류프리

제조업의 부활을 꿈꾸는 미국은 비용 측면에서도 유리한 상황을 맡고 있다. 보스턴 컨설팅 그룹이 주요 수출 25개국의 물류와 마케팅, 인건비 등을 감안한 기업 비용을 조사한바에 따르면 지난 10년간 상대적으로 비용 경쟁력이 강화된 국가는 미국, 멕시코, 네델란드 이 3나라 뿐인것으로 조사되었다.

이 모든 것은 경제의 근본적인 변화입니다. 2000년대 미국은 비용이 중국에 비해서 비교적 높았지만 2015년에는 미국과 중국의 제조 비용이 거의 똑 같은 수준이 될 것이다. 그러므로 우리는 지금 이런 근본적인 변화를 보고 있는것이다. 세계에서는 다른 일들도 일어나고 있다. 유럽에서의 생산 비용이 미국보다 훨씬 더 높기 때문에 유럽에 있는 회사들이 제품 생산을 유럽에서 미국으로 옮겨오고 있다.

구글은 내년 1월 특별한 스마트폰을 출시할 계획이다 개당 50달러 수준이 이 스마트폰은 전면 2개 후면 8개의 모듈을 끼워서 사용한다.

레고 블록을 조립하는 것 같은 이 스마트폰의 장점은 소비자가 원하는 대로 손쉽게 개인 맞춤형의 스마트폰을 만들수 있다는 것이다.

개인별로 필요한 기능을 강화할 수 있는 나만의 휴대 전화인 것이다.

구글은 이 스마트폰 표준 모듈에 대량 생산에 3D 프린트를 이용한다는 방침이다. 이를 위해 3D 프린팅 기업인 ‘3D Systems’ 와 협약을 맺었다. 3D 프린트로 표준화된 각 모듈의 전자 장치까지 한번에 찍어낼 계획이다.

이 프로젝트의 방향은 맞춤형 대량 생산이 될것이다. 고속으로 이루어지는 대량 생산이면서도 합리적인 비용과 무한한 개인별 맞춤 제작의 가능성을 가지게 될 것이다. 이 기술의 힘은 다른 분야로도 퍼져 나갈 것이다. 기술 적용 대상이 반드시 구글사의 스마트폰에 한정되지 않을 것이다. 운동 선수를 위한 스포츠 신발일 수도 있고, 재고 걱정도 없죠. 디지털 공장의 재고는 데이터뿐이다.

기존의 제조 방식으로는 성립하기 힘든 개인 맞춤형 대량 생산을 위해 3D 프린트를 이용한 새로운 생산 방식을 시도하고 있다. 만약 성공한다면 ‘아라’ 프로젝트는 휴대전화 제조업의 혁명을 일으킨 첫 사례로 기록될 것이다. 이렇게 되면 생산의 탈 공장화는 가속화 될 것이다.

필요한 모든 부품을 설계도만 있다면 그 모듈을 집에서 뽑아서 만들게 되는 것이다. 결국 ‘아라’ 프로젝트가 갖고 있는 파급력은 하드웨어 플랫폼을 가지고 여기 꽃을 수 있는 수 많은 모듈들을 생산해내고, 자기가 원하는 대로 만들어 낼 수 있는 파워는 3D 프린터에서 올 수 있다는 것이다. 두 가지가 합해지면 전체 산업이 다 협응하지 않아도 난 저거 안 할 거야 했는데, 사실은 이미 그런 생태계가 소비자 중심으로 만들어져 버릴수도 있다. 이것은 산업이 대비하지 않아도 바뀌어 버릴 수 있기 때문에 아주 무서운 프로젝트가 될 가능성이 있다.

현재까지 산업용 3D 프린터는 대 부분 시제품에 생산 과정에 이용되고 있다.

하지만 3D 프린터가 자동차 부품을 직접 생산한다면 엄청난 변화가 올것으로 예측된다. 각 소비자가 자기가 원하는 부품을 선택해 자신만의 맞춤 자동차를 주문할 수도 있고 아예 소비자가 직접 원하는 디자인의 자동차를 생산하는것도 가능해진다.

미국에서는 기존 자동차에 비해 부품수가 훨씬 적은 전기 자동차를 대상으로 이런 시도를 하는 기업들이 생겨나고 있다.

가장 중요한 점은 생산 라인이 결국에는 사라진다는 점이다. 앞으로는 3D 프린터로 바닥부터 프린팅을 시작해 모든 부분을 동시에 끝까지 만들어 낼 수 있다. 프린트 과정중에 전자 장치까지 모두 설치하는 것이다. 현재는 거기까지 도달하지 못했지만, 그 수준이 3D 프린팅이 가능한 지점에 가까이 와 있다. 앞으로 5년 후면 이런 것을 보수 있을 것이다.

3D 프린팅은 기존 산업의 생산 방식을 이미 바꾸고 있다. 발명왕 에디슨이 시작한 미국 ‘GE 글로벌 리서치 센터’ 이곳은 현재 3D 프린팅을 가장 폭 넓게 활용하고 있는 글로벌 기업중에 하나다.

여기는 GE 글로벌 리서치 적층 가공 실험실이다. 이것은 DMLM(금속 레이저 3D 프린터)입니다.

GE는 1990년대부터 금속을 이용한 3D 프린팅에 주목해 왔다. 그러다 10년전 3D 프린터의 기능이 급격히 좋아지기 시작하자. 비행기 항공 부품 생산에 적극적으로 도입하기 시작했다.

초기에는 기존 부품에 대체물을 생산해 냈다. 그러다 지금은 디자인과 성능 개선까지 프린팅을 활용하고 있다.

항공기 부품은 무게를 줄이는 것이 중요하다. 3D 프린팅은 부품 내부에 곡면을 줄수 있어 무게를 줄일수 있다.

최근 GE는 이런 장점을 극대화 해서 차세대 항공 엔진의 연료 노즐을 3D 프린팅 방식으로 대량 생산할 계획이다. 부품 디자인을 완전히 새롭게 해서 연료 효율성을 높이고 무게를 줄였으며, 부품 수명도 늘렸다. GE는 이 제품을 시작으로 더 많은 분야에 3D 프린팅 생산 방식을 확대해갈 예정이다.

GE는 이 차세대 엔진 노즐을 2020년까지 10만개 만들 계획이다. 3D 프린팅을 사용한 대량 생산에 접어들고 있는것이다. 몇 가지 다른 부품도 미래에는 비슷한 개발 과정을 적용할 것이다.

산업용 금속분말 레이저 3D 프린트의 국가별 점유율

현재 산업 분야에 3D 프린터를 가장 많이 활용하는 국가는 미국이다. 오바마 대통령도 3D 프린팅 분야에 지대한 관심을 가지고 있다.

미 행정부는 작년 3,000만달러를 들여서 3D 프린트 특화 연구소를 설립하겠다는 계획을 발표했다.

오바마는 여기서 “지금부터 10년후, 20년후 우리의 노동자들이 공상 과학 소설에서나 등장하던 종이보다 얇고 강철보다 강한 금속을 이용해서 제조하는 모습을 상상해 보라. 우리의 노동자들이 이 물질을 이용해 컴퓨터에서 제품을 디자인하기 시작하고 그들이 적은 비용으로 제품을 시장에 내놓고 바로 미국에서 사람들을 고용하고 전 세계를 상대로 판매하는 것이다. 그것이 미국 차세대 제조업이 가야할 길이다. 우리가 이러한 변화에서 승리한다면 차기 제조업 혁명은 미국의 혁명이 될 것이다. 기회는 미국의 제조업에 있다.” 라고 말했다.

일자리를 많이 창출하는 곳이 제조업이지만 미국이 가장 약한데, 3D 프린트가 성장한다면 3D 프린트 만드는 업체는 성장할 것이고, 전통 제조업이 아닌 정보화 시스템 산업 IT가 강하게 발전할 수 밖에 없다. 그 분야를 미국이 패권을 차지하고 있기 때문에 다시 미국이 이걸 통해서 세계 산업 패권을 쟁취할 수 있는 중요한 계기가 되지 않을까 생각합니다.

도쿄에 있는 ‘CMET’ 회사는 산업용 3D 프린터를 생산하는 업체이다.

레이저를 이용해 복잡한 형태의 제품을 투명한 프라스틱으로 한층 한층 쌓아서 형태를 만들어낸다. 이것은 육기통 자동차의 엔진 블록이다.

이렇게 투명한 엔진 블록이 시제품이 필요한 것은 바로 성능 테스트 때문이다. 엔진 오일의 흐름을 보기 위해서 만들것이다. 지금 흐르는 입자가 엔진 오일이다. 분말을 넣어서 흐름을 가시화할 수 있다. 실제 상황과 흡사한 환경에서 시제품에 어떤 현상이 발생하는 쉽게 확인할 수 있다.

이전보다 투명도를 개선한 이 프린터는 이 회사의 주력 상품이다.

이 3D 프린터를 이용할 경우 시제품 제작 시간이 금형 제작의 10분의 1밖에 되지 않는다.

이렇게 복잡한 모양은 금형이 없으면 만들 수 없기 때문에 시간과 비용이 많이 들어갑니다. 하지만 3D 프린터로 만들면 하루 반밖에 걸리지 않습니다.

일본 시츠오카 현에 위치한 ‘키무라 주조소’ 도 주로 자동차 부품의 시제품을 3D 프린터로 생산한다.

이 3D 프린터가 이용하는 재료는 특이하게도 모래다.

이 프린터는 먼저 약 0.1mm의 얇은 두께로 모래를 도포한다. 그 후 도면에 따라 레이저를 쏘게되면 레이저를 쏘인모래들은 굳게된다. 이런 작업을 반복해서 쌓아가면 원하는 형태가 완성된다. 

완성된 형태에서 모래를 털어주면 굳지 않은 모래는 생산 과정에서 재 사용할 수 있다.

이 3D 프린터는 기존 금형 제작으로는 불가능했던 모양을 만들수 있다는 장점이 있다.

이 안에 틈이 있어야 하니까 보통 기계로는 못 만듭니다. 3D 프린터는 적층 조형이라 이 안에 공간을 만들수 있다. 3D 프린터의 좋은 점은 내부에 공간을 만들수 있다.

또한 주물 제작을 손 쉽게 할수 있다는 것도 장점이다.

도쿄 외곽의 ‘오다와라’ 시.

대기업 직원이였던 야게씨는 간결한 형태의 조명형 스탠드를 홀로 설계하고 개발하며 사업에 뛰어든 사람이다. 생산 관리 및 판매도 다 혼자서 하고 있다.

이른바 ‘1인 기업’을 만든것이다. 스탠드를 개발하는데 가장 어려웠던 것은 자신의 디자인 아이디어를 구체적인 형태로 만들어가는 과정이였다. 이른바 ‘프로토타이핑’에 많은 시간과 돈이 들었다. 예를 들어 이것은 도장하기 전 상태이다. 다른 색깔로 도장해 보기도 하고 여러 가지 조건을 바꿔가면서 시도해 보고 가장 좋은 것을 대량으로 생산한다.

어떤 프레임이 최적의 질감과 형태를 갖는지를 찾아내기 위해서 무려 100개가 넘는 시제품을 만들었다. 미묘한 차이지만 본인이 만족할때까지 어쩔수 없는 과정이다.

하지만 그는 스위치를 포함한 기타 부품의 시제품 생산은 3D 프린터를 이용했다.

시간과 비용면에서 비교할 수 없는 이익이 생겼다.

최근 그는 두번째 제품인 스마트폰용 무선 충전기를 판매중이다. 이 제품의 개발과정에서는 3D 프린터를 보다 적극적으로 사용했다. 제품을 만들다보면 많은 시제품을 만들어 보는게 매우 비용 부담이 큽니다. 그런데 3D 프린터를 사용하면 아주 짧은 시간으로 시제품을 만들어 보는게 가능하고 비용도 적게 들기 때문에 많은 실패를 겪으면서도 부담 없이 좋은 제품을 만들 수 있는 점에서 3D 프린터의 활약은 대단합니다.

현재 제조업의 생산 과정은 디자인을 바탕으로 그에 부합하는 형태와 기능을 가진 대량 생산용 제조 원형을 만드는 것이 첫번째 작업이다.

형태와 기능이 원하는것과 다르면, 계속해서 수정이 이루어졌고, 대체로 이 과정은 금속을 깍아서 제조 원형을 만들어보는 금형이라는 작업을 거쳐야했다. 이 금형 과정에 아주 많은 비용이 소요되었다.

하지만 3D 프린터가 개발된 이후에는 이러한 시행 착오에 비용과 시간이 급격하게 줄어들었다.

인터몰드 금형 전시회 (일본 오사카) 

일본은 금형과 관련해서 세계 최고 수준의 기술 수준을 자랑한다. 일본 제조업의 경쟁력을 떠 받치는 기반 기술중 하나가 바로 ‘금형’이다.

대량 생산용 제품의 금형을 어디까지 만들어낼 수 있는지가 곧 제품 형태의 한계를 결정하게 된다. 그런데 일본 ‘금형’ 시장에도 변화의 움직임이 있다. 바로 3D 프린터를 이용해서 금형 제작을 대신하는 것이 가능해졌기 때문이다.

금형도 3D 프린터로 자유롭게 만들어서 장인들만이 만들던 것을 이제 프린터로 출력이 가능하게 되었다. 3D 프린팅 금형 종류가 많아지면 생산에 드는 비용이 급격하게 줄어든다. 좋은 물건을 싼 가격에 만들어낼 수 있다는 점은 앞으로 산업계에서 큰 혁신을 일으킬 것으로 보인다. 

중국 상하이 외곽에 지어진 이집들은 3D 프린터로 만들어졌다.

콘크리트 물질을 한층 한층 쌓는 방법으로 건축되었으며, 디자인과 크기를 다르게 할수 있다. 3D 프린팅으로 만든 열채의 집들은 서로 다른 프린팅 방법으로 만들어졌다. 그리고 이곳의 집들은 상하이 ‘인촹’ 회사에서 처음으로 프린트해서 내어 놓은 테스트 집들이다.

이 집들은 공장에서 일부를 찍어서 현지에서 조립하는 방법으로 만들어졌다. 입력한 디자인에 따라 지어지고, 겹겹히 쌓기 때문에 건축 재료의 낭비를 줄일수 있었다. 3D 프린팅 방법으로 지어진 집은 품질이 더 좋고 노동력이 적게 든다. 즉, 노동력을 80% 줄일 수 있고, 재료를 60% 줄일 수 있다. 또한 공사 기간도 70% 단축시킬 수 있다. 아주 많은 장점을 가지고 있다. 게다가 환경 보호 측면에서도 장점을 가지고 있다.

2014 세계 3D 프린팅 기술 박람회.

지난 5월 중국 칭다오에서 열린 세계 3D 프린팅 기술 박람회, 작년에 이어 올해 두번째로 올렸으며, 2만명이 다녀갈 정도로 관심이 높았다.

그 중에서도 눈길을 끈 것은 초코렛을 재료로 하는 3D 프린터다. 뜨거운 열로 초코렛을 녹여 한층 한층 형태를 만들어낸다.

이 속옷도 3D 프린터로 만든 것이다. 재료는 나일론을 사용했다. 이 제품의 특징은 소재가 매우 가벼워서 착용한 후 무게감이 거의 없다는 것이다. 두번째로는 디자인이 자유로워 개인의 신체에 맞춤 형태로 제조가 가능하다는 것이다. 따라서 착용감이 매우 좋다.

세계의 공장이라는 중국. 상대적으로 뒤쳐졌던 3D 프린팅 분야에 최근 현지 기업들이 속속 뛰어들고 있다. 성장 산업인 이 분야를 놓칠 수 없기 때문이다. 현재 중국은 전통적인 제조 대국에서 하이테크, 지속 가능한 공업화인 현대 국가로 향하고 있다. 그리고 현재 전통 산업을 한 단계 발전시켜야 한다는 큰 압박에 직면하고 있다. 이 때문에 3D 프린팅에 큰 기대를 하고 있다. 3D 프린팅이 공업 설비를 개선시키고 과학 기술 능력을 높이고 기존 전통 제조업이 만들 수 없던 제품을 만들어 낼수 있기 때문이다.

시베이 공과대학 (중국 시안).

중국의 3D 프린팅 기술 개발은 활발히 이루어지고 있다. 시베이 공과대학은 산업 분야에 활용할 초대형 금속 3D 프린터를 1995년부터 자체적으로 개발해 왔다. 이 대학의 프린터는 금속인 ‘티타늄’ 가루를 3D 프린터로 녹여서 기존 제품에 마모된 부분을 복원할 수 있는 기능을 갖추고 있다.

특히 대형 프린터로 항공기 부품을 한번에 제작할 수가 있어 여러 조각을 조립하던 기존 부품에 비해 시간과 비용을 절약할 수 있다. 이런 기술을 바탕으로 에어버스와 보잉등 여러 항공기 회사들과 프로젝트를 진행하고 있다.

이것은 3m 되는 부품인데 만드는데 5일이 걸렸다. 이것을 기존 방식으로 만든다면 공정이 매우 복잡하다. 주문을 받고 만드는 데만 보통 6개월 넘게 걸립니다.

오랜 내전을 겪은 남 수단.

전쟁은 10대 청소년들에게 지울수 없는 상처를 남기고 있다.

미국인 믹 에블링(낫 임퍼서블 대표)은 2012년 타임지에서 팔을 잃은 대니언 오마드라는 14살 소년의 사연을 읽고 ‘대니엘’ 프로젝트라는 의수 만들어주기 프로젝트를 시작했다. 남아프리카의 엔지니어로 MIT 공대 신경 과학자등으로 구성된 에블링 팀은 100달러 미만의 저렴한 비용으로 의수를 만들어냈다.

약 5만명에 이르는 남수단의 전쟁 피해 어린이들 중 일부나마 희망을 가지게 된 것이다. 믹 에블링(낫 임퍼서블 대표)은 3D 프린팅으로 의수 만드는 법을 수단 사람들에게 가르쳐주면 우리가 떠난 뒤에도 계속해서 다른 사람도 도움을 받을 수 있다. 그리고 3D 프린팅으로 의수 만드는 법을 가르쳐 계속 만들어질 수 있도록 하는 것이 수단 프로젝트의 목적이였다. 결과는 아주 놀라웠다. 3D 프린팅을 위해 기본적으로 이해해야 하는 원리와 배워야 하는 기술들이 많았는데, 수단 청년들이 굉장히 빨리 배우고 잘 했다.

러시아의 신생기업인 ‘프릭셀’ 사, 명화를 복제해서 판매하는 회사다.

이 회사가 생산하는 명화 복제품은 기존의 복제품과는 차이가 있다. 바로 3D 프린팅 기술을 이용하여 그림의 질감을 생생하게 표현한다. 원본 그림의 여러 번 덧칠한 유화 고유의 입체감이 선명하게 재현된다. 이 신기술은 매우 세밀한 방식으로 원 작품의 생생한 질감 표현이 가능하다. 이미 여러명의 러시아 현대 화가가 자작품을 보여주며 복제품 제작을 의뢰했다.

유화의 생생한 입체감을 살릴수 있었던 비결은 대상이 되는 그림을 약 20대의 카메라를 이용하여 360도 방향에서 다양한 구도로 촬영한 뒤, 이를 얇은 층으로 나누는 소프트웨어를 개발한 덕분이다. 이 회사는 현재 러시아의 여러 도시에서 출력 센터를 운영할 계획이다. 향후에는 전 세계로 확장할 생각이다. 결국 이 그림 복제의 핵심은 데이터 파일이며, 그것만 있으면 세계 어느곳에서나 동일한 품질의 그림을 생산할 수 있기 때문이다.

페테르 프릭셀 CEO는 “하나의 프린터를 사용함으로써 전 세계를 대상으로 파트너 회사를 찾기가 더 쉬워졌다고 말한다. 즉, 추가 장비를 별도로 구입하지 않고도 현존 제품 이용이 가능하기 때문이다.”

이곳은 3D 프린터 출력을 대행해주는 카페다. 

이 두사람은 일본의 한 걸그룹 펜인데, 해당 걸그룹의 각종 기념품을 수집한다.

이들은 오늘 걸그룹 멤버중 한명의 피규어를 제작하려고 한다. 몇 달전 그 걸그룹은 3D 출력용 데이터를 인터넷에 무료로 공개했다.

언제 어디서든 3D 프린터만 있으면 동일한 모형을 만들수 있다. 9cm 가량의 모형을 출력하는데 약 50분 가량이 걸린다. 거친 부분을 가다듬어야 하지만, 펜에게는 반가운 선물이다.

공간을 뛰어넘어 똑 같은 물건을 만들수 있다는 3D 프린터, 과거에 불가능했던 일들이 이제는 현실이 되었다.

미국 밀워키에 있는 위스콘신 주립 대학 디지털 제조 연구소.

프랭키 교수는 의수를 만드는 일에 열중하고 있다. 그는 의수를 가질수 없는 각지역의 어린이들에게 의수를 만들어주는 프로젝트를 학생과 함께 진행하고 있다.

그가 처음으로 의수 제작에 관심을 가지게 된 것은 한 소녀의 연락을 받으면서 부터이다. 태어날때부터 손 모양이 정상적이지 않은 셰이의 부모가 의수 제작을 부탁했고 그는 3D 프린터를 이용해서 셰이에게 꼭 맞는 의수를 만들어 주었다.

난생 처음으로 셰이는 오른손으로 물건을 잡을수 있게 되었다. 프랭키 플러드(위스콘신 주립 대학 교수) 는 대부분의 사람은 아이들의 의수에 투자하지 않는다고 말한다. 그 이유는 아이들이 자라면서 의수가 안 맞게 되기 때문이다. 또한 가격이 비싸므로 만들기 쉽지 않다. 하지만 3D 프린터를 이용하면 재료비 50달러 정도로도 의수를 만들수 있다. 게다가 아이가 성장함에 따라 계속 커가는 손에 맞춰서 의수를 제작해 줄수도 있다.

프랭키 교수는 보다 많은 사람들에게 의수를 만들어 주는 프로젝트에 참여하고 있다.

자신이 제작한 파일을 인터넷에 올리면 다른 사람들이 그 파일을 내려받아서 각자의 손에 맞게 수정해서 만들거나 성능을 좋게 할수 있다.

프랭키 교수는 3D 프린팅의 혁명적인 점은 의수를 만들어서 다른 사람들과 디지털화된 의수 정보를 공유할 수 있기 때문이라고 말한다. 또한 3D 의수 그룹에 있는 어느 누구에게라도 의수 제작 파일을 보낼 수 있고, 그들은 파일을 기반으로 의수를 각자 다른 아이들을 위해 만들어 줄수 있는 점도 중요하다고 말한다. 

일본 도쿄의 한 병원 로봇을 이용해 암 부위를 제거하는 정밀한 수술이 진행중이다. 하지만 수술을 집도하는 의사에게 이 수술이 낯설지가 않다. 이미 이 환자의 신체 특징을 파악해 여러 번 연습을 했기 때문이다.

이런 일이 가능한 것은 환자의 CT 데이터를 바탕으로 3D 프린팅을 이용해 모형을 만들었기 때문이다. 환자 개개인의 신체적 특성을 반영한 수술 연습이 가능한 것이다.

아래의 모형은 암이 굉장히 커져서 신장의 뿌리 부분의 혈관을 조이고 있는 환자의 조형물입니다.

흰색 재료는 같지만 주변은 불투명하게 노란색의 자방과 같은 재료로 만든 것이다.

이곳을 깍아 내면 안에서 혈관이 튀어나오게 되어 있는 실제와 가깝게 만든 모형이다.

환자마다 다른 실제 질환부위를 자르면 어떻게 될지? 봉합하면 어떻게 모아줄지? 어떻게 묶으면 될지? 등 수술 동작을 사전에 충분히 연습하고 검토할수 있게 된 것이다. 이러한 연습을 통해서 기술 격차를 줄일수 있는 장점이 있다. 이것은 혁명이라고 할수 있다. 지금까지는 어려운 수술은 베테랑 의사에게 직접 가서 배워야 했는데, 그것은 환자의 모형이 없었기 때문이다. 하지만 이러한 모형이 생기면 베테랑 의사의 기술을 모형으로 재현하거나 같은 방법으로 연습하거나 하는 것이 가능하기 때문에 기술 향상이 빨라지게 된다.

현재 의료분야에 3D 프린팅이 활용되는 분야는 두개골 재건, 인공 뼈등 환자에게 꼭 맞는 보형물 제작 분야이다. 향후에는 세포를 배양해 형태를 만드는 바이오 프린팅이 활발해질 전망이다.

미국 피츠버그 의과대학 세포조직 연구소 이 연구소 소장인 로키 투안(피츠버그 의과 대학교, 세포 조직 엔지니어링 센터장)교수는 최근 연구를 3D 프린팅하는데 성공했다. 동물이나 사람으로부터 추출한 콜라겐과 줄기세포등 치료에 적합한 바이오 물질을 배양한후 3D 프린팅 방법으로 환자의 손상된 부위에 꼭 맞는 모양으로 연골을 만들어낸다.  만들어낸 연골로 손상된 연골 부위를 채워 넣어 질환을 치료할 수 있는 방법을 연구중이다.

투안 교수가 이러한 연구를 시작한 것은 연골은 특성상 손상되면 재생이 되지 않는다. 그래서 한번 손상되면 그 부위가 점점 커지게 된다. 그러다가 뼈를 감싸는 연골이 닳아지면 관절염이 된다. 3차원 구조물을 만들어서 연골 손상 부위를 메우면 관절염이 낫게된다.

투안 교수는 15년전부터 입체적으로 인체조직을 배양하는 분야를 연구해 왔다. 그러다 5년전 3D 프린팅을 알게 되면서 적용하게 되었다. 현재 3D 프린팅 연골이 뼈에 오랫동안 부착될 수 있는지를 알아보는 탄성과 강도를 실험하고 있다.

투안 교수는  일이 계획한대로 잘 된다면 동물 실험후에 인체 실험을 위한 규약을 만들 준비를 하고 있다. 아마 5년정도 지나면 인체 적용을 할 수 있을 것이다.

지난 5월 미국 샌프란시스코에서 열린 메이커스 페어(2014년 5월), 자신의 물건을 직접 만들어 쓰자는 운동이 8년째 이어져오고 있다.

[ 메이커스 페어(2014년 5월) ]

3D 프린팅은 메이커스 페어의 꽃과 같다. 특별한 도구나 기술이 없어도, 누구나 손쉽게 원하는 물건을 만들어낼 수 있기 때문이다. 이번 행사에는 거의 모든 부품을 3D 프린터로 만든 실제 움직이는 자동차까지 등장했다. 스티어링, 서스펜션 등 대부분이 3D 프린트로 만들었고, 3D 프린팅이 안 되는 모터나 배터리 같은 몇몇 부분은 사서 넣은것이다.

단순한 개인적 취미를 넘어 3D 프린팅을 이용한 사업자들도 늘어났다. 프린터의 성능이 좋아지고, 재료가 다양해짐에 따라 그 활용분야가 넓어졌기 때문이다.

3D 프린터로 제작된 신발은 사람들이 신을 수도 있다. 이 신발은 신축성도 충분하고 잘 구부러지기까지 한다. 이를 통해서 발의 건강을 유지시켜 줄수 있다. 이 신발은 일반적인 사람들에게는 별로 유용하지 않을지 몰라도, 발에 문제가 있는 사람이나, 발 사이즈가 굉장히 작거나 좁거나, 또는 굉장히 길거나, 무지외반증이 있는 사람들에게 그들의 특징에 맞는 맞춤형 신발을 제공해 줄수 있고, 가격도 적당한 편이다.

기존 대량 생산체계에서는 불가능한 제품을 만들수 있는 틈새 시장을 3D 프린터가 열고 있는 것이다. 3D 프린터의 가격이 낮아지는 것도 대중적인 참여와 관심을 촉발시켰다. 최근 클라우드 펀딩 사이트인 킥스타터 닷컴(www.kickstarter.com) 에서는 299달러의 3D 프린터가 등장했다. 이 상품에 모아진 투자액이 우리돈으로 35억원에 달했다. 3D 프린터에 대한 대중의 관심이 어느 정도인지를 보여준다.

우리의 산업구조는 물건을 만드는 공장이 있고, 그것을 유통시키고, 배달하고, 판매하는 곳이 있습니다. 소비자는 그렇게 온 것을 매장에 가서 구입하는 모델이었고, 산업은 그런 질서 속에 있었는데, 이제는 공장이 공장이란 곳에 있는 것이 아니라 우리 집, 옆 동네에 있게 되니까, 지금까지의 산업 질서는 무너지게 된다.

우리가 알고 있는 제조업이라는 것은 물건을 만드는 것인데, 만든다는 것이 누구나 할 수 있는 개념이 되면서 제조업의 파워가 아니라 제조업의 민주주의가 되는 것이다. 이를 통해서 개인 누구나가 물건을 만들 수 있는 권한과 힘을 갖게 되니까 제조업이 가지고 있던 독점권은 없어지게 된다. 

스케투로씨 부부는 식사때마다 자신들이 직접 만든 독특한 도구를 사용한다. 부인 쟈넷 이 플라스틱 물병을 쉽게 열수 있도록 도와주는 도구이다. 그녀는 몇 년전 물병조차 열수 없을 정도로 오른팔에 감각을 잃었다. 유방암 치료의 부작용이였다.

쟈넷이 물병을 쉽게 열어주는 도구가 필요하게 된 것은 남편이 일하러 나가면 집에 혼자 있게 되는데, 물을 마시려고 물병을 여는 일이 너무 힘들었기 때문이다. 아내의 불편함을 해결해주기 위해서 남편이 선택한 방법은 3D 프린터를 이용하는 방법이였다.

그는 무료로 제공되는 3D 설계 프로그램을 이용해서 원하는 물건을 디자인할 수 있었다. 스케투로씨 부부는 최근 자신들이 디자인한 이 병따개를 3D 프린터로 만들어 판매하고 있다.

지금은 약병을 쉽게 열수 있는 새로운 제품도 개발중에 있다. 이러한 제품을 만들기 위해서는 기존 제조업 방식으로 제작한다면 사출금형을 만들어야 하며, 그 비용은 굉장히 비싸다. 사출금형으로 만들게 되면 한번에 5천개 또는 5만개 하는 식으로 매우 많은 양을 찍어야 한다. 그렇다면 그 수많은 제품을 보관할 창고가 필요하게 되는데, 3D 프린팅은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 유일한 방법이다.

스케투로씨가 제품을 대량 생산하지 않고도 판매할 수 있었던 것은 3D 프린팅 출력 서비스가 발달한 때문이다. “shapeways” 라는 이 서비스는 디자인 파일을 받아 상품을 대신해서 만들어주는 서비스이다. 3D 프린터를 가지고 있지 않아도 누구나 자신만의 물건을 만들수 있는 길이 열린것이다.

셰이프웨이즈는 3D 프린팅 대행 서비스이면서 동시에 장터이다. 사용자들이 자기 디자인을 세이프웨이즈에 업로드 할 수 있고 세이프웨이즈는 40여 종류의 물질로 프린트해줍니다. 사용자들의 아이디어를 실제 제품으로 만들어주는 역할을 담당하며, 인터넷 사이트를 통해서 제품을 팔수도 있다.