3D 프린팅이란 3D로 설계된 디지털 도면정보를 전용 프린터에 입력하고 플라스틱, 수지, 석재 금속 등 다양한 소재를 사용해 입체적인 형태로 출력물을 구현하는 제작 기술을 말한다. 설계와 제작이 매우 쉽다는 점에서 산업계 전반에 걸쳐 활용도가 점점 높아지는 가운데 자동차 분야에서도 역할이 점차 두드러지고 있다.
일산 킨텍스에서 열리고 있는 '자동차 경량화 기술 산업전'에서 지난 16일 자동차 부품 경량화를 위한 '3D 프린팅 기술세미나'가 열렸다. 3D 프린팅을 활용한 자동차 신제품 기술 개발 동향과 적용 사례들을 짚어보는 자리였다.
3D 프린팅 산업전망 보고서 'Wohlers Report'에 따르면 2016년 3D 프린팅을 가장 많이 활용한 분야는 산업·비지니스용 기계 부문이 19.9%로 1위, 항공 부문이 16.6%로 2위, 자동차 산업 부문이 13.8%로 3위다. 그러나 자동차 분야는 3D 프린팅 활용 범위 확장 속도가 빨라 수 년 안에 1위에 오를 것으로 전망되고 있다.
3D 프린팅이 주목받는 가장 큰 이유는 시간과 비용 절약이다. 단 시간에 시제품인 목업(Mok-up)을 만들 수 있어서다. 또 신속한 설계 오류를 확인할 수 있을 뿐 아니라 제품 기획자의 창의적인 아이디어를 제한 없이 구현할 수 있다. 디자인에 한계가 없다는 얘기다. 여기에 기업의 설계&개발 단계의 보안성도 높일 수 있는 장점도 있다.
특히 자동차 산업 분야에서 3D 프린팅이 주목받는 이유는 점차 엄격해지는 각 국가의 규제강화와 연결성이 짙다. 유럽은 오는 2020년까지 이산화탄소 배출량을 ㎞당 95g, 미국은 2025년까지 163g으로 줄여야한다. 미국 정부가 각 자동차 회사의 총 효율을 규제하는 제도(CAFE)를 도입, 현재 1갤런당 34.1마일(약 15㎞/l)의 효율이 2025년에는 54.5마일(23.1㎞/l)로 강화된다는 의미다.
이에 대응하기 위해 자동차회사의 움직임도 분주하다. 엔진 다운사이징과, 경량화, 친환경차 개발에 박차를 가하는 게 대표적이다. 특히 무게를 절감하기 위해서는 각 부분의 설계 변경과 신기술 적용, 공법 변경 등을 검토해야 하는데 이 때 3D 프린팅은 매우 유용한 수단이다. 비용과 일정 등을 획기적으로 줄여줄 수 있어서다.
국내 최대 자동차 부품기업인 현대모비스도 지난 2002년부터 3D 프린터를 도입해 연구개발부문에서 폭넓게 활용하고 있다. 과거에는 출력물의 외관 디자인 확인 정도만 가능했지만 현재는 3D 프린터 및 소재 발전으로 실물 디자인 제작과 작동 매커니즘까지 검증한다. 추후에는 실물을 대체하는 성능 평가도 가능할 것으로 예상되고 있다. 현재 5대의 3D프린터를 보유하고 있는데, 지난해 가동률은 주 5일 기준 114%에 달할 정도다.
물론 극복 과제도 남아있다. 현재 투명 소재에 대해선 대응이 불가능하다. 또한 출력물이 계단 모양의 레이아웃으로 출력돼 표면을 더욱 매끄럽게 다듬어야 하는 것도 과제다. 나아가 물성 높이는 것도 중요하다. 특히 자동차는 안전이 가장 우선 순위에 있어 출력물이 실제 물성과 맞지 않으면 시험결과의 신뢰도가 떨어지기 때문이다. 이에 따라 금속 3D 프린터 도입을 검토하는 방안이 있지만 비용문제를 해결해야 한다.
3D 프린팅으로 생산한 전기차 로컬모터스 '스트라티'
한편. 3D 프린팅으로 자동차를 생산하는 미국의 스타트업 기업 '로컬모터스'는 이미 널리 알려졌다. 기존 자동차 생산방식을 버리고 새로운 대안을 제시하고 있다는 측면에서다. 2만여명의 일반인, 전문가들이 온라인을 통해 올라온 의견을 수렴해 디자인을 결정하고 컴퓨터에 도면을 입력하면 프린터가 수 십 시간 안에 차체를 생산한다. 이후 포드·크라이슬러·GM 등에서 미리 주문해뒀던 부품을 조립하면 차가 완성된다. 이 회사는 한국의 제주와 울산, 최근에는 서울에도 생산 공장을 짓는 방안을 검토 중이다.
고양=김성윤 기자 sy.auto@autotimes.co.kr
출처-오토타임즈
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