3D 프린터 열풍, 어떻게 인쇄하나?

[미디어잇 차주경 기자] 3D 프린터 시장이 급격히 성장하고 있다. 해외에서는 십수 년 전부터 3D 프린터가 산업계에 영향을 미치기 시작했고, 국내에서도 오픈소스 3D 프린터 제조사들이 속속 등장하고 있다. 최근에는 정부와 산업계가 힘을 모아 한국3D프린팅협회를 발족하고 3D 프린터 관련 인력 1000만 명 양성 계획을 발표하기도 했다.

 

3D 프린터는 피사체를 입체적으로 만들어낸다. 3D 프린터는 인쇄 방식 혹은 재료에 따라 FDM, SLS, DLP 3가지 종류로 나뉜다.

 

FDM(Fused Deposition Modeling) 방식

 

현재 가장 널리 쓰이는 3D 프린팅 방식은 FDM이다. FDM은 특허가 만료된 오픈소스 상태로 누구나 이 기술을 활용해 3D 프린터를 만들 수 있다. 인쇄 방식도 간단하다. 프린팅 재료에 열을 가한 후 노즐을 통해 분사, 층 단위로 쌓아 인쇄하는 것. 인쇄 특성상 재료(필라멘트)로 대부분 가열 시 녹는 열가소성 수지가 쓰인다.

 

▲FDM 방식 3D 프린터 , 로킷 에디슨 시리즈(사진=로킷)

 

FDM 방식 3D 프린터는 구조가 단순해 주로 개인용, 가정용으로 쓰인다. 가격대도 저렴하고 프린터 본체 크기도 작다. 다만, 층 단위로 쌓아 인쇄하는 적층형이다보니 인쇄물에 가로 방향 무늬가 생기며 인쇄 속도도 느리다. 초기 FDM 방식 3D 프린터는 한 번에 한 가지 색상의 재료로만 인쇄할 수 있었지만, 최근에는 3~4가지 필라멘트를 사용하는 제품도 출시된 상태다.

 

SLS(Selective Laser Sintering) 방식

 

SLS 방식은 분말로 된 재료에 레이저를 쏴 응고시켜 3D 이미지를 인쇄하는 방식이다. SLS 방식 3D 프린팅의 장점은 수지 외에 금속, 석고, 세라믹 등 다양한 재료를 사용할 수 있다는 점이다. 인쇄물 품질 자체도 FDM 결과물에 비해 더 정밀하다.

 

▲SLS 방식 3D 프린터 대명사, 3D시스템즈의 ProXTM (사진=3D시스템즈)

 

하지만, SLS 방식은 FDM 방식에 비해 구조가 복잡하다. 재료에 따라 레이저 출력이나 조사 방향등을 면밀히 설정해야 하기 때문이다. 그만큼 SLS 3D 프린터는 가격이 높아 가정용보다는 중대규모 사무실, 전문 인쇄 용도에 어울린다.

 

SLS 방식의 변종으로 3DP(3 Dimension Printing)로 불리우는 인쇄 방식도 있는데, 이는 레이저가 아니라 접착제를 분사해 분말 재료를 경화하는 방식이다. 3DP 방식 3D 프린팅의 특징은 분말 재료와 접착제에 안료를 추가해 인쇄물에 컬러를 입힐 수 있다는 점이다.

 

DLP(Digital Light Processing) 방식

 

DLP 방식은 빛을 쐬면 굳는 액체 광경화성 수지를 인쇄재료로 사용한다. 수조에 담긴 액체 광경화성 수지에 빔 프로젝터로 UV 빛을 조사해 3D 인쇄물을 만드는 것이 DLP 방식이다. DLP 방식 3D 프린팅의 장점은 높은 정밀도다. 빛을 쏴 수지를 굳히는 방식이기 때문에 작업 속도도 빠르고 인쇄물 표면도 한결 매끄럽다.

 

▲DLP 방식 3D 프린터, Kudo3D 타이탄 (사진=Kudo3D)

 

다만, 광경화성 수지의 가격이 매우 비싸며 인쇄물 크기가 제한된다는 단점도 지녔다. DLP 방식은 SLA(Stereolithography) 방식과 유사한데, DLP는 빔 프로젝트를 사용한 UV 광을, SLA 방식은 레이저 광을 인쇄할 때 사용한다. 기본적인 동작 원리는 두 방식이 유사하다.

 

그 밖에 FDM과 DLP 방식을 결합한 폴리젯(FDM 방식처럼 노즐을 통해 재료를 분사한 후 UV광으로 경화시켜 인쇄) 방식, 인쇄물을 시트 단위로 잘게 쪼개 재료를 천천히 쌓아올려가는 박막 적층 방식 등 다양한 3D 인쇄 기술이 시장에 선보였다. 기술이 발달하고 프린팅 재료도 다양해짐에 따라, 향후 더욱 효율적이고 빠른 3D 인쇄 기술이 등장할 것으로 보인다.

 

차주경 기자 reinerre@it.co.kr