지난 시간에는 2016년 기술 동향과 관련된 아이디어를 공유할 수 있어서 정말 즐거웠습니다. 오늘은 최신 기술 동향 가운데 하나인 적층 가공(additive manufacturing)과 3D 프린팅의 발전에 대해 자세히 살펴보려고 합니다.

클레이튼 크리스텐슨(Clayton Christensen, 하버드대학교 경영대학원 석좌교수)의 정의에 의하면 파격적 혁신은 ‘제품이나 서비스가 처음에는 저가 시장에서 단순 사용에 뿌리를 내린 후, 맹렬한 기세로 고가 시장에 진출해 결국 기존 경쟁 기업들을 대체하는 과정’이라고 하는데요.(자세한 내용은 http://www.claytonchristensen.com/key-concepts/#sthash.f2UKXqfd.dpuf를 참조하세요.) 적층 가공이 바로 이러한 파격적 혁신으로 떠오르고 있습니다.

적층 가공의 활용

기업들은 적층 가공을 이용해 기존 제조 방식을 완전히 바꾸어 놓고 있습니다. GE(General Electric) 같은 기업이 핵심 부품 프린팅을 이용해 신형 항공기 엔진용 연료 노즐을 생산하려는 시도는 정말 놀라운 일입니다. 예전에는 틀을 이용해 부품을 주조해서 연료 집합체(fuel assembly)에 용접하는 방식을 사용했는데요. GE는 적층 가공을 이용해 레이저로 부품을 프린팅함으로써 제조 과정에 혁신을 불러일으키고 있습니다.

적층 가공은 컴퓨터 제어로 물질의 아주 얇은 층을 쌓는 방식으로 3D 물체를 만들어 제품을 생산합니다. 즉, 적층 가공은 3D 프린터를 이용해 디지털 파일로부터 고형물을 제조하는 것입니다. 3D 프린팅 프로세스는 물체의 가상 디자인으로 구성됩니다. 이러한 디자인은 3D 모델링 프로그램을 이용한 CAD 파일 또는 3D 스캐너를 통해 생성한 스캔 파일을 이용해 개발할 수 있습니다. 이로써 제조의 급격한 ‘민주화(democratize)’의 길이 열리고 있는 것입니다.

제가 3D 프린팅을 소개하게 된 배경은 최근 대두되는 디지털 격차 해소를 위한 디지털 활용 능력 교육에 대한 경험에서 비롯되었는데요. 저와 제 동료들은 일리노이주 디지털 혁신 리더십 프로그램(http://dilp.lis.illinois.edu/) 개발 보조금을 지원받고 있습니다. 우리 팀에는 일리노이 대학교 농촌 지원팀과 샴페인-어바나(Champaign-Urbana) 제작실험실이 포함되어 있습니다.

우리는 3D 프린터와 기타 적층 가공 도구로 구성된 모바일 디지털 제조 실험실을 이용해 개인, 특히 젊은이들을 대상으로 하는 디지털 생산 및 제조 교육에 역점을 두고 있습니다. 저의 동료인 CU 제작실험실의 제프 진저 박사(Dr. Jeff Ginger)의 설명에 의하면, 우리는 사람들에게 디지털 기술 사용법과 함께 디지털 기술을 이용해 할 수 있는 일, 디지털 기술의 사용 이유, 그리고 다른 사람들과 디지털 기술을 공유하는 방법을 가르치고 있습니다. 다양한 연령층의 사람들이 자신의 창의력을 동원해 다양한 물건을 제작하는 것을 지켜보는 것은 놀라운 경험입니다.

3D 프린터의 발전

아울러 제조 현장에서 3D 프린터를 이용함으로써 디지털 제조에 대한 이해의 폭을 넓히는 데도 도움이 되고 있습니다. CU 제작실험실 연구원 한 명은 안경을 이용해 이 점을 명확히 증명했는데요. 한번은 이 연구원의 안경테가 부러진 적이 있었는데, 부러진 안경테를 스캔한 후 3D 프린터로 새 안경테를 프린팅했습니다. 그리고 부러진 안경테에서 렌즈를 빼내 새로 만든 안경테에 끼워 넣었습니다. 이로써 이 취미 프로젝트는 융통성 있는 맞춤형 제조의 흥미로운 사례가 되었죠. 소문이 퍼지자 커피 메이커, 고물 트랙터, 장난감 같은 다양한 가정용품이나 교체용 부품을 제작해달라는 요청이 쇄도했습니다.

3D 프린팅의 개척자인 찰스 헐(Charles Hull)은 3D 프린팅을 제 3의 산업 혁명이라고 부릅니다. 최근 다양한 분야에서 3D 프린터 활용이 서서히 증가하고 있는데요. 의료, 산업 제조 및 식품 생산 분야에서도 3D 프린터를 이용하여 성과를 거두고 있습니다. 의료 분야의 경우 임플란트, 보철, 치과 기구 등을 위한 활용법이 개발되고 있으며, 보석과 같은 상품은 맞춤 제작도 가능하죠.

3D 프린팅의 발전에서 가장 획기적인 활용 분야 가운데 하나는 자동차입니다. 미국 로컬모터스(Local Motors)의 CEO인 제이 로저스(Jay Rogers)는 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)와 함께 세계 최초의 3D 프린팅 자동차인 Strati를 생산했는데요.(https://localmotors.com/3d-printed-car) 이 자동차는 ORNL과 신시내티 주식회사(Cincinnati Inc.)가 개발한 라지 스케일 3D 프린터(Large Scale 3D Printer)를 이용해 제작했습니다.

또한, 미국 일리노이주 시카고에서 개최된 2014년 국제 제조 기술 전시회(International Manufacturing Technology Show, IMTS)에서는 이 자동차를 불과 44시간 만에 3D 프린팅으로 제작했습니다.

바로 여기서 3D 프린팅이 지닌 파격적인 혁신의 면모가 드러납니다. 제조업체는 산업 환경에서 3D 프린팅을 이용해 고도로 맞춤화된 물건을 경제적으로 생산할 수 있습니다.

기존 제조 방식에서는 일단 제조 설비가 설치되면 같은 제품을 대량 생산해 규모의 경제를 달성합니다. 하지만 3D 프린팅의 경우, 프린터가 각 층마다 어떤 형태로든 생산할 수 있어 설비의 설치 비용은 무시할만한 수준입니다.

기업들은 이른바 ‘스마트 공급망(smart supply chains)’을 개발하고 있습니다. 이는 제품을 대량 생산해 보관하는 것이 아니라, 수요에 맞추어 생산해 고객에게 직접 배송하는 것입니다. 이 새로운 공급망 모델이 소모품 생산 라이브러리 구축 방법 및 지적 재산권 보호 방법의 개발과 더불어, 다양한 소모품 재료를 가공하는 능력과 함께 발전한다고 한번 상상해 보세요. 누구나 제조를 할 수 있는 제조의 ‘민주화(democratize)’와 제3의 산업혁명이 시작되고 있는 것입니다.

● 지난 글 보기
(1) 지식 경영: 지식을 정보로 바꾸는 디지털화 (http://blog.lgcns.com/956)
(2) 스마트시티, 데이터 분석과 함께 발전하다 (http://blog.lgcns.com/987)
(3) 스마트폰, 뛰어난 디지털 수행원으로 거듭나다 (http://blog.lgcns.com/1009)
(4) 2016년 기술 동향 예측 (http://blog.lgcns.com/1030)

글 ㅣ 존 간트(Jon Gant)