3D를 넘어 4D로
3D를 넘어 4D로
  • 오현식 기자
  • 승인 2019.01.21 13:56
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2019년 4D 프린팅 상용화 '스타트'
2025년까지 연평균 40% 성장
MIT Self-Assembly Lab의 4D 프린팅 시연
MIT Self-Assembly Lab의 4D 프린팅 시연

 

3D 프린팅은 입체 조형물을 곧바로 만들어낼 수 있다는 점에서 주목받아온 분야이다. 제조 산업에서는 프로토타입 개발에서 3D 프린팅이 완전히 자리매김한 상황이며, 프로토타입을 넘어 양산품 제조로의 적용은 물론 컨슈머 시장으로의 진출까지 노리고 있다.

지난 1월 개최된 CES 2019에서도 3D 프린팅은 단연 시선을 모은 아이템이다. 의료·우주항공·엔지니어링·완구 등으로 넓어진 3D 프린팅 시장과 더불어 석고·세라믹 등 새로운 3D 프린팅 필라멘트가 다수 전시되면서 3D 대중화의 물결을 한껏 느끼게 한 것이다.

3D를 넘어 4D로
대중화가 다가오면서 업계의 관심은 3D 프린팅 너머를 준비하고 있다. CES 2019에서 3D 프린팅 분야는 South Hall 3에 집중 전시됐지만, 참가기업 숫자는 예년에 비해 줄어들었다. FDM/FFF 방식에 기반해 다수의 기업이 3D프린터를 생산하면서 수익성이 악화되고, 소수의 선도 기업만이 살아남는 공급자 시장의 정리가 시작된 것이다. 이에 차별화된 경쟁력 확보를 위해 4D 프린팅에 대한 관심이 증가하고 있는 것이다.

4D 프린팅이란 개념은 2013년 TED 컨퍼런스에 참여한 MIT Skylar Tibbits 교수가 처음 주장한 것이다. 특정 자극으로 변형되는 특수 소재로 새로운 새로운 가치를 창출할 수 있다는 것이다.

예를 들어 종이와 같은 2D 평면에 주사위를 인쇄하고, 이후 물과 같은 특정 촉매제에 노출되면 입체적인 주사위로 만들어지게 할 수 있다. 과거 인기만화 드래곤볼에서는 집이나 자동차를 캡슐에 담아 필요할 때 크기를 키워 활용했는데, 이런 만화같은 일이 현실화할 수 있는 것.

3D 프린팅 이후 형태나 기능의 변경을 수반하여 가치를 증대시키는 기술이라고 말할 수 있는 4D 프린팅은 비즈니스 측면에서 크고 뚜렷한 매력을 갖고 있다. 물류에서의 이점이 대표적이다. 예컨대 침대나 의자처럼 부피가 큰 물품을 종이에 압축할 수 있다면 배송에 드는 비용을 드라마틱하게 줄일 수 있다. 복잡한 형태의 물건이 아닌 배송 박스처럼 단순한 물품이라도 부피를 비약적으로 줄일 수 있게 되면, 물류 기업은 큰 비용절감 효과를 얻을 수 있다. 

4D 프린팅 시장 전망
4D 프린팅 시장 전망

이 뿐만이 아니다. 안전이나 편의성 강화 측면에서도 4D 프린팅은 새로운 가치를 부여한다. 열에 반응하는 벽면을 설계하여 화재 등 재난 상황에서 외부로 빠르게 나갈 수 있는 새로운 비상구를 제공하는 건축물을 만들 수 있으며, 날씨에 따라 변화하는 의류 등도 가능하다. 자동차에서는 속도에 따라 최적의 형태로 변화하는 스포일러를 만들어낼 수도 있다.

4D 프린팅의 중추는 스마트 재료이며, 이 재료가 촉매에 의해 반응하는 공식을 알아내 정교한 제어 아키텍처를 구축하는 것이 핵심이다. 현재 MIT Tibbits 교수의 Self-Assembly Lab 뿐 아니라 스트라타시스, 오토데스크, 다쏘시스템, HP 등 다수의 기업들도 4D의 가능성에 주목하고 투자를 확대하고 있다. 이들은 스마트 소재 및 3D 프린팅의 확대 등에 힘입어 4D 프린팅의 시대가 빠르게 도래할 것으로 기대하고 있는데, 시장조사기관 마켓앤마켓은 2019년 4D 프린팅의 상용화가 시작되어 2025년까지 연평균 43%의 초고속 성장을 예측했다.


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