SPECIAL FEATURE

디지털 수공예, 세라믹3D프린터

이번 특집은 날마다 삶에 가까워지며 혁신적인 변화를 예견하고 있는 세라믹3D프린터를 다뤄보았습니다. 3D프린터에 대한 관심은 높아지고 있지만 시도는 미흡한 국내 도예계에 직면한 과제와 변화를 살펴보며, 새로운 기술이 어떤 역할을 할 수 있을지에 대해 고민해보고자 합니다. 3D프린터를 이용해 도자출력물을 구현하는 기술을 시작으로 3D프린터를 도구로 삼아 만든 작품과 이를 독자적인 영역을 구축중인 공예 사례들, 제작자에게 3D교육을 위한 지침을 제공할 수 있는 정보까지 폭넓게 다뤄보았습니다. 우리에게 보다 창조적인 삶에 집중할 수 있는 기회를 가져다 줄, 3D프린터의 역할을 생각해보는 기회가 되길 바랍니다.

SPECIAL FEATURE I

세라믹3D프린터를 이용한 기술 구현과 현황
글・사진. 안성만 AK세라믹센터 대표

3D Printer 기술력은 지난 몇 년 동안 첨단 IT 기술의 발전 속도만큼 빠르게 진보하고 있습니다. 플라스틱 재료로 시작된 3D Printer는 여러 분야에 걸쳐 점진적으로 개발되어 현시점에서는 거의 모든 소재가 재료로 사용될 만큼 다양해졌습니다.
그 중 흙으로 도자기를 성형 할 수 있는 세라믹 3D 프린터는 세계 각국에서 흥미롭게 개발되고 있습 니다. 세라믹 3D 프린터는 사용하는 원료의 종류에 따라 크게 두 분류로 나뉩니다. 반죽된 점토를 주 재료로 사용하는 클레이 3D 프린터와 Clay Powder를 사용하는 파우더 3D 프린터가 현재까지 개 된 세라믹 3D 프린터입니다.

클레이 3D 프린터는 압출된 점토를 노즐을 통해 한단씩 쌓아 올라가는 방식으로 출력물을 제작합니다. 파우더 3D 프린터는 프로그래밍 된 디자인을 따라 Clay Powder 위로 바인더를 뿌려 Powder를 굳히는 방식입니다. 서로 다른 제작과정의 두 종류의 3D Printer는 출력물의 형태도 크게 다릅니다.

반복적인 실험과 시행착오로 일궈낸 클레이 3D 프린터의 발전 과정
필자는 클레이 3D 프린터를 직접 개발 제작하고, 제작한 printer로 모델링한 디자인을 출력하는 과정에서 얻 은 경험과 클레이 3D 프린터를 소개하려 합니다. 초기 개발 단계에서는 흙의 물성과 프린터 장비의 문제 점 때문에 수많은 시행착오가 발생했지만, 지속적인 연구에 의해 업그레이드된 장비로 이전에는 불가능했던 형 태를 제작할 만큼 기술력을 향상시켰습니다. 클레이 3D 프린터는 흙 고유의 물성 때문에 숙련된 도예가도 구현 하기 어려웠던 형상을 제작할 수 있습니다.
클레이 3D 프린터의 사용자가 많아질수록 새로운 질감 과 다양한 형태의 도자기들을 감상하거나 사용해 볼 수 있는 기회가 많아질 것으로 예상합니다. 개발 초기 클레이 3D 프린터는 피스톤 안에 흙을 채운 후, 피스톤 안의 흙을 공기 압력으로 밀어내는 방식으로 형태를 출력했습니다. 그러다보니 출력에 필요하지 않은 구간을 지날 때에도 계속 밀려나오는 점토 때문에 디자인한 실제 출력물은 모델링보다 일반적인 실린더에 가까운 형태로 만들어졌습니다. 이러한 애로를 해결하기 위해 익스트루더 원료가 압출로 나오는 부분 에 스텝모터 구동축과 함께 특정한 각도 또는 단계로 회전하는 모터를 연결하여 흙의 배출 속도와 양을 조 절할 수 있게 했습니다.
디자인한 모델링을 설계대로 구현하기 위한 노력은 흙의 압출을 제어하는 시스템을 개발한 계기가 되었습니다. 현재 사용하는 클레이 3D 프린터는 프로그래밍에 의해 흙의 압출 양과 속도를 조절하여 복잡하고 정교한 구조 물을 만들어내는데 무리가 없습니다. 클레이 3D 프린터에 사용되는 흙의 되거나 진 정도에 따라 프로그램 세팅 값을 조절하면 도자 출력물의 완성도는 한층 더 높아집니다. 개발을 거치며 클레이 3D 프린터로 출력한 도자기의 완성도 발전을 눈으로 확인할 때마다 ‘클레이 3D 프린터의 끝은 어디일지’ 궁금해집니다.

세라믹 3D 프린터의 성공적 적용 사례 휴미코타 도자 가습기
최근 카이스트 KAIST 산업디자인학과 ID+IM 배상민 교수의 연구실에서 디자인한 ‘휴미코타 도자 가습기’의 시제품을 AK 세라믹 센터의 클레이 3D 프린터로 제작하였는데, 매우 성공적인 결과물을 낳았습니다. ‘휴미코타 도자 가습기’는 제품 내부의 실린더 탱크는 물을 저장하고 있다가 시간이 지나면서 도자기에 스며든 물이 자연적으로 서서히 증발하는 방식의 제품입니다. 실린더 안에서의 수분 증발효과를 높이 기 위해 위로 바람을 공급하는 장치가 추가 되었습니다. 모래 성분이 섞인 옹기토를 사용했으며, 도자 기 표면으로 수분이 스미는 속도를 맞추기 위해 1200도에 무유로 번조했습니다.
내부공간과 외부 벽이 연결된 복잡한 구조를 한 이 제품은 3년 전 IDEA 2017(International Design Excellence Awards)에서 은상을 수상 했습니다만, 실제 도자기로 구현하기 어렵다는 이유로 오랜 시간동안 아이디어만 갖고있었습니다. 디자인에 대한 컨설팅을 한 후 최근 개발을 마친 클레이 3D 프린터로 출력에 도전을 하면서 옹기토의 수분량과 압출량, 성형 속도 등의 정확한 데이터 베이스를 만들기 위해 노력했고, 몇 번의 실패를 통해 성공할 수 있었습니다. 필자는 이 경험을 통해 현재의 기술력이나 노하우로 만들기 어려운 불가능의 영역일지라도, 지속적인 연구를 거친다면 얼마든지 가능의 영역으로 변화 할 수 있다는 확신을 얻었습니다.

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<본 사이트에는 일부 내용이 생략되었습니다. 자세한 내용은 월간도예 2020년 11월호를 참조바랍니다. 정기구독하시면 지난호보기에서 PDF를 다운로드 하실 수 있습니다.>