SPECIAL FEATURE II              
3D프린터, 우리 삶 속에 어디까지 왔는가

세라믹 3D프린터의 종류와 제작과정
글. 김성윤 3DCLAY 대표

3D 프린팅, 생활에 들어오다
2015년은 ‘3D 프린터의 해’라고 칭해도 될 만큼 전세계가 새로운 기술에 대해 뜨거운 마그마처럼 열광했다. 2013년 버락 오바마 미국 대통령은 연두 국정 연설에서 “거의 모든 제품의 제작 방식을 혁신할 잠재력을 가졌다”며 3D프린터에 대한 예찬론을 펼쳤다. 동시에 이와 관련된 산업이 급부상하기 시작하고, 이와 맞물려 인터넷 기반의 온라인 커뮤니티의 ‘공유문화’를 바탕으로 디지털 기기와 다양한 도구를 사용하여 창의적인 만들기를 실천하는 메이커Maker들이 출현하고 그들의 오프라인 거점인 메이커스페이스Makerspace가 활성화되었다. 수많은 디지털 도구 중 가장 접근성이 좋은 3D프린터는 빠르게 ‘보급화’되었다. 또한 같은 해 뉴욕의 베이 지역Bay Area에서는 <메이커페어Makerfair>가 열렸다. ‘미니 온실 만들기’, ‘덕트 테이프로 드레스 만들기’와 같은 일상적인 아이템부터 ‘간단한 로봇 만들기’, ‘오픈 소스 전자 설계 자동화 소프트웨어 시작하기’등 테크놀로지 기반의 아이템까지 범주를 구분하기가 어려울 정도로 다양한 주제로 사람들이 모여서 선보이고, 이야기하고, 아이디어를 나누고, 함께 즐기는 하나의 ‘문화’로 정착하는 계기가 되었다.

우리나라에서는 2015년 청주공예비엔날레의 기획전 -잇고 또 더하라The Making Process-이 ‘섹션 3-확장Expansion’에서 국내외의 공예와 테크놀로지의 결합 사례를 소개했다. 그리고 공예트렌트페어의 <손에 담긴 미래>전에서는 국내 작가들 중 9명이 3D프린팅 관련 작품을 소개했다. 미래의 산업 기반을 뒤흔들 신기술 앞에 비판적인 우려와 함께 낙관적인 기대와 희망이 가득한 한 해였다. 2020년, 그 후로 5년이 흘렀다. 자율주행 자동차가 도로를 달리고 있고, 매년 새로운 스마트폰과 웨어러블 기기들이 쏟아지고 있는 가운데 3D프린터 산업은 4차 산업혁명의 선두를 달릴 것만 같았던 기대와는 달리 예상했던 것보다는 널리 보급되거나 대중화되지 않았다. 실생활에서 그 변화를 체감할만큼은 아니라는 것이다. 즉, 다시 말해서 3D프린터는 장인이 오랫동안 심혈을 기울여 만든 수공품을 대신하여 버튼만 누르면 완성품이 제작되어 나올 것 같은 마법의 도구는 아니라는 것이다. 파급력을 가지고 대 화되지 않은 근본적인 이유에는 기술적인 한계가 존재하지만, 그보다는 이제는 3D프린터에 대해 좀 더 관심있게 알아가야 하고 또한 바라보는 태도를 달리해야 한다고 본다. 전체 과정보다도 중간 과정에 활용할 수 있는 잠재적 가치를 보고 접근한다면 그동안 인간이 만들어 낼 수 없었던 기하학적, 기계적 공예품을 생산해 낼 수 있다는 막연한 낙관론적 입장과 3D프린터와 같은 디지털 기기가 장인 혹은 사람을 대신하지 않을까하는 우려 또한 잠재울 수 있을 것이다. 이제는 보다 현실적인 대안을 탐 구함으로써 많은 과정에서 3D프린터를 하나의 도구로 활용할 때다.

이어지는 글에서는 많은 3D프린터 중에 출력방식에 따른 세라믹 3D프린터의 종류와 특징에 대해 알아보고, 공정과정에 따라 3D프린터 활용도와 제작과정의 차이점을 살펴보기로 한다.

출력 방식에 따른 세라믹 3D 프린터 분류
1. FDM(코일링) 방식
FDM(Fused deposition modeling)은 기구부에 열을 가해서 가는 필라멘트를 녹여 한층씩 적층하여 출력하는 방식을 말한다. 여기서 소재가 되는 필라멘트는 시중에서 가장 많이 쓰고 있는 PLA(Polylactic Acid) 혹은 ABS(Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene)가 일반적이나, 그 소재는 나일론, 카본, 나무, 금속, 유리 등 매우 다양하게 쓰이고 있다. 도자3D프린터의 경우, 기구부 중 익스트 루더(Extruder)쪽에 필라멘트 대신 흙을 밀어넣어 고르게 나오게 만든 뒤 한층한층 코일링하는 방식이 있다. 일반적인 3D 프린터에서 기구부만 변경하여 개조하기 쉬우며 작동원리가 같기 때문에 조작 역시 편리하다. 하지만 여전히 하나의 유닛을 생산하는데 있어서 전통적인 방식에 비해 여전히 시간이 오래 걸리며, 적층으로 인한 결이 보이는 형태는 단점으로 꼽힌다.
2. SLS(분말) 방식
SLA(Stereo Lithography Apparatus)는 파우더 재료를 고압, 고온의 레이저로 소결하는 방식을 말한다. 세라믹 파우더를 사용하여 출력은 가능하지만, 출력한 표면이 매끄럽지 않은것이 단점이다. 더불어 대중화가 많이 진행된 FDM 방식에 비해 장비와 재료의 가격이 개인이 접근하기에는 아직 어렵다.

3. SLA(액상) 방식
SLA(Stereo Lithography Apparatus)는 FDM방식에 비해 속도가 빠르고 정밀도가 우수해 금형을 이용한 기계나 자동차 산업 및 의료, 덴탈, 주얼리 등 넓은 분야에서 사용되고 있으며, 액상 형태로 된 에폭시 계열의 광경화성 수지가 들어있는 수조(Vat)에 UV레이저를 조사하여 모델의 단면을 경화하여 적층하는 출력 방식이다.
현재는 SLA 혹은 DLP 방식으로 FDM방식과 더불어 대중화가 진행되고 있는 중이다. 세라믹 레진은 국내 수급이 어려우며, 모두 해외에서 수입해야하는 실정이다. 출력하는 크기의 제한과 재료 수급의 어려움이 있지만, 전통적인 방식으로는 얻어내기 어려운 형상을 제작할 수 있 는 장점이 있어 많은 발전 가능성이 보인다.

미국의 Nervous System사는 3D프린터 회사인 Formlabs사와 협업을 통해 세라믹 주얼리 제품을 출시한다. 심해의 생명체들에 대한 디자인 연구 끝에 탄생한 Porifera 컬렉션 라인에 추가하였다. 앞서 세라믹 3D프린터의 출력 방식으로 구분을 지어 언급하였는데, 이러한 방식을 통해 전체 공정과 정Full process을 모두 3D프린터에 기반을 두고 만드는 과정과 부분 공정과정Hybrid process 속에 3D프린터를 사용하여 작업의 효율성을 높이는 과정으로 나누어 생각해 볼 수 있다.

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