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브런치북 4차산업혁명시대 유망직업 1 21화

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by sunb Sep 06. 2023

집도 출력하는 3D 프린터

Chapter 2. 4차산업혁명 시대 뜨는 직업

“집은 짓는 게 아니라 출력하는 것”

3D프린트는 컴퓨터 디자인 프로그램으로 만든 3차원 도면을 통해 실물의 입체 모양 그대로 찍어내는 것을 말한다. ‘3D’란 영어 ‘3차원(Three dimensions 또는 Three dimensional)’의 줄임말이다. 입체영상(Stereoscopy)을 말하기도 한다.

파일이 전송되면 잉크를 종이 표면에 분사하여 이미지(활자나 그림)를 인쇄하는 2D 프린트와 원리는 같다. 그러나 2D 프린트는 앞뒤(x축)와 좌우(y축)로만 운동하여 만들어내는 평면인쇄이다. 하지만 3D 프린트는 여기에 상하(z축) 운동을 더하여 입력한 3D 도면을 바탕으로 입체 물품을 만들어낸다.

설계도만 있으면 플라스틱은 물론 고무·금속·세라믹 등 여러 가지 소재를 가지고 어떤 제품이든 빠른 시간 안에 실물로 만들 수 있다. 처음엔 산업용 샘플을 찍어내는 데 불과했다. 그러나 지금은 시계·신발·휴대전화 케이스·자동차 부속품은 물론 주택과 자동차까지 만들어 낸다. 뿐만 아니라 인공뼈를 만드는 등 의료에도 활용되고 있는 3D 프린트는 4차산업혁명 시대 첨단기술의 총아로 손꼽히고 있다.

3D 프린트가 이처럼 주목받는 핵심 이유는 재료가 가볍고 필요한 소량만 낭비 없이 맞춤 생산할 수 있으며, 제품 출시가 획기적으로 빠르기 때문이다.

<롱테일 경제학The Long tail>의 저자 크리스 앤더슨Chris Anderson(1961년~· 미국)은 이러한 변화를 ‘Maker space’의 출현으로 설명하고 있다. 즉, 글로벌화 한 네트워크와 어디서나 가능해진 컴퓨팅 파워가 3D 프린터나 세계 각지의 공장과 연결되면 거대한 Maker space(공작소)가 형성된다는 것이다.

3D 프린팅은 그동안의 ‘대량 생산’에서 ‘대중 생산’으로의 이동을 뜻하기도 한다. 지금까지는 기업에서 일방적으로 제품을 만들어 공급함으로써 소비자는 마음에 들지 않아도 할 수 없이 구매하는 방식이었다. 하지만 앞으론 소비자 개개인이 자신이 원하는 모양이나 크기 또는 재질로 값싸게 만들어 사용하게 되는 것이다.

3D 프린팅 선구자들은 제품을 프로그래밍하고 출력하는 데 사용한 소프트웨어를 오픈소스(정보공개)로 남기는 관행을 정착시켜 놓았다. 이 때문에 프로슈머Prosumer(소비자)들은 DIY(Do it yourself) 취미생활자 네트워크를 통해 서로 새로운 아이디어를 공유할 수 있다. 그럼으로써 정보화 제조 과정의 한계비용은 제로0 수준이 된다.

3D 프린트 시장의 주도권을 잡기 위한 국가 간 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 보도에 따르면 미국은 버락 오바마 전 대통령(2009.1.~2017.1.)이 재임시절 3D 프린팅 기술을 차세대 제조업 혁명의 대표 주자로 명명한 뒤 막대한 투자가 이루어지고 있다. 영국 역시 많은 예산을 투입, 3D 프린팅 기술개발 및 실용화에 나서고 있다. 중국은 기업과 교육기관 10곳의 주도로 ‘3D 프린트 기술 연맹’을 결성, 기술육성에 많은 예산을 투입하고 있다. 프랑스도 많은 예산을 들여 고교생 3D 프린트 교육을 지원함으로써 급격히 줄고 있는 일자리 창출에 노력하고 있다.

이런 가운데 현대 건축을 대표해 온 콘크리트 건축사史에 한 획을 긋는 ‘3D프린트 건축’이 4차산업혁명의 첨단기술로 떠오르고 있다. 아니, 3D를 넘어 4D 프린트 건축기술이라 하겠다. 따라서 지금까지 사람이 비계와 거푸집을 지어 거기에 철근과 시멘트 등 자재를 넣어 차례, 차례 건물(빌딩)을 쌓아 올리는 건축기술은 이미 구시대의 유물이 될 전망이다.

3D 프린트 건축의 선두주자는 독일·미국·멕시코·캐나다·아랍에미레이트(UAE)·인도·프랑스 등. 이들 나라 주요 도시에는 3D 프린트 건물이 속속 들어서고 있다. 부실시공 없이 공사 기간이 빠른 데다 인력 투입이 적어 건설비용이 저렴하다. 미적으로도 손색이 없고, 온실가스 감축까지 한다. 종전의 콘크리트 건축과 비교해 장점이 한둘이 아닌 것.

미국 텍사스주州 조지타운 인근 지역에 들어선 3D 프린트 주택. <출처 = 헤럴드경제신문/ ICON>

헤럴드경제신문은 미국 텍사스주州 조지타운 인근 지역에 짓고 있는 세계 최대 규모의 3D 프린트 타운하우스를 소개했다. 헤럴드 보도(2023. 8. 6.)에 따르면 텍사스주 조지타운 ‘울프랜치Wolf Ranch’ 개발 구역 안에 100채 규모의 3D프린트 주택이 조성되고 있다. 이 마을은 현재 모든 집이 3D 프린트 집으로만 이뤄져 있다고.

울프랜치 하우스타운은 텍사스 건설회사 ICON과 뉴욕 증시에 상장된 부동산업체 레나Lennar, 덴마크의 유명 건축회사 바르케잉겔그룹(BIG·대표 바르케 잉겔)이 협력해 추진했다고 헤럴드는 전했다.

건설회사 ICON은 대형 로봇 프린터를 이용해 ‘라바크리트Lavacrete’ 재료를 마치 제빵사가 케이크에 크림을 두르듯 짜내서 한 줄씩 쌓아 올렸다. 한 줄 흐트러짐 없이 정교하고 자연스러운 곡선 마감으로 벽체 등 건물 구조뿐 아니라 주방 가구·장식장까지 출력해냈다. 또 문과 창문·지붕 등에는 태양광패널이 설치됐다. 지붕은 내열성·내화성 금속으로 얹었다고 한다. ’라바크리트’는 시멘트와 골재·물·용암석 등을 혼합한 콘크리트의 한 종류이다.

미국 건축회사 ICON이 공개한 3D 프린트 견본주택 내부 모습. <출처 = 헤럴드경제신문/ ICON>

ICON측은 본격적인 입주에 앞서 2023년 7월 주택 구매자들을 대상으로 3D 프린트 완공주택의 내부를 둘러볼 수 있는 행사를 열었다. 주택 내부는 전체적으로 흰색 벽면이었다. 3D 프린트 건축 특유의 결이 벽체뿐 아니라 문·욕조·아일랜드식탁·옷장 등 가구로까지 이어졌다. 가구당 면적은 139~195㎡, 단층 높이에 침실 3~4개가 딸려 있다.

우리나라에서는 현재 주로 의료분야에서 3D 프린팅 기술이 활용되고 있다. 2015년 7월, 골반뼈에 암이 생겨 장애를 겪던 10대 여학생이 3D 프린팅 기술을 이용해 만든 맞춤형 골반뼈를 이식받고 1주일 만에 걸을 수 있게 된 것. 이 학생은 기존 방법으로 치료할 경우 하반신 마비 위험이 있었지만 3D 프린팅 기술을 활용한 최신의술 덕분에 고통에서 벗어날 수 있었다고 한다.

우리나라는 3D 프린팅 자격사 제도도 시행하고 있다. 산업통상자원부가 인가한 3D 프린팅 자격사는 국내에서 유일한 3D 프린팅 자격증 제도이다. △3D 프린팅 마스터 △3D 프린터 조립전문가 △3D 프린팅 전문교사·강사 등 3가지 자격증이 있다. 3D 프린팅 자격획득을 위한 전문 학원 등도 있으니 관심을 가졌으면 한다.

한편 3D 프린팅이 아직 정착도 되기 전에 벌써 4D 프린팅 기술이 선을 보이고 있다. 4D 프린팅은 물체가 스스로 조립된다는 것이 핵심이다. 3D 프린팅은 3D 프린터의 크기 제약 때문에 출력할 수 있는 물체의 크기에 한계가 있다. 반면 4D 프린팅은 부품이 출력된 후 스스로 조립되기 때문에 큰 물체도 제작이 가능해 3D 프린팅보다 훨씬 진화한 기술이라 할 수 있다.

4D 프린팅 기술은 2013년 4월 미국 MIT 자가조립연구소 스카일러 티비츠Skylar Tibbits 교수가 ‘4D 프린팅의 출현The emergence of 4D printing’이라는 제목의 TED강연을 하면서 세상에 처음 알려진 뒤 폭발적인 반응을 보였다. TED는 Technology, Entertainment, Design의 머리글자로, 미국의 비영리 재단에서 운영하는 인기강연회이다.