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MFG 64 3D 프린팅, 설계부터 완전히 새로운 방식의 접근 필요해 이미 수년 전부터 기존 가공 기술의 한계를 극복할 첨단 기술로 주목을 받고 있는 3D 프린팅. 해마다 높은 성장률을 기록하는 시장 규모에, 제조 패러다임을 바꿀 것이라는 기대를 한 몸에 받고 있는 와중에도 3D 프린팅 기술에 대한 회의적 목소리가 존재할 수밖에 없는 이유는 무엇일까? UNIST 3D프린팅첨단생산기술센터장 김남훈 교수 많은 전문가들이 3D 프린터 장비 위주의 개념 확산 을 우려하고 있다. 3D 프린팅을 단순히 기존 공정이 나 장비의 대체재로 여기게 되면 성능면에서 실망 하기 때문이다. UNIST(울산과학기술원)에서 3D프 린팅첨단생산기술센터장을 역임하고 있는 김남훈 교수는 이 같은 인식에 개선이 필요하다고 말한다. “3D 프린터를 도구로 인식하는 경우가 많다. 새로 운 도구로 기존의 도구를 대체한다는 개념으로 접 근했기 때문에 기존 방식과 비교해 성능, 비용, 시간 에서 유리한 것이 없다는 점이 강조되었다. 특히나 대량 생산과 비용 절감이 미덕인 국내 제조 환경에 서는 더욱 비판을 받을 수밖에 없는 위치였다. 하지 만 3D 프린팅이 기존의 절삭 가공 및 사출 성형 장 비와 근본적으로 다른 방식의 제조 기법이라는 사 실을 인지해야 한다.” 김 교수는 생산 방식의 전환이라는 개념에서 제품 전주기에 걸친 기존의 한계 및 문제를 해결할 수 있 는 방법론으로서 3D 프린팅을 활용해야 하며, 이러 한 방식의 접근이야말로 3D 프린팅 기술의 저변 확 대에 핵심적인 역할을 할 수 있을 것이라 강조했다. 이처럼 새로운 방식의 접근을 위해 놓쳐서는 안될 개념이 바로 DfAM(Design for Additive Manufacturing)이다. 3D 프린팅 활용의 열쇠, DfAM DfAM은 3D 프린팅이 가지는 고유의 장점을 극대 화하는 설계 방법론으로, 앞서도 말했다시피 기존 설계나 제조 과정에서 마주치는 문제 및 한계를 극 복하는 해법을 제공해준다. 김 교수는 “DfAM이 3D 프린팅의 단점을 극복하고 장점을 부각시키는 설계 방법이긴 하지만, 모든 제품 및 부품 제작에 DfAM을 적용하는 것은 적합하지 않다. 구조와 소 재의 복잡성, 스케일의 복잡성 등의 문제 때문에 기 존 공법으로 제작 자체가 불가능하거나 제작 비용 및 시간을 너무 많이 소비하고 있는 경우라면 DfAM을 통해 여러 제약을 넘어설 수 있는 가능성 이 훨씬 크다”고 설명했다. DfAM 기법은 다양하게 존재한다. 여러 특성을 지 닌 재료들을 한 번에 프린트하여 다양한 물성, 특수 한 기능 등을 구현하는 ‘다중소재’ 설계, 설계 목적 과 제약 조건을 고려하여 컴퓨터로 재료의 최적 배 치를 계산하는 ‘위상 최적화’ 설계, 부품의 체결부를 줄이고 하나로 병합함으로써 성능을 향상하고 효 율적은 구조를 구현하는 ‘일체형 구조’ 설계, 단위 구조 반복으로 구성된 격자 구조를 통해 강성을 유 지하면서 파트의 초경량화를 실현하는 ‘격자 구조’ 등이 그것이다.