3D 프린터가 개인 생산 도구로 부상하고 있다. 최근 비교적 저렴한 가격의 3D 프린터가 등장하면서 집에서 직접 제품을 제작하는 개인이 생겨나고 있다.

시장조사기관 Wohlers Associates에 따르면 3D 프린터 중 5,000달러 이하 제품의 판매량은 2007년 66대에서 2012년 3만5,508대로 급격히 증가했으며, 전 세계적으로 7만대 가까이 보급됐다. 또 다른 시장조사기관 SmarTech에 따르면 올해 개인용 3D 프린터의 시장 규모는 1억달러를 조금 넘어설 것이며, 2018년에는 5억9,000만달러까지 성장할 전망이다. 스캐너, 소프트웨어, 서비스까지 합하면 14억6,000만달러에 이를 것으로 예상된다.

이러한 추세가 꾸준히 지속된다면 집집마다 3D 프린터를 보유하고 직접 제품을 인쇄하는 모습이 일상이 될 수 있을 것이다. 과거 대형 컴퓨터가 개인 컴퓨터(Personal Computer)로 진화했듯, 특정 조건에서는 대량 생산이 개인 생산(Personal Manufacturing)으로 진화할 수도 있다.

물론 3D 프린터의 보급과 함께 개인 생산 시대가 도래할 수 있다는 가능성에 의문을 제기하는 사람이 적지 않다. 아직까지 일부 초기 수용자를 제외한 대부분의 사람들은 3D 프린팅이란 기술 자체를 모를 뿐만 아니라, 알고 있다 해도 소수의 틈 새 시장을 제외하고는 3D 프린터를 구매할 필요를 느끼지 못하기 때문이다. 영국의 시장조사기관 Ipsos MORI에 따르면 영국 전역에서 994명을 대상으로 한 설문조사 결과 전체의 71%는 3D 프린팅 자체를 잘 모른다고 답했으며, 3D 프린팅을 알아도 3D 프린터를 소유하는 것에 관심이 없는 사람의 비중이 80%였다.

즉, 3D 프린터를 소유하는데 관심을 보인 사람은 전체 조사 대상의 6%에 불과했다.

그렇다면 과연 개인용 3D 프린터를 이용한 개인 생산 시대가 열릴 수 있을까?

해답은 사용자가 느끼는 가치와 사용자가 지불해야 할 비용에 달려있다. 만약 사용자가 느끼는 가치가 지불해야 하는 비용을 넘어설 수 있다면 개인용 3D 프린팅은 새로운 트렌드, 새로운 시장으로 자리 잡게 될 것이다.

■ 개인 제작 도구, 3D 프린터

먼저 개인 제작 도구로서 3D 프린터가 제공할 수 있는 고유하고 차별적인 가치에 대해서 생각해 보자. 과연 3D 프린터는 보편적이고 항구적이며 차별적인 가치를 제시할 수 있을까?

◇ 만드는 즐거움

시장조사기관 SmarTech의 라우렌스 가스맨(Lawrence Gasman)는 개인용 3D 프린터의 주요 수요층으로 개인 제작 활동을 취미로 삼는 개인과 이들이 속한 커뮤니티를 지목했다. 또 다른 시장조사기관인 Wohlers Associates 또한 개인용 3D 프린터 구매자로 DIY족, 제작 활동을 취미로 삼는 개인, 교육기관 및 학생을 꼽고 있다.

더군다나 전자·기계 부품과 3D 프린터가 결합할 경우 실제로 동작하는 제품을 만드는 것도 가능하다. 일례로 라즈베리 파이, 아두이노 등 마이크로 컨트롤러, USB 포트, HDMI 단자 등이 탑재된 초소형 초저가 컴퓨터와 3D 프린터가 결합할 경우, 개인의 상상력에 따라 기존에는 존재하지 않던 나만의 전자제품을 제작하는 것도 손쉬워 질 것이다.

예를 들어 스마트 폰으로 조종하는 초소형 비행물체 같은 것도 손쉽게 만들 수 있다. 이처럼 3D 프린터는 상상했던 것을 실제로 제작할 수 있는 가능성을 열어줌으로써, 개인의 창의력을 극대화시킬 뿐만 아니라 개인의 성취감을 한층 고양시킬 수 있는 계기가 될 것이다.

◇ 나만을 위한 제품

사람들은 저마다 다른 욕구와 취향을 가지고 있다. 그래서 수없이 많은 상품들이 출시되더라도 여전히 만족하지 못하는 소비자는 있기 마련이다. 그런 소비자에게 3D 프린팅은 자신의 욕구를 충족시킬 수 있는 대안이 될 것이다. 3D 프린터를 사용하면 세상에서 단 하나밖에 없는 제품, 개인의 취향대로 디자인된 제품을 손쉽고 저렴하게 제작할 수 있기 때문이다.

이미 3D 프린터를 이용한 맞춤 생산은 진행되고 있다. 소비자가 직접 디자인한 제품을 3D 프린터로 제작/배송하는 서비스를 제공하는 사업자가 등장했다. Shapeways는 소비자가 직접 제품 디자인을 웹사이트에 업로드하고 마음에 드는 소재를 선택하면 소비자가 요구한대로 제품을 제작/배송해준다.

이 같은 추세가 지속된다면 기업이 고객의 욕구를 충족시키는 방식도 달라질 수 있다. 개인용 3D 프린터를 잘 활용한다면 기업은 다품종을 생산하지 않고서도 다양한 소비자 니즈에 대응할 수 있을 것이다. 기본적인 제품은 대량으로 생산하고, 나머지는 소비자가 직접 제작할 수 있도록 지원하는 것도 대안이 될 수 있다.

만약 이런 추세가 정착된다면 기업에서는 개인별 맞춤 옵션을 제시하기보다 소비자가 직접 맞춤화 할 수 있도록 관련 디자인 및 규격을 제공하는 것이 더 중요해질 것이다.

▲ Kickstarter에서 소개된 프로젝트 중에는 3D 프린팅으로 비행물체를 제작하는 것이 있다..

◇ 구매의 불편함 제거

상품을 구매하는 것과 실제로 그 상품을 소비하는 것 사이에는 아직 많은 불편함이 있다. 물건을 사러 가는 것, 배송을 기다리는 것 등이 대표적이다. 게다가 재고가 부족하거나, 제품이 단종될 경우, 아예 제품을 구하는 것 자체가 어렵다.

하지만 3D 프린터를 사용할 경우, 사람들이 원하는 시간과 원하는 장소에서 원하는 제품을 손에 쥘 가능성이 높아진다. 제품 디자인만 있으면 현장에서 제품을 제작할 수 있기 때문이다. 일례로 한 네티즌은 쉽게 구하기 어려운 부품을 3D 프린터로 제작한 바 있다. 겨우 5달러짜리 부품이 없어서 200달러짜리 제품을 버려야 했던 상황에서, 자신이 파손된 부품을 직접 디자인해서 3D 프린터로 제작한 것이다.

더불어 기업에게도 현장에서 생산하는 방식이 재고 부담 완화 및 소비자 니즈 반영에 더욱 유리하다.

◇ 경제성

일부 조건만 맞는다면 3D 프린터로 제품을 제작하는 것이 대량 생산된 제품을 구매하는 것보다 오히려 저렴해질 수 있다. 물론 단위 제품 당 생산비 그 자체만을 고려한다면 대량생산하는 것이 아무래도 3D 프린터로 생산하는 것보다는 유리하다. 하지만 대량생산 체제에서는 물류비, 재고비, 설비비 등 적지 않은 부가 비용이 발생한다.

반면, 개인이 직접 생산하는 방식은 처음 3D 프린터를 구매하는 비용을 제외하면, 사실상 한계 비용이 0원에 가까운 제품 디자인 비용과 직접 재료비만 발생할 뿐이다. 게다가 제품 디자인의 경우, Thingiverse와 같은 웹사이트를 통해 개인 사용자들이 올려둔 제품 디자인을 다운로드 받는다면 그마저도 무료로 사용할 수 있다. 실제로 신생기업 B9Creations에 따르면 손 크기의 소형 에펠탑 조형물을 제작하는데 드는 비용은 1.2달러에 불과했다.

아직은 3D 프린터가 고가의 제품이고 개인용 3D 프린터로 만든 제품의 완성도 등이 미약하지만 중장기적인 관점에서 개인용 3D 프린터의 가격이 지속적으로 하락하는 동시에 성능이 한층 고도화된다면 개인이 직접 제작한 제품과 시중에서 판매되는 제품과의 간극은 더욱 좁혀질 수 있다.

■ 선결 과제

이처럼 3D 프린터는 소소한 맞춤 생산을 직접 하려는 평범한 대중을 위한 매력적인 개인 제작 도구가 될 잠재력은 충분하다. 하지만 3D 프린터가 진정한 개인 제작 도구로 자리 잡기 위해서는 아직 넘어야 할 산이 적지 않다.

대량생산체제서 개인 맞춤 생산제체로 지각변동

가격 인하·성능 고도화·사용 편의성 제고 관건

◇ 아직은 비싼 3D 프린터

3D 프린터가 대중화되기 위해서는 보다 저렴해져야 한다. 지난 몇 년 사이 개인용 3D 프린터의 가격은 상당히 낮아졌다. 현재 아마존에서 판매되는 개인용 3D 프린터의 가격은 대부분 3,000달러 이하다. 개인이 직접 조립하는 DIY 제품은 300달러 선에서도 판매되고 있다.

가트너의 IT 전문가 Pete Basiliere는 2016년이면 기업에서 사용하는 수준의 고성능 3D 프린터가 2,000달러 대에 출시될 것으로 전망하고 있다. 즉, 다양한 소재를 사용하거나, 여러 가지 색상을 구현하거나, 보다 정교하게 제품을 제작할 수 있는 프린터가 한층 저렴하게 보급될 것이란 전망이다. 그럼에도 불구하고 사람들의 지불 의사를 감안하면 이것은 여전히 높은 가격이다. 대중에게 보급되기 위해서는 보다 낮은 가격을 달성할 필요가 있다.

가격 하락이 불가능하지만은 않다. 우선, 주요 기술 특허가 만료되면서 개인용 3D 프린터 개발에 뛰어드는 기업이 늘고 있기 때문이다. 더 많은 기업의 등장은 당연하게도 더 치열한 경쟁을 유발하고 결과적으로 더 높은 품질과 더 낮은 가격의 제품을 속속 등장시킬 것이다.

◇ 제작된 제품의 품질

단순히 저렴하기만 한 프린터는 사용자를 실망시킬 것이다. P2P Foundation에서 3D 프린팅에 대해 알고 있는 사람들을 대상으로 설문조사를 실시한 결과, 향후 어떤 속성이 새로 생기거나 개선됐으면 좋겠냐는 질문에 가장 많은 사람들이 대답한 것은 3D 프린터로 제작된 제품의 품질이었다.

산업용 3D 프린터에 비하면 개인용 3D 프린터가 제작할 수 있는 제품의 품질은 뒤쳐진다. 사용할 수 있는 소재가 제한적일 뿐만 아니라 소재를 다룰 수 있는 정밀도에서 차이가 있기 때문이다.

개인용 3D 프린터로 제작된 제품에는 소재를 쌓은 결이 그대로 남아 있다. 소재를 적층하는 정밀도에서 차이가 있기 때문이다. 실제 GE에서 항공기 연료 노즐을 제작하는데 사용하는 3D 프린터는 코발트-크롬 파우더(Cobalt-Chromium Powder)를 0.02mm 단위로 적층한다. 반면 가느다란 플라스틱을 녹여서 적층하는 FDM 방식의 개인용 3D 프린터는 아직 0.1mm~0.2mm 수준에 불과하다.

하지만 개인용 3D 프린터 역시 빠른 속도로 정교해지고 있어 이러한 문제는 곧 해결될 전망이다.

◇ 이용하는 소재의 문제

사람들의 다양한 니즈에 대응하기 위해서는 그만큼 다양한 소재가 필요하다. 만들고자 하는 제품에 따라 금, 은, 알루미늄, 구리, 고무, 유리 등 사용하고 싶은 소재가 다를 뿐만 아니라, 제품의 쓰임에 따라 내구성, 내열성, 내부식성 등 소재의 특성도 달라질 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 다양한 색상의 구현도 중요할 것이다.

현재 3D 프린터에서 사용되는 소재는 다소 제한적이다. 고가의 3D 프린터에서 사용할 수 있는 소재는 티타늄, 알루미늄, 나일론, 세라믹, 금, 은 등 점차 다양해지고 있으나, 개인용 3D 프린터는 여전히 플라스틱에 한정된다. 때문에 플라스틱 외의 소재를 원하는 개인은 Shapeways, i.materialise, Sculpteo 처럼 고가의 3D 프린터를 사용해서 다양한 소재로 제품을 대신 제작해주는 서비스를 이용하고 있는 실정이다.

그러나 향후 개인용 3D 프린터에서 사용할 수 있는 소재가 점차 다양해질 전망이다. 기존 기술 방식이 점차 진화하고 있을 뿐만 아니라, 각종 분말 소재에 레이저를 쬐거나 잉크젯 프린터처럼 소재를 분사하는 등 고성능 3D 프린터에서 사용되는 기술이 점차 개인용 3D 프린터에 적용될 수 있기 때문이다.

올해 말, 신생기업 botObjects에서 선보일 것으로 알려진 3D 프린터는 기존처럼 가느다란 플라스틱을 적층하는 방식이지만, 다양한 색상을 구현하기 위해 다섯 가지 색상의 카트리지를 사용할 예정이다. Techcrunch에 따르면 시제품은 이미 제대로 작동하고 있다고 한다.

더불어 3D 프린터로 아이들의 장난감을 만들거나, 뜨거운 물을 담을 수 있는 컵을 만들려면 인체에 무해한 소재 이용이 필수적이다. 이런 점에서 소재의 안전성이 더욱 중요해질 것이다.

또한 값비싼 소재 대신 주변에서 쉽게 구할 수 있는 저렴한 소재를 사용하는 것도 개인용 3D 프린터에서는 중요할 수 있다. 이와 관련해 지난해 Kickstarter에서 자금을 유치하는데 성공한 신생기업 Hyrel 3D의 제품은 주목을 끈다. 동사는 흔히 아이들이 갖고 노는 장난감 점토를 사용하는 3D 프린터를 만들었다.

◇ 3D 프린터의 크기 및 성능

3D 프린터가 개인 제작 도구로 자리 잡기 위해서는 속도, 크기, 디자인적인 측면에서 개선도 필요하다.

먼저 3D 프린터의 속도가 관건이다. 3D 프린터가 현장에서 즉시 제품을 제작하는 도구인 것은 맞지만, 그 ‘즉시’가 정말 즉시인 것은 아니다. 하나의 제품을 만들기 위해 들어가는 시간은 생각보다 길다. 항공기내 카달로그 판매업체인 SkyMall에 따르면 3D 프린터로 스마트폰 케이스를 제작하는데 소요되는 시간은 평균 2시간이다. TV 드라마를 보거나, 세탁기 돌리는 시간을 감안하면 충분히 감수할 만 하다고 생각하는 소비자도 있겠지만, 일부 소비자에게는 상당히 긴 시간이 될 수도 있다. 사람마다 기다릴 수 있다고 생각하는 시간에는 차이가 있겠지만, 제작 속도가 빨라질수록 만족하는 소비자는 늘어날 것이다.

3D 프린터의 크기 역시 중요하다. 책상 옆에 두고 쓴다는 측면에서는 작은 제품이 선호되지만, 제작할 수 있는 제품의 크기를 고려하면 큰 제품이 유리하기 때문이다. 이에 따라 최소한의 부피를 차지하지만 최대한의 크기를 만들 수 있는 3D 프린터를 만드는 것이 중요하다. 최근에는 글루건처럼 생긴 펜 타입의 3D 프린터가 등장했다. 향후 로봇 팔처럼 생긴 몸체와 결합된다면, 차지하는 부피는 적지만 큰 제품까지 만들 수 있는 3D 프린터가 저렴한 가격에 출시될 수 있을 것이다.

가정용으로 보급되기 위해서는 매력적인 디자인 역시 중요하다. 창고나 사무실에 있을 때는 성능이 더 중요하지만, 집 안 책상 옆에 두려면 제품 외관에도 눈길이 가기 때문이다. 지금까지 출시된 제품은 3D 프린터의 주요 부품이 외부에 노출된 반면, 최근 출시되는 제품들은 단순하고 깔끔한 디자인을 앞세우고 있다. 물론 3D 프린터만 있다면 매력적인 외관을 결정하는 케이스를 직접 제작하는 것도 가능할 것으로 보인다.

▲ 현재 스마트폰 케이스와 같은 간단한 소품 제작에는 2시간 정도 소요되나, 점차 속도가 빨라지고 있다. 사진은 3D Systems의 3D 프린터 Cube임..

◇ 사용 편의성

3D 프린터가 일반 대중을 위한 개인 제작 도구로 자리 잡기 위해서는 특별한 교육이나 훈련을 받지 않은 보통 사람들도 쉽게 사용할 수 있어야 한다.

사람들이 원하는 것은 PC나 스마트폰에서 제품 디자인을 고르고 ‘출력’만 누르면 저절로 제품이 제작되는 3D 프린터이다. 이를 위해서는 3D 프린터를 설치하고 사용하는데 전문지식이 필요하지 않아야 한다. 최근 출시되는 3D 프린터는 와이파이로 PC와 손쉽게 연결된다. 또한 Microsoft가 Window 8.1에서 직접 3D 프린터를 지원하기 시작하면서, PC에서 일반 프린트를 사용하듯 3D 프린터를 사용할 수도 있게 됐다. 더 나아가 신생기업 Zeepro는 스마트폰이나 태블릿으로 3D 프린터를 제어하는 서비스도 제공하고 있다.

사용 편의성에서 정말 중요한 것은 제품을 디자인할 수 있는 소프트웨어이다. 사람들이 제품을 손쉽게 제작하기 위해서는 3D 프린터뿐만 아니라 디자인 도구도 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 최근 Google의 SketchUp, Autodesk 123D 등 일반 소비자도 쉽게 접할 수 있는 무료 3D 모델링 소프트웨어가 주목받고 있다. 더불어 3D 프린터와 함께 손쉽게 사용할 수 있는 디자인 도구를 제공하는 신생기업이 늘고 있다. 신생기업 Pirate3D는 기본 도형에서 점만 몇 개 움직이면 원하는 디자인으로 변형할 수 있는 직관적인 소프트웨어를 제공한다.

사람들이 원하는 제품을 쉽게 디자인하기 위해서 3D 스캐너로 주변 사물을 인지하는 방법도 있다. 다만 고성능 3D 스캐너는 매우 비싸다. 물론 언젠가는 사람들이 구매할 수 있을 정도로 충분히 가격이 낮아질 수 있을 것이다. 최근에는 다른 해결 방안이 나오고 있다. 예를 들면, 키넥트를 사용해서 사물을 입체적으로 인지시킬 수 있다. 웹 캠, 카메라로 찍은 사진이나 동영상에서 3차원 모델을 추출하는 방법도 연구되고 있다. 기술이 발전하면 스마트폰에서 찍은 사진을 즉석에서 3D 프린터로 제작하는 것도 가능해 질 수 있을 것이다. 물론 공간 정보나 내부 정보까지 자동으로 인지하기는 어렵겠지만 직관적으로 조작할 수 있는 소프트웨어와 결합한다면 이를 보완할 수 있을 것이다.

▲ Richard Horne는 3D 프린터로 제작에 실패한 사진을 소개했다. 그는 “3D 프린팅이 유망한 기술인 것은 사실이나, 실제 제작하기는 어렵다”고 밝히고 실패한 결과물(右)을 “플라스틱 파스타”라고 언급했다..

◇ 디자인 라이브러리

사람들이 손쉽게 디자인을 다운로드 받을 수 있는 라이브러리도 중요해질 것이다. 원하는 제품을 직접 디자인하기 보다는, 오히려 기존에 작성된 디자인을 개인 맞춤형으로 변형하는 소비자가 더 많을 수 있다. 이에 따라 Thingiverse처럼 사람들이 손쉽게 디자인을 공유할 수 있는 라이브러리도 등장했다. 향후 기업들도 자사의 제품 디자인을 축척한 라이브러리를 구축하게 될 수 있을 것이다. 디자인만 있으면 단종된 부품도 손쉽게 다시 생산할 수 있어, 소비자의 A/S가 쉬워지기 때문이다.

■ 개인 제조의 미래

개인 생산이 본격화되면 제조업 자체에도 큰 변화가 올 것으로 보인다. 개인적 취향이 강하게 반영되는 소품의 경우 다품종 소량 생산을 넘어 완전한 맞춤 생산, 개인 생산으로 산업 자체가 바뀔 가능성이 있다. 기존의 제조 설비가 무용지물이 되는 대신 디자인과 특이한 소재가 비싼 가격에 팔릴 것이다.

CD와 대형 음반 매장이 쇠퇴하고 MP3의 형태로 음악이 직접 소비되듯 대형 매장과 공장이 사라지고 디자이너와 소비자가 직접 연결될 가능성도 있다. 이런 시대가 되면 제조업은 일반적 제품을 저가에 대량 생산하는 기업과 고도의 창의성을 가진 디자인 기업으로 나뉠 것이고 그 중간에 위치한 기업, 적당 수의 품종을 고가로 생산하는 기업은 매우 위험해질 것이다.

뿐만 아니라 3D 프린터와 소재가 새로운 산업으로 대두되는 것도 예상할 수 있다. 만약 3D 프린터가 보편적으로 보급된다면 그것은 마치 TV나 냉장고나 세탁기처럼 기본적 가전제품의 반열에 오른다는 것을 뜻한다. 이 시장은 선도 브랜드도 없고 경쟁도 없는 아직은 완전히 빈 시장이나 마찬가지이다. 누군가 시장을 형성하면서 선점하는 사업자의 등장이 예상되는 시점이다.