“3D프린터는 세상의 거의 모든 제조방식에 혁명을 가져올 겁니다.” 
미국 대통령 버락 오바마는 2013년 시정연설에서 이렇게 말했어요. 그로부터 6~7년이 지난 지금, 3D프린팅 기술은 사람만 빼고는 세상의 모든 것들을 출력할 수 있다고 할 만큼 놀랍게 발전했지요. 

컴퓨터로 사용법만 익히면 집에서도 누구나 원하는 제품을 3D프린터로 찍어낼 수 있게 된 세상이에요. 그뿐인가요? 산업 곳곳에 3D프린터가 자리 잡으면서, 저렴한 가격에 다품종 소량생산이 가능한 시대가 됐어요. 오바마 대통령이 말했던 제조 혁명이 바로 지금 세계 전역에서 펼쳐지고 있는 거예요. 

그런데 3D프린터에 대해 말은 많이 들어 봤어도, 3D프린터가 정확히 무엇인지, 어떻게 구동되는지, 어디에서 어떻게 쓰이는지를 제대로 아는 친구들은 많지 않을 거예요. 

그래서 오늘은 ‘현대판 도깨비 방망이’ 3D프린터의 모든 것을 알려드리려고 해요. 머릿속 아이디어를 현실로 만들어주는 3D프린터와 3D프린팅 기술이 우리 삶을 어떻게 바꿔갈지 함께 상상해 봐요~! 

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3D 프린터가 세상을 바꿔요! 

3D프린터가 집을 출력한다고?! 

튼튼하고 안전해야 하는 집을 3D프린터로 만들 수 있다는 사실, 알고 있나요? 왠지 투박하고 밋밋할 것만 같지만, 실제로 보면 예쁘고 현대적인 디자인을 자랑하고 있어요. 

지난 2018년 프랑스 낭트대학교 기술진이 3D프린터로 만든 집에 세계 최초로 일가족 5명이 입주했어요. 방 4개에 욕실 하나가 있는 어엿한 단독주택이 이틀 만에 뚝딱 완성됐죠. 

3D프린터의 로봇 팔이 치약을 짜듯 콘크리트 혼합물을 짜내어 층층이 쌓는 식으로 벽체를 세워가요. 벽을 다 세운 다음 지붕과 창은 예전과 같은 방식으로 달았어요. 이렇게 지었더니 일반적인 건축에 비해 걸리는 시간이 절반이나 줄었고, 비용도 20%를 절감했어요. 

이 때문에 최근 3D프린팅은 공공주택 건설에 적극 도입되고 있답니다. 그 예로 미국 로봇회사‘ICON’과 시민단체가 손잡고 빈곤층을 위해 짓고 있는 3D프린팅 집이 있어요. 예쁘고 아늑하면서 굉장히 튼튼하대요! 

3D프린팅 자동차, 더 빠르고 더 가볍고 더 싸고! 

자동차 업계도 3D프린팅을 적극 도입하고 있어요. 3D프린터로 부품의 시제품을 손쉽게 만들어 오류를 빨리 수정할 수 있으니 시간과 비용을 획기적으로 절약할 수 있어요. 

거기에 3D프린터로 만드는 부품은 단단하면서도 가벼워 무게를 줄일 수 있으니 연비도 높아지죠. 부품이 단종되더라도 설계도만 있으면 언제든 3D프린터로 출력할 수 있고, 부품를 소량 생산할 수 있어 적은 비용으로 자동차를 손님의 취향대로 꾸밀 수 있어요. 

이탈리아 전기차 회사 XEV의 초소형 2인승 전기차 ‘요요(YOYO)’를 볼까요? 유리, 배터리, 전기모터, 타이어를 빼고는 모든 부품을 3D프린터로 만들었어요. 일반 차 부품이 2천 개가 넘는 데 반해 요요의 부품은 57개뿐이고, 나일론 소재인 ‘폴리아미드’로 만들어 차 한 대의 무게가 450kg밖에 안 됩니다. 

거기에 귀여운 디자인과 저렴한 가격까지! 요요는 올해부터 제주도에서 생산될 예정이이에요. 도로를 달리는 초깜찍 귀염둥이 자동차를 머지않아 볼 수 있겠죠? 

미국 다이버전트 마이크로팩토리스사는 세계 최초로 슈퍼카를 3D프린터로 만들었어요. ‘블레이드(Blade)’라는 이름의 차인데요. 탄소섬유와 알루미늄으로 자동차의 뼈대인 섀시를 만들어 90%나 가볍다고 해요. 무게가 가볍다 보니 정지 상태에서 2초 만에 100km/h의 속도로 달릴 수 있대요. 

미국 로컬모터스는 작은 공장에 오로지 3D프린터만 들여놓은 ‘마이크로 팩토리’를 세웠어요. 거기서 12인승 자율주행 전기버스인 ‘올리(Olli)’를 만들어냈죠. 최대 8명까지 태울 수 있고 최대 속력은 40km/h예요. IBM의 인공지능 ‘왓슨’을 탑재해 자동차 스스로 운전하며 승객과 대화도 할 수 있답니다. 

우리 몸도 3D프린터가 만든다?! 

최근 가장 빠르게 발전하고 있는 3D프린팅 분야가 생체(Bio) 부문이에요. 3D프린터로 뼈, 각막, 간, 혈관 같은 인공 장기를 만들어내고 있죠. 구강암 환자의 턱뼈를 재건하는 데 3D프린터로 만든 인공 뼈가 성공적으로 쓰였고, 인공 각막과 심장조직 이식은 동물실험도 무사통과했답니다. 

지난해 이스라엘 과학자들이 살아있는 인공 심장을 만드는 데 성공했어요. 어른 손톱만 한 크기의 이 심장은 세포와 혈관은 물론이고 심실, 심방까지 갖춘 미니 심장이에요. 3D프린터에 살아있는 세포로 만든 바이오 잉크를 원료로 만들었다고 해요. 하지만 심장 세포가 수축은 하지만 펌프질은 하지 못해, 인간에게 이식하기까지는 아직 시간이 필요해요. 

우리나라에서는 상처 부위에 3D프린터로 만든 인공 피부를 붙여 치료하는 연구가 임상시험에 들어갔어요. 인공 피부는 한자의 줄기세포와 세포조직의 재생을 돕는 물질을 결합한 바이오 잉크로 만듭니다. 심장근육을 대체하는 심장 패치, 아픈 망막을 치료하는 망막시트도 함께 개발 중이에요. 

인공 난소 연구도 한창입니다. 미국 연구진은 미성숙 난자 세포를 젤라틴과 하이드로겔로 만든 지지체에 넣고 배양해 인공 난소를 만들고, 이를 암컷 쥐에 이식했어요. 수컷 쥐와 교배 후 암컷 쥐는 건강한 새끼들을 낳았죠. 

인공 뼈 이식은 상당히 보편화돼 있어요. 최근 국내 연구진은 뼈암 환자에게 가로 30cm, 세로 17cm로 환자의 가슴 부위를 다 덮을 수 있는 크기의 인공 가슴뼈를 이식하는 데 성공했어요. 

미국은 지난해 8살 환자의 갈비뼈 연골조직을 3D프린터로 만들어, 환자의 귀 복원 수술에 사용했고요. 이밖에 인공 망막, 인공 각막, 항균치아, 의료용 임플란트 등도 실제로 쓰이거나 활발히 연구되고 있어요. 

신체를 프린터로 인쇄하는 건 영화에서나 볼 수 있는 일인 줄만 알았는데, 이미 현실로 이루어지고 있다니! 3D프린터의 발전된 기술은 이미 우리 상상을 넘어서고 있네요. 

음식도 프린트해서 먹는 세상! 

인간이 불을 발견하면서 음식문화가 폭발적으로 발전했어요. 그런데 최첨단 과학기술의 시대인 21세기에는 3D프린터가 음식문화를 획기적으로 바꾸어놓고 있습니다. 사람이 직접 조리하지 않아도 3D프린터가 척척 음식을 찍어내게 됐기 때문이에요. 

3D프린팅 음식은 특히 유럽에서 환영받고 있습니다. 네덜란드는 3D푸드프린팅 문화가 매우 발전한 나라인데요. 미쉐린 가이드에도 실린 유명 레스토랑에서는 가니시를 3D프린터로 출력해 제공하고 있어요. 

간단한 쿠키나 초콜릿 정도를 만들 수 있었던 10여 년 전과는 달리, 이제는 3D프린터로 쿠키, 햄버거, 피자, 빵, 파스타, 치킨 너겟, 콩으로 만든 소고기‘맛’ 스테이크까지 못 만드는 음식이 없을 정도예요. 

거기다 부족한 영양소를 추가하거나 알레르기가 있는 식재료를 안 쓰고 이가 약한 사람들을 위해 씹기 부드럽게 만드는 식으로 개인 맞춤식 음식을 만들 수 있어, 노약자와 환자에게 유용하게 쓰인다고 해요. 

우주 식량을 3D프린터로 만들기 위한 연구도 활발히 이루어지고 있답니다. 지난해 9월에는 이스라엘 기업이 국제우주정거장에서 소고기 배양육을 성공적으로 만들어냈어요. 소의 근섬유세포에 성장인자가 들어 있는 바이오잉크를 넣어 고기가 자라게 하는 거죠. 

지구에서는 중력이 있어서 재료를 층층이 쌓는 식으로 출력하지만, 우주에는 중력이 없어 자기력을 이용해요, 자기력은 사방에서 작용하기 때문에 해면 스펀지가 물을 먹으면 사방으로 부피가 커지듯 배양육도 빠르게 자라요. 기술이 조금 더 발전하면 머지않아 우주인들도 3D프린터로 만든 진짜 고기 스테이크를 먹을 수 있겠죠? 

3D프린팅, 핵심은 재료다! 

3D프린터 기술의 발전으로 생산 시스템이 이전과 완전히 달라질 거예요. 이전 시스템에서는 물건 가격을 낮추기 위해 같은 물건을 대량으로 만들어야 했어요. 하지만 3D프린터는 값싼 재료와 적은 비용으로 맞춤형 소량 생산을 가능케 해, 생산 환경에 큰 변화가 일어날 수밖에 없죠. 

또한 3D프린팅 기술은 앞으로 생산자와 소비자의 경계를 허물어갈 것으로 보여요. 3D프린터만 있으면 음식도 직접 만들어 먹고 옷이나 가구, 하물며 집까지 직접 만들 수 있으니 말이에요. 

하지만 아직 해결해야 할 숙제가 많아요. 무엇보다 3D프린터의 정밀도를 높이고 출력물의 완성도를 높이는 것이 시급합니다. 이를 위해서는 재료의 품질을 높이고 다양한 소재를 재료로 개발하는 것이 중요해요. 3D프린터의 성능은 좋아지는데 재료는 그만큼 발전하지 못하고 있거든요. 

3D프린터에 쓰이는 재료로 플라스틱이 대표적이에요. 최근에는 금속을 사용하는 경우도 많은데, 플라스틱이나 금속을 가루로 만들어 단순 재가공하는 수준에서 크게 벗어나지 못하고 있어요. 우리나라는 이마저도 대부분 수입해 쓰는 실정이고요. 

이런 점에서 우리 기업이 금속과 세라믹을 혼합한 신소재를 개발한 것은 상당히 주목할 만한 일입니다. 리프로텍은 금속세라믹 신소재와 이 재료로 상품을 만들 수 있는 3D프린터를 개발해, 금속의 단단함에 세라믹의 매끄러움이 더해진 상품을 만들어냈어요. 

플라스틱, 금속, 포토폴리머, 식품 소재, 바이오 소재, 복합 소재 등 3D프린터 소재가 얼마나 발전하는가에 3D프린터의 미래가 걸려 있다고 해도 과언이 아니에요. 그러니 3D프린팅에 관심이 있는 친구들은 소재 분야도 흥미를 갖고 탐구해 보는 것도 좋겠죠? 

3D프린터가 직업 세계를 바꿔요! 
3D프린터 기술이 발전하면서 어떤 직업은 새로 생기기도 하고, 어떤 직업은 사라지기도 합니다. 3D프린터가 미래 직업 세계를 어떻게 바꾸게 될지 궁금한데요. 3D프린터 발달로 부상하는 직업과 위기를 맞는 직업을 안다면 미래 나의 직업을 선택할 때 큰 도움이 되겠죠? 

3D프린터 전문가 되려면 뭘 전공하지? 

설계, 모델링엔 기계공학과가 딱! 
기계공학은 이런 전공이야! 
3D프린팅 기술은 건축, 의료, 식품, 재료 등 다양한 분야와 융합해 발전해 가고 있어요. 따라서 3D프린터 전문가가 되려면 다방면의 지식을 갖추는 것이 중요해요. 하지만 기본은 공학에서 출발하므로 ‘기계공학과’가 잘 맞을 수 있습니다. 

3D프린터를 설계하거나 모델링하고 싶다면 설계에 쓰는 다양한 컴퓨터 프로그램과 모델링 방법 등을 미리 알아보는 것도 좋아요. 대표적인 프로그램으로 블랜더, 스케치업, 카티아, 솔리드웍스 등이 있습니다. 3D프린터 자체를 개발하고 싶은 친구들은 기계공학과에 관심을 가져 보세요! 

기계공학과 진로가 궁금해! 
자동차, 조선 같은 전통적인 산업에서 정보통신, 로봇, 바이오 같은 첨단 산업에 이르기까지 산업의 중추를 책임지는 것이 기계공학입니다. 거기에 3D프린팅 기술이 발전하면서 기계공학의 응용 범위가 더욱 넓어졌지요. 

기계공학과 3D프린팅 기술을 접목하면 생산 설비를 빠른 시간에 보다 저렴하고 이용하기 쉽게 만들 수 있어요. 3D프린팅이 발전하면서 이 분야에서도 1인 창업이 확대될 것으로 보입니다. 따라서 설계와 모델링의 또 다른 축인 ‘디자인’ 분야의 감각도 키워가는 것이 좋아요. 

뭘 잘하면 좋을까? 
기계공학과에 진학하려면 수학, 물리, 화학을 잘해야 합니다. 기계가 어떻게 작동하고 어떤 변수가 있을지를 수학으로 계산하고 예측합니다. 물체가 움직이는 원리를 배우는 물리, 물체의 성질을 배우는 화학이 기본 과목입니다. 거기에 상상력이 더해졌을 때 인간에게 이롭고 편리한 기계를 만들 수 있답니다. 

3D프린터 소재 개발은 재료공학과에서! 
3D프린팅 기술에서 핵심이 ‘소재’라고 했던 것, 기억하세요? 3D프린터 발전을 이끄는 소재에 관심이 있다면 재료공학과를 눈 여겨 보세요. 재료공학과에서는 재료의 성질과 구조, 관계를 배우고 재료들을 융합해 새로운 소재를 만들어냅니다. 

3D프린터 소재 분야는 그 중요성만큼 발전가능성도 매우 높으니, 전망도 매우 밝다고 할 수 있지요. 또한 소재는 3D프린팅 분야뿐 아니라 스마트폰, 디스플레이 등 첨단기술이 적용되는 산업 전 분야의 핵심입니다. 따라서 물체의 특성을 연구하고 새로운 쓰임을 발견해 내는 데 흥미가 있다면 재료공학과를 전공 후 다양한 기술 현장에서 능력을 펼칠 수 있습니다. 

재료공학과를 준비하려면 수학, 물리, 화학, 생물 등 과학 과목 공부를 열심히 해야 합니다. 거기에 세계적인 흐름을 따라가려면 영어 실력도 기르는 것이 좋습니다. 거기에 일상에서 접하는 여러 제품들의 구성 요소를 알아보고 더 좋은 소재를 생각해 보는 노력이 여러분을 재료공학에 한 발 더 가까이 가게 할 것입니다. 

건축학과에 3D프린팅이 더해지면 금상첨화! 
3D프린팅 기술이 가장 활발하게 적용될 분야 중 하나가 건축입니다. 3D프린팅으로 집을 짓거나 설계 모형을 만들려면 3차원 설계도가 필요한데, 건축 설계 분야는 건축가의 전문성을 필요로 하지요. 따라서 건축 관련 3D프린팅 기술이 발전하면 할수록 건축가가 해야 할 일은 더 많아질 것입니다. 

건축학과에서는 건축물 설계에 대해 배웁니다. 건축 설계는 공학 분야 중 창의성, 협업능력, 다양한 분야의 배경지식이 크게 요구되는 분야입니다. 따라서 수학, 과학 과목과 함께 지리, 국어, 영어 과목 등 지식을 쌓고 의사소통역량을 키울 수 있는 과목의 실력도 높여가야 합니다. 발명동아리 활동을 하며 건축에 적용할 수 있는 새로운 발명품을 만들거나 건물 모형을 직접 만들어 보는 것도 좋은 공부가 됩니다. 

무한상상실에서 3D프린터 체험하자! 

무한 상상, 3D프린터로 ‘리얼’이 된다! 

3D프린터를 체험하고 싶어도 아직은 3D프린터가 일반에 폭넓게 보급돼 있지 않아 쉽게 찾아볼 수 없다는 문제가 있는데요. 하지만 걱정마세요! 무한상상실에 가면 누구나 쉽게 3D프린터를 이용할 수 있으니까요. 

‘무한상상실’은 과학기술정보통신부, 교육부, 문화체육관광부, 산업통상자원부, 특허청, 우정사업본부 등 정부 부처가 손잡고 만든, 어린이와 청소년 학생들을 위한 창작 공간이에요. 여러분의 상상 속에만 존재하던 아이디어를 실제로 구현해볼 수 있도록 전국에 21곳의 무한상상실을 만들었어요. 

자신의 아이디어를 현실로 구현하는 사람을 ‘메이커(Maker)’라고 하는데요. 어린이, 청소년 메이커들이 창의적인 만들기를 해보고, 자신의 경험과 지식을 나누고 공유하는 메이커 운동의 공간이 바로 무한상상실이에요. 무한상상실에서는 디지털 기기와 여러 도구를 사용해 창의적인 만들기 활동을 할 수 있어요. 

대부분의 무한상상실이 3D프린터를 갖추고 있습니다. 무한상상실에서 운영하는 프로그램에 참여해 3D프린팅 과정을 배울 수 있고, 이후에는 사이트에서 장비를 예약해 자신의 머릿속 아이디어를 3D프린터로 직접 출력해볼 수 있어요. 

무한상상실이 운영하는 프로그램과 구비돼 있는 장비 등은 지역에 따라 다르고, 3D프린터를 다루려면 먼저 3D프린팅 교육을 받아야 해요. 그러니 가장 가까운 무한상상실이 어디에 있는지, 그곳에서 3D프린터를 갖추고 있는지를 알아본 다음 홈페이지를 통해 교육 신청을 미리 해두는 것이 좋아요. 

무한상상실 홈페이지는 https://www.ideaall.net/입니다. 지금은 코로나19 감염증 확산을 막기 위해 전국의 모든 무한상상실이 휴관 중이므로, 개관 후 꼭 한 번 찾아가 보기로 약속해요~! 

전국 무한상상실을 찾아라! 

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*에듀진 기사 URL: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=32932 
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