[뉴시안=송범선 기자] 3D 프린터는 더 이상 낯선 단어가 아니다. 여기에 생산된 제품이 스스로 형태를 변형할 수 있는 기능을 가진 4D프린터 시대까지 열렸다. 프린트 하나로 모든 물질을 가질수 있는 시대의 개막이다.

현재 한국에서도 3D프린터 사용이 활발해지고 있다. 현대중공업은 3D프린터 사용을 통해 대형 선박도 만드는 등 대기업들을 중심으로 제조업에서 다각도로 활용되고 있다.

3D프린터란?

3D프린팅은 우리말로 적층가공이라 불린다. 이는 입체적으로 형성된 디지털 설계도와 모델에 원료를 층층이 겹쳐 쌓아 유형의 물체를 만드는 기술이다.

빵을 얇게 썰어 한층씩 쌓아올려 큰 빵 덩어리를 만드는 것과 비슷하다.

실제로 3D프린터로 빵과 같은 식량을 만들어서 식량부족이 개선되기도 한다.

오늘날까지 널리 활용되는 ‘기존의 절삭가공’은 설계된 모양이 형상화 될 때까지 재료의 층을 자르거나 깎아서 생산하는 기술이다. 반면 ‘3D프린팅’은 디지털 견본을 사용한다. 이에 유연한 소재로 3차원 물체를 제조한다.

3D 프린팅 기술은 대형 풍력발전기부터 소형 의료 임플란트, 풍력 터빈제조, 장난감 생산에 이르기까지 여러 분야에서 응용되고 있다. 현재는 주로 자동차, 항공우주, 의료 산업에 한정돼 활용 중이다.

업체뿐만 아니라 일반 소비자들도 매장에 가서 물건을 구입하는 대신 필요할 때 직접 물건을 제작할 수 있는 기회가 커졌다. 3D프린터는 결국 회사용 기기 혹은 가전제품으로 활용될 것이다.

대량생산 제품과 달리 3D 프린팅 제품은 쉽게 맞춤 생산이 가능해 진다.

발 모양이 특이할 경우, 특수 사이즈 신발을 생산한다면 보다 발전된 프린팅 기술이 필요해 질 것이다. 이처럼 맞춤 생산이 활발해진다.

3D 프린터의 크기와 가격, 프린팅 속도라는 제약이 빠르게 개선되고 있다. 또 회로판 같은 통합전자부품에서부터 심지어 인간 세포 및 장기까지 포괄할 정도로 적용 범위가 확장할 것이다.

4D프린터 시대 개막

4D 프린터로 만들어진 제품으로 인해, 열과 습도 등의 환경 변화에 반응해 형태를 변경하는 능력을 갖춘 '자가변형 기기'의 출현이라는 새 시대의 서막을 올렸다.

연구자들은 이미 4D 프린팅 연구에 착수했다.

4D 프린터란 기존의 3D 프린터 기술에 ‘형태 변환 디자인’을 접목시킨 것이다. 4D 프린트된 제품은 스스로 조립하는 ‘자가변형 기능’을 갖고 있으며 열과 물, 그리고 빛 또는 음에 노출될 때에 스스로 변화하는 과정을 내재하고 있다. 이는 물체가 마치 살아 숨쉬는 듯한 기능을 뜻한다.

이 기술은 단순히 멋있게 보이려고 하는 것이 아니다. 인공심장처럼 신체 내에서 변형이 필요한 물체들은 4D프린터 기술이 접목될 전망이다. 

4D 프린팅 기술은 인체에 적응하도록 설계된 임플란트 같은 건강 관련 제품 뿐 아니라 의류와 신발에도 활용될 수 있다.

이처럼 이제는 4D프린터로 인간의 장기까지 제작 가능해진다. 이를 바이오프린팅이라 부른다. 물건을 프린트하는 것과 동일한 방식으로 장기 역시 3D 디지털 모델을 바탕으로 층층이 인쇄된다.

물론 장기 프린트에 사용되는 소재는 자전거를 프린트하는데 쓰이는 소재와는 완전히 다르다. 또 인공 뼈를 만드는데 쓰이는 티타늄 파우더처럼 활용 가능한 재료에 대한 실험이 진행 될 수 있다.

<파퓰러 사이언스>를 통해 3D프린터로 척추뼈 이식에 성공한 이야기가 소개된 바 있다. <파퓰러 사이언스>는 “베이징 대학교 제 3 병원에서 최초로 3D 프린팅 기술을 활용해 목에 척추암이 발생한 어린 환자의 척추 뼈 이식에 성공했다”며 “이식된 부분은 소년의 척추 일부를 모델로 제작됐기 때문에 거부 없이 합체될 수 있었다”고 말했다.

3D, 4D 프린터는 이처럼 유익하지만 부작용도 있다.

총과 같이 남용의 소지가 높은 위험한 제품을 프린터로 제작할 수도 있다. 총기 규제 방안이 필요해진다.

앞으로는 3D와 4D 프린터 생산자에 대해 윤리적인 법규가 마련돼야 할 전망이다.