<편집자 주>
제조 산업에 새로운 돌풍으로 평가받고 있는 3D 프린트가 플라스틱을 넘어 금속재료의 적층가공을 실현하며 금형업계에서도 뜨거운 이슈로 부상하고 있다. 이를 통해 시험사출에 탁월한 효과를 보일뿐만 아니라 툴링이나 사출금형 부품 제작 등 다양한 분야에 활용되고 있기 때문이다. 이에 본지는 기계·건설공학연구정보센터에서 ‘3D Printing 기술의 금형산업분야 적용방법’을 연구하는 조선대학교 기계공학과 안동규 교수님을 만나 인터뷰한 내용을 소개하며 업계의 화두가 되고 있는 3D 프린팅 기술의 현주소를 조명해보려 한다.

<사진. 조선대학교 제1공학관>

Q. 현재 하고 계시는 연구에 대해서 간략하게 소개를 부탁드린다.
A. 3D 프린팅은 금형기술에 매우 유용할 것으로 판단돼 높은 시장성을 기대하며 처음 한국에 도입됐다. 이에 KAIST의 양동열 교수님이 1992년도부터 국내에서 최초로 연구를 시작했으며, 저는 이것을 적용할 수 있는 전산시뮬레이션 기술과 신제품 혁신기술을 주로 연구하고 있다. 더불어 3D 프린팅의 새로운 신규 공정을 개발하고, 기존에 있는 공정으로 전통 제조업이나 신규 산업을 육성시키는 연구, 나아가 금형기술 혁신연구를 하고 있다.

Q. 3D 프린팅 기술 중, 금형의 경우 간접식과 직접식 방법이 있는데 설명을 부탁드린다.
A. 쉽게 말해서 직접식은 3D 프린팅 공정을 이용해 금형을 바로 만드는 것이며, 간접식은 플라스틱을 코어로 안에 넣고, 주조를 하는 것처럼 둘러쌓으면 안에서 제품이 나와 주조 금형틀을 만들어 내, 플라스틱 수지를 주입하는 방법이다.
요즘은 직접식으로 전체를 다 만드는 것이 아닌, 일부분은 가공, 혹은 적층을 하고, 나중에 표면을 후가공하는 하이브리드 방식(Hybrid Manufacturing)을 많이 사용하는 추세이다. 3D 프린팅은 기존의 물체에 금속을 붙일 수 있는 강점이 있기 때문에, 기계 가공으로는 못 만드는 부분을 만들 수 있어 특수한 목적의 경우 3D 프린팅을 사용하고, 나머지는 전통 방법을 사용하면 기술적 융합(Technical Fusion)을 실현할 수 있다.

<사진. 3D 프린팅 기술을 활용해 생성산 금속가공 제품>

Q. 그러면 요즘은 하이브리드 방식으로 가는 추세인가.
A. 하이브리드 장비들이 많이 나오고 있으나 아직은 시작단계이다. 3D 프린팅 시장에서는 정밀도, 속도, 가격 싸움인데, 하이브리드 방식에는 장비가 많이 들어가고 어떻게 융합을 하고, 조절하느냐가 관건이기 때문이다. 더불어 하이브리드 방식을 사용하더라도 적용되는 분야가 제한적일 수밖에 없기 때문에 그 적용 분야를 어떻게 넓히느냐가 가장 큰 문제로 자리잡고 있다.

한편 하이브리드 방식의 가장 중요한 핵심기술은 실시간으로 기준점을 똑같이 맞추는 것이다. 기준점이 맞지 않으면 나중에 틀어져 버리기 때문에 저 역시도 기계 가공 후, 적층을 하고 다시 기계 가공을 할 때 중심이 맞지 않아 실패하는 경우가 많다. 특히 깎아야 할 곳을 깎지 못하거나 너무 많이 깎아버려서 실패를 하기 때문에, 실시간으로 Reference하는 기술이 굉장히 중요하다.

Q. 현재 3D 프린팅 기술이 선풍적인 인기를 끌면서 금형기술 패러다임이 바뀌었다고 표현하는 이들이 많은데, 앞으로 3D 프린팅 전망에 대해 어떻게 생각하는가.
A. 사실 3D 프린팅 전망에 대해 단정 지어 말하기 어려운 부분이 있다. 3D 프린터 시장은 스트라타시스와 3D시스템즈가 전 세계 3D 프린터 시장의 80%정도를 차지하지 있는데, 이는 전 세계적으로 5조 원 정도에 불과하며, 포스코의 1년 매출보다 적은 수치이다.
하지만 이런 3D 프린팅 시장이 최근 미국의 오바바 대통령이 언급한 나믹(NAMIC)으로 각광받기 시작했다. 나믹은 침체된 미국 제조업을 살리기 위해 만들어진 제조업 전진기지로, 적층 제조와 관련된 장비를 설치해 제조업을 육성시키는 것을 뜻한다. 현재 오하이오주와 텍사스 알파스 쪽에 또 다른 나믹이 만들어지고 있는 상황이다.

이처럼 기술혁신과 정부정책에 따라 시장이 창출되기 때문에 3D 프린팅 전망에 대해 단정 짓기 어려운 것이다. 지금 대체로 나와 있는 것들은 기존 장비들의 답보이지만, 그런 것을 뛰어 넘는 새로운 공정과 어플리케이션이 나온다면 그것을 통해 새로운 시장이 열릴 것이다.

<사진. 최근 3D 프린팅 기술을 활용한 금속가공이 활발하게 이뤄지고 있다.>

Q. 국내 3D 프린팅 산업이 발전하려면 어떤 노력을 취해야 한다고 생각하는가.
A. 기술이란 것은 어느 순간 한 번에 만들어지는 것이 아니기 때문에, 백그라운드 활용이 가장 중요하다고 생각한다. 그 기반을 알고, 장단점을 파악한 후 인적 네트워크를 확실하게 구축해야 할 것이다.
더불어 이를 토대로 기반 기술을 확보해야 한다. 한때 기반 기술이 많이 확보 되어 있었지만 지금은 흩어져 있는 상황이며, 몇십년 전에 만들었던 소프트웨어 기술을 지금도 못 만드는 것들이 있을 정도다. 지금 저가형 3D 프린팅을 만들었던 회사들을 보면서 ‘이런 소프트웨어를 루틴에 넣었습니까?’라고 물어보면 그게 뭔지를 모르는 곳이 대부분이다. 즉 기술의 연속성이 떨어진다는 것이다. 때문에 국내 3D 프린팅 산업이 발전하려면 이런 연속성을 토대로 기반 기술을 확보해야 한다.

Q. 해외에서는 대형 사업들이 많이 추진되는 추세이다. 예를 들어 네덜란드의 경우 암스테르담에 17세기 다리를 재현하는데 세계 최초로 금속프린터의 3D 프린팅 기술을 이용했다고 들었다. 그에 반해 우리나라에서는 아직까지 그런 분야에 많이 취약한 것 같다.
A. 처음에 말씀 드린 대로, 목적에 맞는 연구를 계속 했어야 했는데 연구의 한계성으로 많이 취약한 상황이다. 연구를 하다가 한 번의 정체기가 있었고, 이 정체기간에 많은 기술을 가지고 연구를 하셨던 분들이 다른 분야로 이전했기 때문이다. 앞서 언급한 기술의 연속성이 없기 때문에 새로 시작하는 분들은 기술을 어떻게, 어디에 적용해야 할지 모르는 것이다.
제가 참 안타까운 것이 바로 이 기술의 연속성이다. 저 같은 경우에는 박사과정에서 VLM-ST공정을 개발한 것은 양동열 교수님이 가지고 있던 노하우와 지식, 견문과 같은 모든 아이디어를 제공해주셨기 때문이고, 그런 것이 있었기 때문에 지금의 연구가 가능했다고 본다.

Q. 지금 이 분야에서 공부를 하고 있고, 관심이 많은 후학들에게 조언이 있다면.
A. 후배님들에게 저는, 자신이 한번 마음먹고 몸담는 분야가 있으면 끝까지 변하지 않고 하는 것이 중요하다고 말하고 싶다. 처음엔 실패할 수도 있지만, 창의공학 용어처럼 꾸준히 한 단계씩 밟아 나간다면 언젠가 그 산을 넘게 될 것이며, 그 산을 넘으면 다시 나타나는 다른 산도 무난히 넘길 수 있을 것이다. 공학적으로 관성이 붙게 되면 가속도는 무한히 커질 수 있게 되는 것과 같이 말이다. 그렇게 한 분야에 10년 이상 매진한다면 어느 순간 내가 뒤를 돌아봤을 때 성장한 내 모습을 확인할 수 있을 것이며, 전문가가 되어 있을 것이다. 힘들다고 포기하지 마라 후배님들이여!

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