3D 프린터 인체장기까지 복사한다.

[전세영]

자동차·가전품·안전용품 등 확산…제조업 혁신 이끌어
생체의학까지…인공 귀.·인간 배아줄기 세포 복사 성공

☞3D 프린팅 : 3D 프린팅이란 컴퓨터로 디자인된 디지털 모델을 실물입체로 출력하는 기술을 일컫는다. 프린터에 잉크대신 플라스틱 고무 금속 석회 등의 재료가 들어있어서 컴퓨터가 입력된 디자인에 따라 수 많은 레이어를 한 층씩 쌓아 올려서 물건을 만들어 낸다. 거푸집에 쇳물이나 플라스틱을 넣고 찍어내던 사출성형이나 절삭 등의 기존의 방법과 차별화 된다. 개발초기만 해도 3D프린팅은 의학 자동화 부문에서만 사용하던 어려운 기술이었다. 그러나 기술개발과 프린터 가격이 지속적으로 하락하면서 일반화 되기 시작했다. 3D프린팅은 현재 보석 신발 산업디자인 건축 엔지니어링 자동차 항공 치과 의료산업 교육 토목공학 등 산업 전분야로 확산되고 있다.

3D프린터가 제조업 혁신을 이끌고 있다. 상상만 하면 물건이 바로 눈앞에 나타난다. 3D 디자인과 프린팅이 폭넓게 응용되면서 산업 전반에 혁명적인 변화가 일어날 것이 예견된다. 3D프린팅의 어제와 오늘 그리고 미래를 정리한다.

포드사가 이달 선보인 하이브리드 자동차의 최신모델에 사용된 주요 부품들은 모두 3D 프린터로 제작되었다. 과거에는 3-4개월 걸리던 작업이 일주일 만에 끝났다. 신형 하이브리드 트랜스미션을 3D프린터를 이용 알루미늄 파우더로 하루 만에 원형을 제작했다. 비용도 30만 달러에 그쳤다.

3D 프린터가 상용화되자 대기업은 물론 중소기업에까지 사용이 확산되고 있다. 시간과 경비 두 가지를 모두 줄일 수 있기 때문에 자동차뿐만 아니라 가전제품 안전용품 의료기기 등에 광범위하게 적용되고 있다. 특히 창조적인 아이디어 제품의 원형을 손쉽게 제작할 수 있어서 신제품개발에 획기적으로 기여하고 있다.

3D프린터 가격도 3만~5만달러 중형모델에 이어 개인이나 스몰비즈니스용은 2500달러까지 인하되었다. 샌프란시스코 소재 3D프린팅업체인 프로토탱크의 CEO 아담 엘스워스는 "제조 단가가 인하되고 프린팅 속도가 빨라지면서 제품개발이 폭발적으로 늘었다"고 말했다. 나이키가 새로운 모델의 신발 개발에 3D프린터를 이용하는 것처럼 소규모 기업들도 신제품 디자인에 3D프린터를 이용하고 있다.

3D프린트 덕분에 제조업에 대한 관심도 덩달아 급증하고 있다. 10개 도시에서 테크놀로지 인큐베이터를 운영하는 테크샵은 2시간 수업료가 60달러인 3D프린팅 클래스마다 수강생이 만원이라고 밝혔다. 전문가들은 3D프린팅이 디지털기술의 보편화를 이끌면서 새로운 제조업 혁명을 이끌 것으로 전망하고 있다.

◆3D 프린팅의 어제와 오늘

최초의 상용 3D 프린터는 1984년 입체 모델링 인쇄기법(stereolithography)을 창안해낸 찰스 헐에 의해 개발되었다. 그 후 평면인쇄를 3차원의 입체로 만들려는 노력이 끊임없이 진행되어 왔다. 요즘은 개인들이 3D프린터로 총기를 제작 시험사격을 할 정도로 발전되었다. 오바마 대통령은 지난 2월 국정연설에서 "제조업 혁명의 잠재력을 지닌 3D프린팅 기술을 모든 기술자들이 익혀야 할 것"이라며3D 프린팅을 차세대 기술의 대표주자로 거론했다. 또 미 전역에 15곳의 3D프린터 연구개발센터를 짓겠다는 청사진을 밝혔다. 마이클 블룸버그 뉴욕시장도 지난해 10월 '메이커 페어 (Maker Faire)'를 유치하고 메이커 주간을 선포하기도 했다. 개인들이 마음대로 물건을 만들어 내는 '메이커 무브먼트 (Maker movement)'가 미 경제의 새로운 화두로 등장하고 있는 것이다. 과거에는 취미활동에 그쳤던 3D프린팅 제조기술이 총기뿐만 아니라 무인정찰기 발광다이오드 소형위성까지 만들어 내는 수준에 이르렀다.

◆3D프린팅의 미래

작년 3월 3D나노 프린팅 기술이 오스트리아 연구진에 의해 개발됐다. 빈 공과대학 연구진은 자체 프린터를 이용 0.285mm 길이의 레이싱 카 모형을 4분 만에 만드는 기술을 선보였다. 연구진은 레이저광선을 이용해 액상 수지 분자를 정확한 위치 정착시키는 기법을 사용했다. 이 기법은 여러 개의 층을 쌓아 모형을 완성하는 기존의 3D프린팅 기술과는 달리 고성능 레이저를 통해 수지분자를 연결하고 제작시간을 단축한 것이 특징이다. 이처럼 정교한 제작기법과 가공속도를 높이는기술이 개발됨에 따라 산업계 뿐만 아니라 미세한 생체의학 부품 제작으로 이어지고 있다.

최근 영국 에든버러 헤리엇와트 대학 연구진은 3D프린터를 이용 인간 배아줄기 세포를 복사했다. 줄기세포와 배양액을 섞은 바이오잉크를 이용하여 세포구조물을 만들어 낸 것이다. 놀라운 것은 복사된 배아줄기 세포가 장기조직으로 분화해 나가는 능력을 잃지 않는다는 점이다.

또 코넬대 연구팀도 이식이 가능한 인공귀를 제작하는 데 성공했다. 콜라겐과 살아있는 연골세포를 이용하여 인공 귀를 3D 프린터로 제작했다. 연구팀의 생체의학과 로런스 보나사교수는 "우리가 만든 인공조직은 고무나 플라스틱이 아니다. 살아있는 세포로 만들어졌기 때문에 몸에 부착시키면 자랄 수 있다"고 밝혔다. 다른 여러 지역에서도 혈관 신장 방광 등을 만드는 연구가 진행 중이다. 연구가 진척되면 부작용 없는 인공장기 개발이 더욱 활발해질 전망이다. 와이어드 전 편집장이던 크리스 엔더스는 "머지않은 장래에 DNA프린터를 이용하여 만든 인스턴트 백신이 현실화될 것"이라고 말했다.

그러나 3D프린팅은 아직 진화중이다. 오랜 기간 동안 연구되어 왔음에도 제품의 견고성은 아직 완벽하지 못하다. 예를 들어 총기의 부품을 3D프린터로 만들 경우 5~6번 사용하면 마모된다. 3D프린팅은 쇳물을 거푸집에 부어 만든 주물의 형태가 아니라 접착하는 방식이기 때문이다. 따라서 똑같은 제품을 대량으로 찍어내는 대량생산체제와 가격경쟁은 힘들다.

그러나 3D프린팅은 제조업에 일반 소비자가 참여해 공장 없이 나만의 브랜드 제조가 가능한 '1인 제조시대'를 열었다. 자신이 원하는 캐릭터 액세서리는 얼마든지 만들어 낼 수 있다. 아이들이 장난감을 사달라고 조르면 엄마와 함께 직접 원하는 모형의 장난감을 집에서 만들 수 있게 될 것이다. 동화에서 읽었던 도깨비 방망이가 집집이 한 개씩 주어지는 것이다.

상상속에서나 있을법한 일이 점점현실로 다가오는게 느껴지는 기사입니다. 단순한 복사기였던 기계가 발전을 거듭해 이젠 사람의 목슴을 살리는 의료기계가 되어 가고 있습니다. 내가 상상했던 모든것이 눈앞에 나타날 수 있게 된현실이 언젠간 복제인간 조차 나올지도 모르는 생각을 하게 됩니다. 연구진의 말에 따르면 제작된 인공귀 또한 피부와 연결시킬경우 살아있는 세포이기 떄문에 성장이 가능하다고 말하고 있습니다. 말이 필요없는 정말로 놀라운 연구가 아닐까 싶습니다.

출처 : http://blog.naver.com/guny67?Redirect=Log&logNo=10165162736

 

[08 송승원]

3D 프린트에 관해서는 예전부터 많이 들어왔는데 진짜로 사람의 장기까지 프린트가 된다면 앞으로 과학발전에 엄청난 발전이 있을거라고 생각되어집니다.