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[3D전문가 심과장의 3D프린톡]-EP.3 보급형 3D프린터 FDM

 
이번 [3D프린톡]에서는 지난 에피소드 ‘입문자를 위한 출력하기 쉬운 아이템 다섯 가지’에 이어서, 현재 보급형 3D프린터로 가장 널리 사용되고 있는 FDM(FFF) 방식의 3D프린터에 대해서 알아봅니다.


출력방식 따라 특징 다르고 가격도 제각각
3D프린터는 저가의 FDM 프린터부터, 1억원이 넘는 MJP 프린터까지 그 종류와 가격이 다양하다. 따라서 사용 용도에 따라 알맞은 것을 구매해야 하는데, 가장 많이 사용되고 있는 FDM(FFF) 방식의 보급형 3D프린터의 특징을 살펴보자.
다양한 보급형 프린터 방식과 가장 널리 쓰이는 FDM 방식의 원리

다양한 보급형 프린터 방식과 가장 널리 쓰이는 FDM 방식의 원리

3D프린터 개발 초창기에 미국 스트라타시스(Stratasys)라는 기업이 플라스틱(폴리머 소재)을 가늘게 녹여서 바닥부터 쌓아 올리는 FDM(Fused Deposition Modeling, 용융 적층 모델링) 기술을 개발하여 특허를 냈으며, 2008년 특허가 만료된 후 많은 3D프린터 장비 개발 회사들이 이 기술을 사용해 관리가 쉽고, 장비와 소재가 저렴한 저가형 3D프린터가 보급되었다. 동일한 FDM 기술을 타 기업이 사용할 때는 FFF 기술이라고 부른다. 현재는 완제품뿐만 아니라 사용자가 직접 개발하고 업그레이드할 수 있는 제품도 쉽게 찾아볼 수 있다.
 
20만 원대 ‘조립형’부터 600만 원대 ‘고성능’까지
개인이 구입 가능한 FDM 보급형 3D프린터는 20만 원대의 조립형부터 600만 원대의 여러 가지 색상을 동시에 출력할 수 있는 고성능 프린터까지 가격이 다양하다. 그렇다면 가격대별 프린팅 품질 차이는 어떨까? 궁금증을 해결하기 위해 서울 국립현대미술관 무한상상실의 3D프린터 3종을 사용했다. 이곳의 3D프린터들은 다양한 출력 환경을 고려해 제조사, 성능 및 세부 기능이 각각 다른 70만 ~ 350만 원대 가격의 보급형 3D프린터 (Da Vinci Jr.1.0, Edison S, Cubicon Single Plus)로 비치되어 있다. 

 
 서울 국립현대미술관 무한상상실 아트팹랩에 비치된 FDM 3D프린터 3종

서울 국립현대미술관 무한상상실 아트팹랩에 비치된 FDM 3D프린터 3종

 
사용 예약을 하기 위해서 무한상상실 장비 예약 웹페이지에 들어가 보면 세 모델 중 가장 고가의 Cubicon Single Plus 제품이 사용자들에게 인기가 있음을 확인할 수 있다. 플라스틱 소재의 색상에 따라 출력물의 색상이 정해지는데, 이는 나중에 아크릴 물감이나 스프레이 도료 등의 채색을 통해 언제든지 변경할 수 있다.
 
보급형 3D프린터 출력물 비교
서울 국립현대미술관 무한상상실 아트팹랩에서 무료로 사용할 수 있는 3종류의 FDM 3D프린터를 통해 출력물의 상태를 구체적으로 확인해보았다.
 
위의 사진에서 보이는 것처럼, 한 번의 출력으로 세밀한 표현을 하기에는 조금 부족해 보인다. 출력 시 프린터 노즐에서부터 출력물까지 이어지는 실오라기 같은 플라스틱 찌꺼기가 발생하여 손으로 일일이 제거해야 하는 번거로움이 있으며(사진①), 등고선처럼 보이는 출력물 표면의 계단 현상은 피할 수 없고(사진②), 고온의 상태로 쌓아 올리는 동안 무너지지 않게 하기 위해서 생성되는 서포트(지지대)를 제거할 때 미세한 흠집이나 표면 손실이 생기지 않도록 각별히 주의해야 한다(사진③). 이러한 현상은 특정 3D프린터로 출력한 결과물의 단점이라기보다는 보급형 FDM 프린터 전반적인 특징이며, 중·고급형 3D프린터의 출력물과는 확연하게 차이가 날 수밖에 없다.

아주 매끈하고 복잡한 굴곡 등을 표현하고자 하는 사용자들은 긴 시간의 후가공 작업(표면 다듬기, 채색 및 복제, 광택 처리, 특수 코팅 마감 등)이 필요하다.
 
레이어 두께를 얇게 할수록 품질은 향상되지만, 시간이 오래 걸린다.

레이어 두께를 얇게 할수록 품질은 향상되지만, 시간이 오래 걸린다.

물론 FDM 프린터 출력 시, 세부 옵션에서 레이어 두께를 얇게 설정하거나 적층 속도를 낮춰서 결과물의 품질을 어느 정도 높일 수는 있다. 높은 품질이나 매끄러운 마감이 필요 없는 소품·잡화 등을 제작할 때에는 보급형 프린터가 안성맞춤이다. 
 
보급형 FDM 프린터 장비들을 직접 사용해 본 결과, 출력 방식의 특성상 아쉬운점은 있지만, 소규모 사업의 구상이나 취미용 소품, 간단한 피규어 제작 등에 도전해 볼 수 있을 정도의 결과물을 얻을 수 있었다. 중요한 것은 여러 번의 시행착오 끝에 자신의 아이디어를 3D프린터로 성공적으로 출력해 낸 도전 정신 아닐까?
 
내일 [3D프린톡]에서는 일상생활에서 만날 수 있는 3D 프린터 이야기 ‘EP.4 3D프린터와 아트 토이’에 대해서 살펴보겠습니다.  

https://news.joins.com/article/22874788

https://news.joins.com/article/22874789

https://news.joins.com/article/22894575

https://news.joins.com/article/22929963

https://news.joins.com/article/22932789

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‘북한의 급변사태와 안정화 전략’을 주제로 북한학 박사를 받았다. 국방연구원 안보전략연구센터ㆍ군사기획연구센터와 고려대학교 아세아문제연구소 북한연구센터에서 군사ㆍ안보ㆍ북한을 연구했다. 2016년부터는 중앙일보에서 군사ㆍ안보 분야 취재를 한다.