3D 프린팅(2011, 고3, 10월)

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3D 프린팅은 대상이 되는 3차원 물체의 형상을 실제로 ⓐ재현하는 기술이며, 3D 프린팅을 실현하는 프린터를 3D 프린터라고 부른다. 3D 프린팅을 위해서는 물체의 표면을 3차원 공간에 표현한 데이터가 필요하다. 이러한 데이터를 얻기 위해서는 기본적으로 모형 제작을 위한 컴퓨터와 3D 소프트웨어가 필수적이다. 물론 3D 스캐너를 활용하여 실제 존재하는 물체의 데이터를 얻는다면 이를 3D 프린팅의 데이터로 사용할 수도 있다.

3D 소프트웨어를 이용하여 얻게 되는 데이터는 물체의 표면을 일반적으로 폴리곤 메시(polygon mesh)로 나타낸다. 폴리곤 메시는 ㉠다각형을 서로 이어 붙인 형태로 면을 나타내는데, 기본 도형으로 삼각형이나 사각형을 주로 사용한다. 이러한 폴리곤 메시로 나누어진 다각형들의 꼭짓점을 X, Y, Z ㉡세 방향의 공간 좌푯값으로 나타내는 방식으로 데이터가 만들어진다. 좌푯값을 매겨야 할 꼭짓점의 수가 많아지면, 데이터의 양은 늘어난다. 폴리곤 메시 데이터는 다시 물체를 얇은 층의 적층물 형태로 표현하는 데이터로 ⓑ변환하여야 한다. 폴리곤 메시의 좌푯값을 이용하여 아래층부터 위층으로 순서대로 각 층의 데이터를 만들어낸다.

㉢데이터를 만든 후에는 이를 3D 프린터에 전송하여 결과물을 만들어내는데, 물체를 어떤 재료로 어떤 방식에 의해 만들어내느냐에 따라 여러 가지 3D 프린팅을 ⓒ구현할 수 있다. 이 중에는 액체 상태에서 빛을 받으면 딱딱하게 굳는 광경화성수지를 사용하여 층을 만들어 내는 방식이 있는가 하면, ㉣고체의 재료를 사용해서 조각하듯이 재료를 레이저로 녹이는 3D 프린터도 있다.

이 중에서 광경화성수지를 사용하는 3D 프린터는 잉크젯 프린터처럼 액체를 이용하는 방식이다. 액체 상태의 광경화성수지를 프린터 내부에 있는 판에 머리카락의 십분의 일 정도의 두께로 미세하게 ⓓ도포하여 물체의 층을 만든다. 프린터 헤드에서 분사된 액체 상태의 원료는 헤드 양옆에 달려 있는 자외선 램프에 의해 ⓔ분사 직후 굳는다. ㉤이렇게 굳은 층 위에 또다시 원료를 분사해 다른 층을 쌓아 올린다.

최근에는 조형 예술가들도 3D 프린팅을 이용해 작품의 모양을 미리 보기도 한다. 산업체에서는 소프트웨어로 디자인한 제품을 완성품과 거의 흡사하게 만들어 볼 수 있다. 또한 컴퓨터 통신망을 이용하면 거리와 관계없이 아주 짧은 시간에 견본품을 전송해 상품에 대한 의견을 교환할 수도 있다. 3D 프린팅을 이용하는 분야는 점점 넓어지고 있는데, 일상생활 용품의 제조부터 자동차, 우주항공, 예술, 의료 분야에 걸쳐 다양하게 이용될 수 있다.

― 최성권, ‘신속조형기술’