출력물로 보는 3D 프린터의 특징들

아직까지 3D 프린터는 일반 프린터처럼 쉽게 들여다 놓을 수 있는 제품은 아니지만, 관심을 끌기엔 충분한 분야인 것은 맞을 듯하다, 평면적인 인쇄가 아니라 사물을 입체적으로 뽑아낼 수 있는 장점으로 많은 분야에 응용할 수 있는 가능성이 많다는 말은 귀가 따갑게 들어서 지겹게 들릴 수도 있으나 실제 3D 프린터로 뽑은 결과물을 보면 관심을 갖기 마련이다. 그런데 3D 프린터마다 뽑는 방법이 다르다보니 출력물의 형태와 품질도 꽤 다르다.

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사실 지금 일상에서 가장 흔하게 볼 수 있는 것이 위 사진처럼 플라스틱 느낌이 고스란히 묻어나는 출력물일 게다. 형태는 그럴 듯해도 막상 손에 들어보면 너무 가벼운 데다 단단한 느낌마저 적어 현실감이 조금 부족하다 싶기도 하다. 결과물마다 다르지만, 약간 거친 표면도 꿈꿨던 결과물과 조금 다르게 느껴지는 건 아쉽지만, 그래도 이런 출력물을 뽑아줄 수 있는 3D 프린터가 현재는 가장 현실적이다.

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대체로 이같은 입체 출력물은 대부분 ABS 수지나 필라멘트 같은 열가소성 이용하는 적층 방식의 3D 프린터로 만들어낸다. 재료가 가벼운 터라 그 출력물도 가볍지만, 상대적으로 품질이 좋다는 느낌은 들지 않는다. 순간 가열로 재료를 녹여 만든 mm 단위의 가느다란 실을 이어 붙이며 모양을 갖춰가는 데 얼마나 가늘게 재료를 뽑느냐에 따라 품질이 달라질 수 있어서다. 실이 굵으면 그만큼 표면이 거친 반면 가늘면 매끄럽게 마감할 수 있는데, 0.1mm 이하로 뽑던 것이 최근 0.02mm까지 근접한 제품들도 등장했다. 다만 가늘게 뽑을 수록 품질은 좋아지지만 출력물을 만들어내는 속도가 느릴 수 있고 재료의 녹는점을 잘못 파악하면 엉뚱한 결과물이 나올 수도 있다. 그래도 대형 3D 출력물을 만들어낼 수 있도록 프린터를 크게 만들 수 있는 점에선 상대적으로 손쉬운 방식이지만, 아직은 단색 출력물만 뽑을 수 있다.

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하지만 모든 결과물이 위와 같은 것은 아니다. 사진 속 피규어처럼 좀더 나은 결과물을 얻는 방법도 있다. 언뜻봐도 실제 판매 중인 피규어를 연상할 만큼 탄탄하고 매끈한 표면이 그대로 느껴질 만큼 정교해 보인다. 또한 큰 피규어가 아니라도 작고 세밀한 출력물도 섬세하게 보인다.

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이런 결과물은 앞서 열가소성 수지를 이용해 조금씩 쌓아올리는 것과는 다른 방식을 이용한다. 열가소성 수지가 가느다란 실을 차곡차곡 쌓은 것이라면 이 피규어는 빛에 반응하는 광경화성 수지를 조금씩 굳혀서 만든 것이라서다. 바닥면에 염료를 바른 뒤 굳혀야 할 부분만 빛을 쬐어 굳히는 것으로, 이 때 DLP(Digital Light Processing) 프로젝션 방식이나 레이저를 쓴다. 가느다란 실을 여러번 겹쳐서 쌓을 이유가 없고 미세하게 녹여서 붙이는 방식이라 결과물도 좀더 자연스럽다. 빛을 이용한 3D 프린터의 장점은 역시 정밀도가 높아 세밀하게 모양을 만들 수 있고 다른 출력물보다 깔끔하고 세밀한 결과물을 얻을 수 있다.

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물론 빛, 특히 레이저를 이용해 3D 프린팅을 하는 방법은 이것 하나 만은 아니다. 아래쪽에서 위 방향으로 빛을 쏘는 방식과 달리 위에서 특정 부분에만 빛을 쪼여 그 부분을 굳히는 SLA(Stereolithography) 방식도 있다. 단단하게 굳여서 모양을 만들어야 하는 레진에 레이저를 쏴 굳힌 뒤 그 위에 레진을 덮고 다시 레이저를 쏘는 반복 작업을 통해 모양을 완성해 간다. 이때 레진에 색을 뿌려서 굳힐 수 있기 때문에 처음부터 색을 입힌 3D 출력물을 얻을 수 있다. 역시 정교한 결과물을 얻을 수 있는데다 레진을 이용하므로 위 사진의 일렉 기타처럼 강도가 좋은 출력물을 얻을 수도 있다.

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SLA 방식처럼 3D 프린터에서 색을 넣는 작업은 쉬운 일이 아니지만, 위 사진처럼 화려한 색을 넣은 3D 출력물을 얻는 게 완전히 불가능한 것은 아니다. 마치 3D로 결과물을 출력한 뒤 따로 색칠을 한 것 같아 보이하지만, 이 출력물은 처음부터 색깔을 넣어서 인쇄한 것이다. 하지만 모양만 보면 마치 미리 인쇄된 제품이 아니라 나중에 도색한 것 같은 느낌이 들 정도다.

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이런 결과물을 얻을 수 있는 이유는 종이를 이용했기 때문이다. 즉, 종이에 먼저 컬러 잉크젯으로 인쇄를 한 다음 모양을 내고 그 위에 다른 종이를 올려 압착한 뒤 칼로 자를 부위에 흠집 내기를 반복하면서 한장씩 겹친 뒤 나중에 불필요한 부분을 떼어내면 3D 출력물로 완성된다. 비록 종이를 이용하지만 많은 용지를 붙일 때마다 칼로 미리 재단해 놓은 상태라 분리도 어렵지 않고 의외로 정교하다. 많은 종이를 압착하는 것이라서 의외로 강도는 세다. 완성된 출력물을 코팅까지 마치면 물에 대한 내성도 강해진다. 기존 잉크젯과 종이를 이용하는 이 방식은 컬러 출력물을 얻기엔 좋지만, 대중적일 수 없는 제품으로 개발된 것이다보니 쉽게 보기는 힘들다. 만약 기존 잉크젯 프린팅 회사들이 이런 방식의 3D 프린터를 개발한다면 어떨까?

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chitsol Written by:

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