2013년 세계경제포럼은 3D 프린터를 미래 신산업혁명을 주도할 10대 유망기술로 꼽았다. 2014년에 들어서 3D프린터의 기술은 급속히 성장했다. 짧은 시간 동안 다양한 기술과 재질들이 개발되기 시작했으며 FDM방식에서 투명 재질은 물론 나무재질을 활용한 필라멘트도 등장했다. 필라멘트를 녹여 풀 컬러 FDM 방식의 3D프린터를 출시하기도 했다.

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▲ 스트라타시스 컬러3D프린터 오브젯500 코넥스3’ ‘오브젯500 코넥스3’는 자동차, 소비재 및 스포츠와 패션에 다양하게 응용될 수 있다.
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2014년 1월 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 소비자가전 행사인 'CES 2014'에는 '3D 프린터'가 다수 전시되었다.

가트너는 "3D 프린팅이 소비재 및 제조 산업에 가장 큰 영향을 미치며 건설, 교육, 에너지, 정부, 의약품, 군, 소비, 신, 교통 및 유틸리티 산업에는 중간 정도의 영향을, 은행 및 금융 보험 산업에는 미미한 영향을 미칠 것"이라고 내다봤다.

스타트업뿐만 아니라 글로벌 기업들도 앞 다퉈 3D 프린터 시장에 뛰어들고 있다. 미국, 영국, 일본, 독일, 중국은 산업 고도화 일환으로 3D 프린팅을 적극 육성 중이다. 독일은 바이오 프린팅 분야에서 나름대로의 영역을 구축하고 있다. 3D 프린터를 활용한 샴쌍둥이 분리수술에 성공하거나 환자에게 적합한 인공뼈를 3D 프린터로 만들어 이식했다. 중국 등 대량생산 기반을 갖춘 나라에서는 생산 혁신 일환으로 적극 활용하려 한다. 한국의 미래창조과학부와 산업통상자원부는 오는 6월 '3D 프린팅산업 발전협의회'를 발족한다. 발전협의회는 장비기술·소재·소프트웨어 등으로 분과를 나누고, 우리만의 창의적이고 혁신적인 선도 기술을 찾는다.

예견되는 제조업 혁명

3D 프린터를 가정에 구비한 소비자는 점차 늘고 있다. 3D 프린터 응용산업은 기존산업을 위협할 것이며, 완전히 새로운 영역을 창조하기도 할 것이다.

3D 프린팅의 대중화로 전통적 제조공장들이 집에서도 가동되면서 제조업은 가내수공업으로 환원될 수 있다. <메이커스>란 책에서 3D로보틱스 대표 크리스 앤더슨은 1980년대 PC가 오늘날 온라인 분야의 '소통 민주화'를 이끌었듯, 3D 프린터는 제조업의 민주화를 이끌 것이라고 주장했다. 특별한 기술이나 대형 설비가 없이도, 설계도만 있으면 누구든지 3D 프린터를 이용해서 복잡한 물건도 얼마든지 만들어낼 수 있다.

전자 상거래는 소매분야에 여전히 막대한 영향을 미치고 있다. 전자상거래의 강자 아마존닷컴은 '14년 3월 3D 프린트된 제품을 팔기 위한 새로운 파트너십 계약을 발표했다. 3D 프린팅은 고객들이 집에서 디자인 파일을 구입한 후 바로 물건을 프린트하는 방식이다. 3D 프린터로 장난감, 옷 액세서리, 신발, 전화기 케이스 등 소매점에서 살 수 있는 여러 가지 맞춤형 물건들을 만들어낼 수 있다.

3D 프린터는 제조업의 필수 과제인 시제품의 제작비용과 시간을 줄여준다. 디자인을 쉽게 수정할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 금형도 필요 없다. 시제품 제작을 외부에 맡기는 것이 아니라 자체적으로 제작하는 만큼 내부 기밀도 유지된다.

3D 스캐닝과 프린터 기술이 발전할수록 손쉽게 제품을 복제할 수 있기에 저작권 분쟁은 더욱 증가할 것이다. 3D 프린터가 가정까지 보급되면 심각한 저작권 문제에 직면하게 된다. 소비자들 사이에서 3D 디자인 파일을 돌려쓰는 행위를 막기는 어려워질 것이다. 제조업에서는 설계역량이 중요해지고 저작권 관리가 필수직무가 된다.

규모의 경제시대에 경쟁력으로 꼽혀 왔던 대규모 생산설비는 쓸모없는 쓰레기로 둔갑할 가능성도 있다. 자동차 제조에서 모든 부품은 CAD로 설계되어 3D 프린팅으로 입체 출력하는 것이 가능하다. 스포츠카업체인 람보르기니는 시제품 제작에 3D 프린터를 사용해 제작 시간과 비용을 각각 6분의 1과 8분의 1로 줄였다. 현대모비스도 실린더 헤드를 비롯해 일부 부품 시제품을 3D프린터로 제작한다. 가까운 미래에는 아예 자동차를 3차원으로 스캔하여 완제품으로 출력하는 것도 가능해질 것이다.

다품종 소량 생산이 보편화되고 있다. 덴마크의 와이덱스(Widex)는 3D 프린터와 3D 스캐너를 활용한 보청기 제작 기술로 맞춤형 보청기를 제작을 하고 있다. 딜라이트도 2011년부터 3D 프린터 기술을 도입해 보청기를 직접 제조하고 있다. 레고를 3D프린터로 손쉽게 제작할 수 있다. 3D프린터로 레고를 제작할 경우 14시간의 생산과정을 67분이면 해결할 수 있다. 짧아진 제작공정으로 수많은 가정에서 기존 레고 디자인을 넘어서는 새로운 레고들이 끊임없이 쏟아질 것이다.

건축 분야에서는 빌딩 건축에 3D 프린팅 기술을 활용하는 시도가 이어지고 있다. 미국 남가주대 비터비공대는 3D 프린팅 기술에 로봇 기술을 접목, 골조나 구조물을 완성하는 시스템을 내놓았다. 식품 제조도 혁신적인 변화가 기대된다. 분말 형태의 탄수화물·단백질 등 영양소를 소재로 3D 프린터로 출력해서 먹을 수 있다.

EU는 노인들을 위해 특별히 제공되는 음식을 개발하기 위해 3D 프린팅 프로세서를 개발하는 프로젝트에 400만 달러를 지원했다. 3D 프린트된 음식은 이벤트성으로 몇몇 업체에서 보여주기 목적으로 만들어졌지만, 특별한 음식을 필요로 하는 사람들에게는 훨씬 더 긴요하다. 코넬(Cornell)대의 호드 립손을 비롯한 연구팀은 체중 감량이나 음식 알러지같은 건강상의 이유들로 인해 음식을 철저하게 관리해야 하는 사람들을 위해 3D 프린팅 음식을 활용하려 한다. 

우주여행에서 가장 큰 어려움 중 하나가 옷, 도구, 음식 같은 물품들의 저장과 유지 문제다. 3D 프린팅은 우주비행사들이 물품들을 필요에 따라 만들어 쓸 수 있게 해준다. '13년 5월, 나사(NASA)는 3D 프린팅된 식용 가능한 피자 프로젝트에 자금을 지원했다. 나사에서 우주 공간상 3D 프린트된 음식 연구를 의뢰받은 SMRC는 3D 프린팅을 제3세계와 지속 가능한 식량 부족을 겪는 기타 지역에서의 혁신을 가져올 기술로 보고 있다. 나사는 메이드 인 스페이스(Made In Space)라는 신생 기업과의 협업을 통해 3D 프린팅을 사용해 우주에서 사용될 수 있는 도구도 만들어내고, 3D 프린터를 10월까지 국제 우주 정거장에 옮겨놓을 계획이다.

의약과 바이오산업 분야에서 다양한 분자구조의 물질 조합으로 새로운 결과물을 만들어낼 수 있을 것이다. 의료시장은 이미 빠르게 3D 프린팅과 함께 전진하고 있다. 최근 뉴욕에서 개최된 인사이드 3D 프린팅(Inside 3D Printing) 컨퍼런스에서 존스 홉킨스 의대의 안면 이식 프로그램 공동 디렉터인 아미르 도라프샤르 박사가 두개골 안면부 수술에 있어서 3D 프린팅의 가능성 몇몇을 보여줬다. 이전까지는 이런 환자들을 치료할 때 신체의 다른 부분에서 뼈를 채취해서 필요로 하는 안면과 두개골에 다시 적용시키는 방법을 사용했다. 도라프샤르 박사는 3D 프린팅을 통해 외과의들이 각각 환자의 필요에 딱 들어맞는 독특한 임플란트를 만들 수 있음을 시연했다.

3D 프린팅된 "외골격"은 스키 사고 이후 마비로 고통받던 한 여성을 처음으로 다시 걷게 해주었다. 미시간대 의료진은 3D 프린팅을 활용해 맞춤 비골을 제작해 오하이오의 한 신생아의 기도를 열어 아기가 태어나서 처음으로 호흡 보조기구 없이 스스로 숨을 쉴 수 있게 했다.

3D프린팅 기술은 예술 창작에도 활용이 가능하다. 개인의 상상력·창의력을 쉽게 구현할 수 있다. 3D프린팅 기술로 만들어낸 예술 작품은 현실을 생생하게 재현한다. 사진이 디지털 기술로 새로운 상상의 장이 열린 것처럼 3D프린팅 기술은 예술의 세계도  넓혀줄 것이다. 과거 3D 모델링 프로그램에서 가능했던 디자인을 현실 공간으로 직접 옮길 수 있다. 3D 프린터로 만들어진 작품은 3D 스캐너와 프린터로 무한 복제가 가능하므로 저작권 관리가 보다 중요해질 것이다.

쉬워진 제조업 창업

3D 프린터를 크라운드 펀딩, 오픈 소스, 크라우드 소싱과 결합하면 제조업 창업이 수월해진다. 좋은 아이디어만 있다면 제조업 창업이 가능하다.

3D 프린터는 시제품 제작에 필요한 비용과 시간을 줄여줄 뿐만 아니라 시제품이 아닌 실제 제품을 바로 출력해 준다. 실제 제품을 들여오기 힘든 외딴 지역에서 3D 프린터를 활용하면 물건을 직접 만들어 사용할 수 있다. 남아공의 디온 드 비어 교수는 남아공의 외딴 마을에서 3D 프린터로 필요한 물건을 만드는 프로젝트를 진행하고 있다.

3D 프린팅의 확대는 제품 디자인의 혁신으로 이어진다. 디자이너들이 생산 기술에 의한 제약 없이 자신의 아이디어를 실현할 수 있다. 아이디어만 있으면, 적은 비용으로도 시제품과 제품 생산이 가능하다. 월스트리트저널에 다르면 3D 프린터의 도움으로 제조 여건이 크게 달라지면서 창업비용이 최대 20배 이상 줄었다.

스마트워치 '페블', 안드로이드 게임기 '오우야'  외에 요즘 뜨는 스타트업들 중에는 제조업이 늘고 있다. 몸에 착용하는 헬스케어 제품인 액티비티 트래커(activity tracker)를 제조하는 피트비트나 조본 같은 업체에서는 3D프린터를 이용하여 다양한 디자인의 제품을 생산하고 있다.

립모션은 무선상에서 동작만으로 PC를 작동할 수 있게 해주는 제품이다. 손짓 한번, 손가락 하나 움직임으로, 컴퓨터를 사용하는 방법을 바꾸고 있다. 립 모션 컨트롤러는 손가락으로 가리키거나, 손을 뻗고, 쥐고 사물을 집어 들고 내려놓는 것 까지도, 평소 동작 그대로를 인지한다.

2010년 설립된 올리오라는 하드웨어 스타트업은 스마트폰에서 사진을 보다 잘 나오게 할 수 있게 하는 특별 렌즈를 제조한다. 킥스타터에서 6만8천달러의 펀딩을 이끌어내기도 했다.

제조 스타트업의 행렬은 지속되고 있다. 스페이스몽키는 디지털 파일이 외부 클라우드 서비스안에 저장되는건 문제가 있다는 것을 슬로건으로 내걸고  집에서 쓸 수 있는 개인용 데이터센터를 제공한다.

국내서도 제조 스타트업이 다수 출현하고 있다. 외국어 학습을 도와주는 깜박이를 개발한 회사 원샷보카 , 킥스타터를 통해 탄생한 인피니윙이 대표적이다. 인피니윙은 애플 맥북에어에 연결해 쓰는 도킹스테이션으로 관심을 불러일으켰다. 권기태가 창업한 '인피니윙'은 크라우드소싱(Crowdsourcing)서비스 킥스타터에 프로젝트를 게시하여 초기 투자비를 확보했다. 맥북에어 도킹스테이션 프로젝트는 불과 12일만에 목표액 5만 달러모금을 달성했다. 한달동안 5백명 가까운 사람들에게 8만2천만불을 모금했다.

제조 스타트업은 3D프린터의 보급과 킥스타터같은 크라우드 펀딩 서비스, 쿼키(Quirky)같은 크라우드 소싱 플랫폼의 확산에 힘입어 급물살을 타고있다. 쿼키는 좋은 아이디어를 제품화 시켜준다.