가 3D 프린팅 산업에서 가장 중요한 꼭지점이다”라고 강조했다.

최근 아디다스는 3D 프린팅 기술로 밑창을 만들었다. 사람마다 체형과 걸음걸이가 다르기 때문에 신발이 닳는 부분도 제각기 다르다. 개개인에 맞춘 형태로 밑창의 구조를 변형시켜서 제작하면 각자 꼭 맞고 내구성 좋은 신발을 신을 수 있게 된다. 이는 기존 금형 방식의 대량생산에서는 불가능한 것이었다.

이병극 대표는 “여러 기계를 두고 생산하면 (3D 프린터를) 충분히 대량생산에도 가용할 수 있다”면서 “얼마나 빨리 필요한 것을 잘 만들어내느냐가 핵심”이라고 짚었다.

행사를 주최한 정보통신산업진흥원의 이종근 3D프린팅산업진흥팀 선임은 “3D 프린팅 산업은 다양한 분야에 접목 가능하고 기존 대량생산으로는 어려웠던 것들이 가능하다는 데 의의가 있다”면서 “앞으로 중요한 산업 기반이 될 가능성이 충분하기 때문에 사회 전반에 3D 프린터가 널리 활용되길 바란다”라고 말했다.