다른 신기술과 마찬가지로 현재는 약간 거품도 있는 것 같은 느낌이지만 그럼에도 3D 프린팅은 21 세기의 연금술로 불리면서 제조업은 물론 가정에서도 여러가지 혁신을 앞당길 것으로 기대되고 있습니다. 3D 프린터를 이용해서 만들 수 있는 소재도 현재는 플라스틱 소재는 물론 음식, 금속, 섬유까지 광범위하게 확산되고 있습니다.
이 중에서 금속 소재는 다른 소재에 비해서 다루기가 어려운 소재입니다. 높은 온도로 가열해야만 성형하기 쉬울 뿐 아니라 열을 가하면 강도 등의 특성이 변하는 문제가 있기 때문입니다. 그럼에도 불구하고 금속 소재를 3D 프린터로 다루려는 연구는 상당 수준으로 진행이 되어 현재 이미 실용화의 단계에 이르렀습니다.
특히 나사에서는 오래전부터 금속을 포함한 다양한 소재를 출력할 수 있는 3D 프린터에 많은 관심을 보여왔는데, 복잡한 부품들을 주물 대신 출력할 수 있다면 제작 기간을 크게 단축시킬 수 있는 것은 물론 우주 정거장이나 우주선, 혹은 달이나 화성의 우주 기지에서도 긴급 수리가 가능해 질 수 있기 때문입니다. 따라서 나사에서 3D 프린터에 큰 관심을 보이는 것은 그다지 놀라운 일은 아니라고 할 수 있습니다.
그러나 앞서 언급했듯이 3D 프린터로 정교한 금속 제품을 출력하는 일은 결코 쉬운 일이 아니었습니다. 특히 우주선 부품으로 사용하기 위해서는 하나의 금속 부품이 다양한 합금으로 만들어져야 할 필요가 있는데 이는 기존의 3D 프린터로는 가능한 일이 아니었습니다. 나사의 제트 추진 연구소 (JPL Jet Propulsion Laboratory) 연구자들은 바로 이것을 3D 프린터로 가능하게 만들었습니다.
JPL 의 엔지니어인 피터 딜론 (R. Peter Dillon) 은 "(새로운 기술 덕분에) 우리는 합금에서 합금, 합금으로 연속적으로 변하는 방법을 개발했으며 이를 통해서 다양한 합금에 응용이 가능해졌다. 우리는 이것이 미래 소재 연구에 변화를 가져올 것으로 생각한다" (You can have a continuous transition from alloy to alloy to alloy, and you can study a wide range of potential alloys," said R. Peter Dillon, a technologist at JPL. "We think it's going to change materials research in the future) 라고 언급했습니다.
(나사의 JPL 에서 개발된 새로운 3D 프린터로 로켓 노즐에 사용될 부품을 출력하는 중 Scientists make a rocket nozzle using a new 3-D printing technique that allows for multiple metallic properties in the same object. Credit: NASA-JPL/Caltech )
(새로운 3D 프린터로 성형한 금속 부품. 3D 프린터로 출력했다고 믿기 어려운 퀄러티 This is a prototype of a mirror mount that scientists made using a new 3-D printing technique. Credit: NASA-JPL/Caltech )
역시 JPL 의 엔지니어이자 금속 공학자인 더글라스 호프만 (Douglas Hofmann) 과 그의 동료들은 회전하는 판 위에서 금속 파우더를 뿌리고 그 위에 다시 레이저를 이용해서 조금씩 녹여 한층씩 성형을 하는 방법으로 정밀하게 전체 부품을 복합 소재로 만들 수 있었다고 설명했습니다. 따라서 필요하다면 부품의 금속 합금 성분을 위치마다 다를게 할 수 있는데 이는 기존의 금속 3D 프린터는 물론 주물 방식으로는 가능하지 않은 혁신적인 신기술이라고 할 수 있습니다.
아직 실용화를 위한 몇가지 과제가 남아 있겠지만 그럼에도 불구하고 3D 프린터가 앞으로 다양한 합금 부품을 출력하는 일이 가능해질 것으로 기대됩니다. 과연 3D 프린터의 파급효과가 어느 정도일지 궁금하네요.
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