10. 3D프린팅에서 4D프린팅의 세상으로.
상상력의 90%가 구현되는 순간 제조업의 패러다임이 바뀐다.
티핑 포인트: 상상력의 90%가 구현되는 순간 제조업의 패러다임이 바뀐다.
*티핑 포인트(Tipping Point): 작은 변화들이 축적되어 거대한 변화를 이루기 전의 균형을 깨뜨리는 변화의 시점
아빠들이 나오는 육아프로그램에서 어느 날 아빠가 갑자기 작아졌을 때 아이들의 반응을 본 적이 있었다. 아빠와 똑 같은 모습의 인형을 보고 어떤 아이는 울음을 터뜨리기도 했고, 어떤 아이는 그저 신기해 하기만 했었다. 여기서 나온 인형이 바로 3D 프린팅으로 만들어졌다. 요즘은 대형 마트에 가 보면 사진을 찍고 그 모습을 3D프린팅 인형으로 제작해 주는 곳들이 있다. 아직 비용은 조금 비싸지만, 결혼을 앞둔 예비 신혼부부나 아이들과의 추억을 만들기에는 좋아 보인다. 요몇 년 사이에 급격히 사용되고 있는 듯 하지만, 3D 프린팅은 이미 30여년전부터 사용이 되어왔다.(1) 3D 프린팅 기술의 발달은 프린터와 발달뿐만 아니라 그 소재의 발달과 함께 해 왔다. 소재공학 분야에서 다양한 소재의 개발은 3D 프린팅의 잠재력을 폭발시키는 계기가 되었다. 이러한 소재공학과 3D 프린팅의 융합은 4D 프린팅이라는 새로운 기술의 도래를 촉발했다.
3D 프린팅에 시간이 더해지다.
점이 연결되어 만들어진 선을 1차원, 선이 합쳐져서 만들어진 면이 2차원, 면이 쌓여서 생성된 공간을 우리가 살고 있는 3차원이라 부른다. 여기에 시간의 개념이 추가가 되면 이를 4차원이라 부른다. 기존의 프린팅 기술이 2차원에서 3차원으로 확장되어 왔다면, 이제 시간의 개념이 추가되었다. 3D 프린팅을 통해 생산된 제품이 시간이 흐름에 따라 제작자의 의도대로 변화한다는 것이다. 예를 들어, 불의의 사고로 손을 잃은 소년에게 3D 프린팅으로 통해 의수를 제작해 주었는데, 이 의수의 크기가 시간이 지나면서 소년의 성장에 맞추어 변화하는 형식이다. 아니면, 우리 팔에 골절이 생겨 보조해주는 지지대를 만들었는데, 이 지지대가 골절이 완치가 되면 자연스레 우리 몸 속에 흡수가 되거나 배출이 되는 형태이다. 고정된 형태의 결과물을 벗어나 유연성을 갖춘 맞춤형 제작의 시대가 온 것이다. 이는 꼭 시간의 흐름과 연동되는 것만은 아니다. 온도에 반응하는 소재를 이용하면 온도의 변화에 따라 변화하는 결과물을 만들 수도 있다. 안과 밖의 소재를 달리함으로서 변화의 정도를 조정하기도 한다. 소재의 특성에 따라 우리 몸에 흡수되는 시간을 조절할 수도 있다. 이전에는 소재의 한계로 인해 의료용 대채제를 3D 프린팅을 이용해 생산하는 것에 어려움이 있었다. 하지만 소재공학의 발달과 융합을 통해 시간의 흐름과 상황의 변화에 반응할 수 있는 제품들의 생산이 가능하게 되었고, 이는 새로운 기술의 서막을 알렸다.
무한한 미래의 활용가치
3D 프린팅의 미래는 많은 것들을 대체하게 된다. 최근에는 티타늄 합금을 이용한 제작까지 가능해져, 사고로 두개골의 일부를 잃은 환자에게 티타늄으로 제작된 맞춤형 두개골의 일부를 제공해 줄 수도 있다. 더 이상 장난감 피규어 제작에 머무르지 않고, 실제로 우리가 탈 수 있는 자동차의 제작이 코 앞에 와 있다. 단지 하나의 부품을 제작하는 것은 이미 적용이 되고 있다. 바퀴부터 시작하여 모든 부품을 3D 프린팅을 통해 맞춤형으로 제작하는 시도가 이루어지고 있다. 3D 프린팅과 신소재의 개발을 가장 반가워한 곳은 의료계이다. 의수나 의족뿐만이 아닌 우리 몸의 장기에 까지 그 영역을 미칠 수 있기 때문이다. 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 항상 사망률에 있어 1,2위를 다투는 질병은 급성심근경색이다. 사망률이30%에 이른다.(2) 이러한 급성심근경색은 끊임없이 펌프질을 하는 우리 몸의 가장 강력한 근육인 심장에 혈액을 공급해주는 혈관에 이상이 생겨, 심장근육의 일부가 괴사하면서 발생을 한다. 여러 가지 약물과 시술로 치료를 하고 있지만, 심각할 경우는 새로운 혈관으로 대체해 주는 관상동맥치환술을 하게 된다. 이 수술을 할 때 대체할 혈관은 우리 몸의 팔이나 다리에서 가지고 오게 된다. 하지만, 3D 프린팅을 통해 적절한 소재로 맞춤형 혈관을 제작하게 되면, 위험도도 낮아지고, 팔이나 다리에서 혈관을 채취하는 것도 불필요해 진다. 혈관의 막힘이 발생하는 이유는 고혈압과 당뇨, 고지혈증, 혈소판응집 등으로 인해 혈관이 막히기 때문이다. 만약 혈관을 지나는 혈류의 속도와 양에 반응하여 확장이 가능한 혈관을 제작할 수 있다면, 관상동맥치환술 이후 혈관의 막힘으로 재발할 수 있는 2차 적인 질환의 발생을 예방할 수도 있을 것이다.
전통적인 제조업의 혁신적 파괴
3D 프린팅 기술이 메가 트렌드로 주목 받고 있는 또 다른 이유는거대한 시설을 필요로 하는 고전적인 제조업의 틀을 벗어나 저렴한 비용과 소규모의 공간에서 1인 제조업을 활성화할 수 있는 기틀이 마련되어 가고 있기 때문이다. 다양한 소재의 개발과 3D 프린팅을 활용할 수 있는 영역의 확대는 개인별 주문 맞춤형 생산의 시대를 열어가게 될 것이고, 생산설비에 대한 과도한 투자, 생산인력, 재고 및 유통에서 고질적으로 발생했던 문제 등의 해결책이 됨과 동시에 다양한 기존의 패러다임들을 변화시킴으로써 새로운 가치영역을 확보해 나갈 것이다. 즉, 누구나 생산자가될 수 있고, 누구나 소비자가 될 수 있으며, 기존의 일률적인 규격을 가진 공산품에 비해 훨씬 저렴하고, 신속하고, 나만을 위한 제품을 가질 수 있게 되는 것이다.
기술의 한계는 상상력의 한계를 뛰어 넘었다.
디즈니의 애니메이션인 “빅히어로”를 보면, 주인공인 히로가 개발한 작은 부품들이 모여서 만들어진 로봇이 인간의 신경망과 결합되어, 생각하는 대로 자유자재로 모습이 변하는 모습이 나온다. 지금까지는 구체적인 설계와 치밀한 과학적 계산에 따른 생산이 이루어지고 있지만, 머지 않은 미래에는 애니메이션에서처럼, 우리의 생각만으로 현실에서 구현되는 프린팅 기술이 가능해 질 수도 있다.
무엇이든 만들고 싶다면 상상을 하면 된다. 상상력의 한계가 기술의한계를 만드는 것이지, 기술의 한계는 상상력의 확장보다 빨리 사라지게 된다.
1. 네이버 지식백과
2. 국가건강정보포털, http://health.cdc.go.kr/health/Main.do
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