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IT계의 뉴페이스, 4D 프린팅(4D Printing)이 왔다!

2015.04.29 09:55

안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 최태림입니다.


요즘 각종 포털 사이트에서 3D 프린터가 연일 검색어 순위에 오르고 있는 것을 많이 보셨을 텐데요. 이는 비단 우리나라에만 국한된 현상은 아닙니다. 미국을 포함한 전 세계에서 3D 프린터에 대한 기사를 쏟아내고 있고, 3D 프린터에 관련된 분야를 뜻하는 3D 프린팅(3D Printing)이라는 용어가 등장하여 키워드가 되기도 했습니다. 이처럼 전 세계적으로 화제가 되고 있는3D 프린팅은 도대체 무엇일까요? 이에 대해 더 자세히 알고 싶다면 아래의 블로그 기사를 참고해 주세요. 


●  3D 프린터, 인류의 꿈을 출력하라: http://blog.lgcns.com/200 

●  미래를 생산하라, 3D 프린터! : http://blog.lgcns.com/739 

 

그런데, 3D 프린팅이 끝이 아닙니다. 이를 넘어선 4D 프린팅이 등장해서 화제라고 하는데요. 사실 4D하면 4차원을 의미하지만 현실적으로 4차원의 물체를 생산하는 것은 불가능합니다. 그래서 4D는 사전적으로 3D보다 한 단계 진보한 기술을 의미하기도 하는데요. 3D 프린팅과 4D 프린팅, 어떤 점에서 차이가 있는지 지금부터 보시죠. 

2013년, 미국 MIT 자가조립연구소장 스카일러 티빗츠(Skylar Tibbits)는 테드(TED)에서 4D 프린팅이라는 개념을 처음으로 소개했습니다. 그의 말에 따르면, 4D 프린팅이란 복합적 재료를 쓴 3D 프린터에서 복합적인 기능을 가진 물건을 만들어내는 것입니다. 다시 말해서, 결과물이 입체적으로 출력되는 것까지는 3D 프린팅과 차이가 없습니다. 


하지만, 4D 프린팅을 통해 만들어진 결과물은 만들어내자마자 한 모양에서 다른 모양으로 스스로 변환 가능하다는 추가적인 기능을 가지고 있습니다. 이는 큰 부피를 가진 결과물을 만들려면 프린터도 그만큼 커야 하는 3D 프린팅의 약점을 보완한 기술이기도 합니다.


이와 같은 변환이 가능한 이유는 4D 프린팅에 쓰이는 특별한 재료인 형상기억소재 덕분인데요. 형상기억소재로 만든 물체는 변형을 시켜도 물질 자체가 본래의 형상을 기억하고 있어서 특정한 자극을 주면 다시 원래 모습으로 복원할 수 있는 탄성을 지니고 있습니다. 이 소재를 사용한 물품은 예상치 못한 피해에도 쉽게 회복될 수 있고 필요한 만큼 변형시킬 수도 있기 때문에 다양한 분야에 응용되고 있는데요. 결론적으로 4D 프린팅에 쓰인 형상기억소재 때문에 결과물이 사용자가 설계한 형태로 변환될 수 있는 것입니다. 아래의 예시를 함께 보시죠. 

<출력 후 자동적으로 조립되는 코끼리 모형 (출처: 미국 MIT)>


<물에 닿으면 자동으로 형태가 변하는 4D 프린팅의 결과물들 (출처: self-assembly lab, http://www.selfassemblylab.net/4DPrinting.php)>

 

그렇다면 이러한 결과물을 어떻게 쓸 수 있을까요? 스카일라 티빗츠는 TED 강연에서 도시의 지하에 묻혀있는 수도관을 예시로 들었습니다. 도시 설계에서 수도관, 특히 수도관이 전달할 수 있는 물의 양은 매우 중요한데요. 수도관이 너무 작아 충분한 물을 전달하지 못한다면 주민들이 물 부족을 겪고, 너무 크면 세금이 낭비되기 때문입니다. 그 뿐만 아니라, 만약 인구가 급격히 증가하거나 감소하게 된다면 수도관에 대한 추가적인 예산이 들어갈 가능성이 높습니다. 하지만 처음부터 물의 양에 따라 자유롭게 팽창하거나 수축하는 수도관을 쓴다면 어떨까요? 천문학적인 액수의 세금이 필요한 일을 방지할 수 있을지도 모릅니다. 


놀랍게도 이미 4D 프린팅 제품이 판매에 들어간 사례가 있습니다. 바로 너브스 시스템(Nervous System)의 ‘키네마틱스(Kinematics) 프로젝트’에 속하는 다양한 제품들인데요. 우리말로 해석하면 ‘운동학’이라는 뜻의 이 프로젝트는 4D 프린팅을 이용하여 옷과 장신구, 장식품 등을 만드는 것이 목적입니다. 


너브스 시스템의 제품들은 3D프린터에서 출력될 때는 평면이지만 곧 자동적으로 입체적인 형태를 잡아갑니다. 또한, 이미 상용화된 팔찌와 허리띠, 귀걸이는 아래에 나오는 사진처럼 사용자가 직접 물품을 디자인하고 주문할 수 있습니다. 가격도 대략 $60 정도로 관심 있는 사람이라면 충분히 지불할 수 있는 수준이죠. 이제 4D 프린팅으로 만든 다양한 제품이 우리 생활에 다가올 날이 얼마 남지 않은 것 같습니다. 

<사용자가 직접 만드는 키네마틱스 목걸이 (출처: Nervous system, https://n-e-r-v-o-u-s.com/index.php)>

 

우리나라는 3D 프린팅 시장 규모가 매우 작기 때문에 4D 프린팅 시장 역시 걸음마 수준입니다. 4D프린팅의 정확한 규모에 대한 자료가 미비하기 때문에 3D 프린팅 관련 시장에서부터 예측할 수 밖에 없는데요. 미래부의 자료에 따르면, 2011년 기준 한국의 3D 프린팅 관련 시장 규모는 약 760억원(0.6억달러) 수준이라고 합니다. 하지만 2011년 전세계의 3D 프린팅 관련 시장의 규모는 무려 27억달러에 육박했다고 하네요. 

 <전세계 3D 프린팅 및 관련 서비스 시장 규모 전망 (출처: Wohlers Associates, 2012)>


3D 프린팅 시장의 발전을 위해 우리나라 정부에서도 차근차근 단계를 밟아나가고 있는데요. 산업통상자원부에서는 2025년까지 지속될 3D 프린팅 로드맵을 만들고 있고, 미래창조과학부에서는 3D 프린팅 관련 소프트웨어를 다루는 인재 양성에 힘쓰고 있다고 합니다. 


또한 3D 프린팅에 대한 접근성을 높이기 위해 국민들이 직접 3D 프린터를 체험할 수 있는 기회를 마련하고 있습니다. 전국 각지에 있는 ‘무한상상실’과 ‘창조경제혁신센터’ 에서는 3D 프린터 교육 프로그램을 운영하기도 하고, 개인적으로 3D 프린터 실습을 신청하여 체험을 할 수도 있습니다.  


지난 3월 17일에는 국회에서 ‘3D 프린팅 메이커스 페스티벌’이 열리기도 했는데요. 피규어, 인형 등 흥미 위주의 상품이 많았지만 점점 우리 생활에 친숙하고 유용한 기술이 나올 것이라 기대해 봅니다.


이제 4D 프린팅에 대해 조금은 이해가 되셨나요? 4D 프린팅은 그 자체뿐만 아니라 다른 기술과 함께 적용될 수 있어 시너지 효과가 많이 기대되고 있습니다. 4D 프린팅 자체가 물품의 설계도만 있으면 원하는 것을 그 자리에서 만들어 낼 수 있는 기술인 만큼 공간 제약의 문제를 감소시킬 수 있는데요. 따라서 비슷한 속성을 지닌 사물인터넷(IoT)과 함께 응용될 것이 기대됩니다. 


‘스마트 셋톱박스’로 스마트 홈(Smart Home)을 구현하고, ‘인텔리전스 CCTV’로 스마트 시티(Smart City)를 실현시키고 있는 LG CNS의 기술처럼 4D 프린팅 역시 우리 생활 안에 친숙하고 편리하게 다가왔으면 하는 바람입니다.



Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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