물만 닿으면 녹는 알약, 항공기 부품, 티타늄 두개골, 패션쇼 재킷·치마

… 생활 곳곳에서 실용화

감기 걸린 아이를 병원에 데려갔더니 알약을 처방해 줬다. 아이가 한입에 꿀꺽 삼키기엔 조금 크다. 아이는 먹기 싫다며 떼를 쓰고, 가루로 빻아서 먹이자니 번거롭다.

이럴 때 부모는 아이를 달래느라 진땀을 빼기 마련이다. 물에 닿으면 순식간에 녹아내리는 알약이 있다면 훨씬 편하지 않을까? 그런 약이 실제로 나왔다. 지난달 미국 제약사 아프레시아가 만든 알약 '스프리탐(Spritam)'이 그것이다. 스프리탐은 겉모습은 일반 알약과 똑같지만 내부에 미세한 구멍이 촘촘히 뚫려 있는 다공성(多孔性) 구조다. 이 구멍으로 물이 스며들어 적은 양의 물에도 쉽게 녹도록 만들어졌다.

​스프리탐은 3차원(3D) 프린터로 만든 의약품이다. 아프레시아의 돈 웨더홀드 대표는 "3D 프린터 기술이 없었으면 이런 숱한 구멍이 뚫린 약을 제조하기 힘들었을 것"이라고 말했다.

3D 프린터가 생활을 바꾸기 시작했다. 플라스틱과 같은 원료를 분사해 물건을 입체로 출력하는 3D 프린팅은 얼마 전까지도 보통 사람들이 체감하기 어려운 '미래 기술'이었다. 기껏해야 IT(정보기술) 박람회장 한편에서 사탕 따위를 찍어내며 관람객들에게 볼거리를 제공하는 정도였다. 그러나 최근 들어 일반인에게 팔리는 제품을 3D 프린터로 만드는 사례가 늘고 있다.

◇소재 다양해지는 3D 프린터… 항공·의료에도 쓰여

3D 프린터는 금형(金型) 없이 제품을 만들 수 있어 제조 비용을 줄여 준다. 물건을 제조할 때 드는 생산 비용과 시간을 혁신적으로 줄여주는 것이다.

지난해 4월 제너럴일렉트릭(GE)이 3D 프린터로 제작한 항공기 부품이 미 연방항공청(FAA)으로부터 사용 승인을 받았다. GE는 엔진에 들어가는 온도 센서 덮개를 3D 프린터로 제작했다. 온도 센서 덮개는 항공기가 운항하는 높은 고도의 낮은 기온과 강력한 공기 흐름으로부터 센서를 보호하는 부품이다. 이 부품은 보잉777 여객기에 사용되는 'GE90-94B' 모델 엔진 400기에 탑재된다.

이 덮개는 코발트·크롬 합금으로 만든 것이다. 분말 상태의 금속을 분사한 뒤 레이저를 쏴서 설계도면대로 융합시킨다. 이렇게 하면 덮개를 이음매 없이 한 덩어리 금속으로 만들 수 있다. 여러 개 금속 조각을 조립해서 만들던 과거에 비해 비용이 줄어들고, 부품 디자인부터 생산까지 걸리는 시간도 단축된다.

미국 특허청은 지난달 항공기 제조사 보잉이 특허 출원한 인공 눈(雪) 제조 기술을 공개했다. 인공 눈은 항공기의 안전성 시험에 쓰인다.

항공기가 혹한에서 운항하면 착빙(着氷) 현상이 발생할 수 있다. 공기 중 냉각된 물방울이 얼음이 돼서 동체나 날개 표면에 엉겨붙는 것이다. 이는 양력(揚力·비행기가 공중에 뜨게 받쳐주는 힘)을 발생시키는 공기 흐름을 방해하고 하중을 늘리기 때문에 신형 항공기를 만들 땐 반드시 테스트를 거쳐야 한다. 지금은 항공기를 실제 운항 상태처럼 강력한 찬 바람에 노출하는 방식을 사용한다. 그런 다음 엉겨붙은 눈의 모양을 합성수지로 그대로 만들고, 이를 동체에 부착한 뒤 시험 비행을 하는 것이다.

이 방식은 항공기를 세워 놓고 시험할 대형 시설이 필요하고 시간이 오래 걸린다. 테스트 과정에서 항공기가 손상될 우려도 있다. 엉겨붙은 눈의 밀도(密度) 같은 변수를 조절하기도 어렵다. 보잉이 특허출원한 기술은 눈이 엉겨붙는 모양을 컴퓨터로 추정한 뒤, 3D 프린터를 사용해 추정 결과대로 인공 눈을 출력해 시험 비행할 수 있도록 했다.

​의료 분야에도 3D 프린터가 본격 도입되고 있다.

국내에서는 이달 초 한국생산기술연구원과 중앙대 연구팀이 3D 프린터로 만든 티타늄 두개골을 60대 환자에게 이식하는 수술에 성공했다. 3D 프린터는 하나의 금형에서 여러 제품을 찍어내는 방식과 달리 단 한 명의 환자 상태에 꼭 맞춘 보형물을 제작하기에 알맞다. 제작 기간이 짧아 위급 환자에게 시술할 때도 유리하다. 생산기술연구원 이영수 원장은 "3D 프린터를 이용한 두개골 개발은 치료용 인공 보형물에 대한 신뢰도를 높이는 계기가 될 것"이라고 말했다.

2013년 미국에서 출범한 글로벌 자원봉사 단체 '이네이블(E-Nable)'은 값비싼 의수·의족을 마련하기 어려운 장애인들에게 3D 프린터로 새 손발을 만들어주고 있다. 전 세계에서 3D 프린터를 보유한 개인·기관 8000여명이 참가해 지금까지 1800여개의 의수·의족을 만들어 장애인에게 전달했다.

항공·의료와 같이 정밀함이 생명인 분야에서 3D 프린터를 활용할 수 있는 것은 3D 프린팅 원료가 다양해지고 있기 때문이다. 과거에는 플라스틱이나 합성수지가 주로 쓰였지만 이제는 금속을 비롯한 다양한 소재로도 3D 프린팅이 가능해졌다.

시장조사업체 가트너는 올해 산업계에 중요한 영향을 미칠 10대 기술 중 하나로 3D 프린터 소재의 다변화를 꼽았다. 합금, 탄소섬유, 유리, 생화학 소재 등이 사용되면서 3D 프린터의 활용 범위가 넓어진다는 전망이다.

​◇일반 소비자용 제품에도 3D 프린터 활용

일반 소비자들이 쓰는 제품에도 3D 프린터 기술이 쓰인다. 대표적인 분야가 패션·스포츠 용품이다. '누구에게나 어느 정도 맞지만 사실 누구에게도 꼭 맞지는 않은' 기성복 대신 맞춤형 제품을 3D 프린터로 만든다. 3D 프린터가 다품종 소량 생산 시대를 열고 있는 것이다.

아디다스는 지난해 10월 3D 프린터를 활용한 운동화 생산 계획을 발표했다. 3D 프린팅 업체 머티리얼라이즈(Materialise)와 손잡고 고객의 발 모양에 꼭 맞는 신발 창을 3D 프린터로 제작하기로 했다. 명품 업체 샤넬도 지난해 오트쿠튀르(고급 맞춤복) 패션쇼에서 3D프린터로 찍어낸 재킷·치마 등 60여 벌을 선보였다.

스포츠용품 업체 언더아머는 지난달 3D 프린터로 만든 운동화를 300달러(약 33만9700원)에 판매했다. 이 운동화는 1996년회사 창립 20주년을 기념해 96켤레만 한정 판매했는데, 밑창에 'printed in Baltimore'(볼티모어에서 인쇄)라는 문구를 새겼다. 미국 볼티모어는 언더아머의 본사가 있는 곳이다. 기존 생산지 표기법 대로라면 'made in Baltimore'(볼티모어에서 제작)라고 써야 했겠지만, 3D 프린터로 고객의 발에 꼭 맞는 신발을 만들었다는 의미를 강조하기 위해 'printed'(인쇄하다)라는 표현을 사용했다. ​

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