류프리

요즘에 사물인터넷과 3D 프린터에 대해서 사람들이 많이 이야기를 하고 있습니다. 3D 프린터에 대해서 A에서 Z까지 정리하는 시간을 가져보려고 합니다. 내용이 전문적이고 지루할 수 있지만, 어려운 기술도 자꾸 읽다보면 친근감이 생길수 있다고 생각합니다. 이론적인 내용에서 출발해서 3D 프린터를 통해서 어떤 일들을 할 수 있는지에 대한 실용적인 측면까지 정리하도록 하겠습니다.

3D 프린터란?

3D는 3차원 (3-Dimension)의 약어로 입체를 의미합니다. 3D 프린터(Three-Dimension Printer)는 기존의 2D 프린터와 달리 입체적인 물체를 프린팅해 주는 기기입니다. 3D 프린터는 쾌속 조형(Rapid Prototyping Manufacturing) 기술, 적층 가공(AM, Additive Manufacturing) 기술으로도 불립니다. 컴퓨터가 디자인한 입체 모듈을 평면으로 분해한 후에 3D 프린터가 인쇄 대상을 절편 모양으로 한 층씩 쌓아 올리며 형성하는 원리를 응용한 것입니다.

3D 프린터의 원리

일반적으로 3D 프린터가 입체적인 물체를 만드는 방식은 조각 작품처럼 입체에서 불 필요한 부분을 제거해서 만드는 절삭형과 건물을 짓는 것처럼 벽돌을 하나씩 쌓아서 만드는 적층형으로 나눌 수 있습니다. 잘삭형은 큰 덩어리를 조각하듯 깎는 것이고, 적층형은 층층히 쌓아올리는 것입니다. 요즘 나오는 3D 프린터는 대부분 첨가식 가공(AM, Additive Manufacturing) 원리를 사용하는 적층형 프린터입니다. 절삭형은 여분을 깎아내는 것이기 때문에 손실되는 재료가 있는 반면에 적층형은 여분 재료의 손실이 없다는 것이 가장 큰 차이점입니다.

3D 프린터는 차원이 더 많습니다.

3D의 “D”는 디멘젼(Dimension) 을 의미합니다. 공간의 크기를 말하기도 하고, 1차원, 2차원, 3차원의 차원을 말하기도 합니다. 다시 말하자면 1차원(1D)은 직선, 2차원(2D)은 평면, 3차원(3D)은 공간으로 말할 수 있습니다.

우리가 현재 사용하고 있는 종이 프린터의 경우에는 2차원 평면 인쇄를 합니다. 반면 3D 프린터는 3차원 입체를 인쇄할 수 있습니다. 2차원과 3차원 프린터의 차이점은 바로 Z축에 있습니다. Z축까지 프린팅하여 입체 형상을 만드는 장비가 3D 프린터입니다.

우리가 유화물감이나 크레용같이 종이 위에 쓰면 아주 얇지만 두께를 남기는 필기구나 미술도구가 있습니다. 같은 자리에 반복적으로 사용하면 얇지만 어느 정도 수준의 두께를 가지는 입체를 만들 수 있습니다. 여기서 한번 칠했을 때 생기는 얇은 층을 3D 프린터에서는 Z축 레이어(layer)라고 부릅니다.

레이어(Layer)를 만드는 방식에 따라서 달라집니다.

3D 프린터를 특징 짓는 것이 Z축을 만드는 것입니다. Z축은 레이어를 수십번 수천번을 겹겹히 쌓아서 만듭니다. 3D 프린터의 속도가 늦다고 말하는 것도 같은 작업을 수없이 반복해서 Z축을 완성해야 하기 때문입니다.

레이어는 두께가 얇은 입체입니다. 두께는 3D프린터에서 말하는 “Z축 레이어”를 의미합니다. 10마이크론, 20마이크론, 0.1mm, 0.2mm로 표현할 수 있습니다. 이 수치가 낮을수록 더 얇은 레이어를 가지고 표면이 더 자연스러운 형태를 가지게 됩니다. 3D 프린터는 얇은 입체 레이어를 쌓는다고 해도 이론적으로 완전한 구체를 표현하지 못합니다.