프린터의 역사

프린터의 작동방식, 종류, 가격 및 3d프린터의 개발로 바라본 프린터의 발전 방향

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3D프린터 종류

3D 프린팅 기술소개
3D프린팅 기술이란, “컴퓨터 내에서 작업된 3차원 모델링 데이터를 직접 손으로 만질 수 있는 물리적인 형상으로 빠르게 제작하는 기술”로 정의 할 수 잇다. 즉 최초의 시작품 (Prototype, working mock-up)을 빠르게 제작하는 기술이다.
조형공정상의 가장 큰 특징으로는 재료를 한층 한층(layer by layer) 순간적으로 적층하여 형상을 조형하는 첨가가공(Additive Manufacturing)의 범주에 있다는 것이다. 이는 소재자체를 공구에 의해 절삭하여 형상을 제작하는 공제가공(Subtractive Process)과는 반대의 의미를 가지고 있다. 조형능력면에서는 공제가공의 경우 공구간섭으로 제작 가능한 형상에 한계가 있지만, 첨가가공에 속하는 3D프린팅기술의 경우 모델링 된 어떤 3D 형상도 제작이 가능하다.
3D프린터의 기술적 분류
광경화 적층 방식
(Photo Curing Process)
레이저 빔이나 강한 자외선(UV에 반응하는 광경화성 액상 수지(Photo Curing resin)를 경화시켜 모형을 만드는 방식이다. 대표적인 시스템으로 중국 Shanghai Unioin Technology사의 SLA, 미국 3D Systems사의 SLA, 일본 CMET사와 MEIKO사의 SLA, 이탈리아 DWS사의 SLA, 독일 Envisiontec 사의 DLP 등이 있다
레이저 소결 적층 방식
(Laser Sintering Process)
레이저 빔으로 분말 상태의 소결제를 포함한 플라스틱, 우리, 모래, 금속(알루미늄, 코발트 크롬, 티타늄, 스테인레스) 등을 녹여 형상을 조형하는 방식이다. 대표적인 시스템으로 미국 3D Systems사의 SLS, EOS사 SLS 등이 있다
수지 압출 적층 방식
(Extrusion Process)
열에 녹는 와이어(Wire) 형태의 가소성 수지 또는 왁스(WAX) 상태의 재료를 사출 헤드(Extrusion head)로 연속적으로 압출(밀어내어)하여 형상을 제작해 가는 방식이다. 미국 Stratasys사의 FDM, Makerbot방식, 3DSystems사의 Cube이 대표적이다.
잉크젯 적층 방식
(Inkjet Printing Process)
가정에서 사용하는 컬러 잉크젯 프린터와 원리는 비슷하다. 잉크젯 프린터처럼 프린터 헤드의 노즐에서 액체상태의 컬러 잉크와 바인더라는 경화물질을 분말 상태의 재료에 분사하여 형상을 제작해가는 방식이며 3DSystems사의 CJP 방식이 대표적인다. 이외에도 조형판에 재료를 직접 분사하여 자외선으로 경화시켜 제작하는 방식도 잉크젯 방식의 범주에 포함된다. 3DSystems사의 MJM, Objet사의 PolyJet 방식이 대표적이다.
폴리젯 적층 방식
(Polyjet Process)
Photopolymer jetting 방식이라고도 한다. 프린터 헤드에 있는 수백 개의 미세 노즐에서 재료를 분사함과 동시에 자외선으로 경화시켜 형상을 제작하는 방식이다. 광경화 방식과 잉크젯 방식의 혼합형이다. Objet사의 Polyjet 또는 3DSystems사의 Multijet 방식이 대표적이다.
박막 적층 방식
(Lamination Process)
마분지와 같은 얇은 두께의 종이판이나, 롤 상태의 PVC 라미네이트 (Laminate-얇은 판 모양), 시트(Sheet)와 같은 재료를 CO2레이저나 나이프 에지와 같은 정밀커터로 자른 후 열로 가열 접착하여 형상을 제작하는 방식으로 미국 큐비탈사의 LOM, 일본 KIRA사의 PLT, 이스라엘 Solido사의 PSL시스템이 있다.
SL (Stereolithography) 조형 공정
액형 기반 RP 시스템 공정인 SLA(Stereo Lithography Apparatus)방식은 Photomasking 방법과 함께 가장 대표적인 광조형과정(Photolithography) 중의 하나로 빛에 반응하는 아크릴이나 에폭시 계열의 광경화성 수지(Photocurable resin)가 들어있는 수조(Vat)에 레이저(Laser) 빔을 주사하여 원하는 모델을 조형한다. 이때 조형 파트들은 위 아래로 움직이는 작업대 위에 만들어지게 되며, 한 층 한 층 두께가 만들어 질 때마다 한 층 두께(약 0.025~0.125)만큼 밑으로 내려가면서 다시 레이저(Laser)를 주사하게 된다. 이때 수지의 표면 평탄화와 재료 코팅은 리코터(Recoater)의 수평 날에 의해 이루어진다. 이러한 일련의 반복 작업이 파트가 완성 될 때까지 계속된다.
DLP(Digital Light Processing) Process
Envisiontec사의 Perfactory 장비들은 1997년 미국 텍사스 인스트루먼트 (TI : Texas Instruments)사의 Dr. Larry Hornbeck에 의해 개발된 첨단 디지털 광처리 기술인 DLP(Digital Light Processing) Process 공정으로 모델을 조형한다. DLP는 우리가 흔히 영화 상영이나 사무실의 프리젠테이션 시 사용하는 DLP프로젝터(투영기)에 사용되는 기술과 거의 동일하다. 우선 3D CAD로 제작된 슬라이싱 데이터를 레이어별 각각의 그림데이터(Bitmap)로 전환하여 소프트웨어 상에서 디지털마스크(Digital Mask)를 생성 후 DLP Projection 장치에서 고해상도의 프로젝션광으로 광경화수지(Protopolymer Resin)에 마스크 투영(Digital Mask Projection)하여 모델을 조형하는 원리이다. DLP 기술의 핵심은 130~150만개의 초미세거울 (0.01mm×0.01mm)로 구성된 광학 반도체인 DMD (Digital Mirror Device)칩에 있다. 이 미세거울들은 전기적 신호에 따라 초당 5000회까지 독립적으로 이동과 일정각도로 틀어짐으로써 원하는 마스크 영역의 광경화성 수지(Protopolymer Resin) 재료에 고해상도의 레이저가 아닌 가시광선 (백색광)을 투사, 광중합반응(Photopolymerization)을 유도하여 모델이 만들어지는 것이다. 특히 마스크 투과된 광이 전체 수지(Resin) 층(Layer)을 한 번에 경화시키므로 어떠한 형상과 수량에 상관이 모델조형이 가능하다.
SLS (Selective Laser Sintering) 방식
미국 3D Systems사의 SLS(Selective Laser Sinterring) 방식은 미국의 DTM사에서 개발되었지만 2001년 3D Systems사에 합병되어 현재에 이르고 있다. SLS는 앞장에서 설명된 독일 EOS사의 SLS와 거의 같다. 시스템 내부의 모델 조형공정은 간단하다. 우선 자동으로 제어되는 재료공급장치에서 재료가 조형판에 공급되면 재료 리코팅 롤러가 평탄화를 시켜준다. 다음 상단부에서 레이저가 주사되면서 한 층 한 층 파트가 제작된다. 파트는 가장 밑바닥부분부터 레이어 적층이 이루어지며, 이러한 작업은 파트가 완성될 때까지 계속된다. 완성된 파트는 쿨링타임과 후처리 과정이 필요 할 수 있다.
FDM(Fused Deposition Modeling) 방식
FDM(Fused Deposition Modeling) 공정은 해당 재료를 열에 의해 녹여 일정 압력으로 노즐을 통하여 압출해가며 적층 조형하는 방식이다. 공급되는 재료의 형태는 필라멘트(Filament)나 와이어(Wire) 모양으로 되어 있으며, 보호 카트리지나 실타래와 같은 롤(Roll)에 감겨져 지속적으로 공급된다. 이러한 고체의 재료들은 온도 조절이 가능한 용융압출헤드(Temperature Controlled Head)를 통과하면서 액상에 가까운 재질로 연화, 압출되어 한층 한층 융합 적층 과정을 거쳐 3차원 모델이 만들어지게 된다.
Multi Jet Modeling(MJM)방식
MJM(Multi Jet Modeling) 모델 제작 공정은 프린터 헤드에서 모델 재료가 되는 Acrylic Potopolymer 지지대가 되는 WAX 재료를 동시에 분사 자외선으로 동시 경화시켜 가며 모델을 만들게 된다. 이때 작업대는 장비의 정면에서 보았을 때 앞뒤로 왔다 갔다 하면서 정해진 위치에 모델(Build)재료와 지지대(Support)재료가 적층될 수 있도록 X축 방향을 잡아 주게 되며, 모델이 한층 한층 완성되면서 그 높이만큼 MJM 헤드가 Z축 방향으로, 즉 위로 올라가게 된다. 이같은 작업은 모든 조형 과정이 끝날 때까지 반복된다.

프린터기의 종류 및 관리방법

*dot printer (도트프린터) : 충격식 프린터의 일종으로, 퍼스널컴퓨터 등에 많이 사용되는 인쇄 장치이다. 문자나 숫자, 기호, 도형 등을 점(dot)의 조합으로 출력하는 인쇄장치로서 각 점은 행과 열로써 구성된다. 점 행렬의 크기는 문자의 모양을 좌우하게 되는데 7×5행렬로부터 복잡한 문자를 나타낼 수 있는 24×24행렬 등이 있다. 점의 수가 많을수록 글자의 모양이 섬세하며, 정확하게 출력된다. 도트 프린터는 라인 프린터보다 가격은 싸지만 인쇄속도가 느리다.

*inkjet printer (잉크젯프린터):종이에 잉크를 분사하는 방식으로 인쇄하는 프린터를 가리킨다. 즉 작은 구멍에 순간적으로 열을 가하면 기포가 발생하는 원리를 이용한 것으로서, 정교한 프린터 헤드의 내부에 열을 가해 기포가 잉크를 노즐 밖으로 분사 시킴으로써 종이에 인쇄되게 한다. 레이저 프린터 다음으로 인쇄 속도가 빠르고 소음이 적으며, 가격도 비교적 저렴한 편이다.

*LASER beem printer (레이저 빔 프린터) :레이저 빔 프린터는 양질의 레이저 감광 처리 기술과 복사기 기술이 결합되어 이루어졌다. 이 프린터는 비충격적 프린터의 일종으로, 빛에 민감한 물질 위를 레이저 광선이 통과하면서 영상을 만들고, 이를 다시 종이 위에 옮기는 방식으로 인쇄하게 된다. 레이저 빔 프린터의 좋은 점은, 소음이 적고 높은 해상도로 글자체가 섬세하며 아름답다. 그리고 인자 속도가 매우 빠르다. 또한 OCR이나 바코드(bar code) 인쇄도 가능하여, 종래 프린터의 단점을 잘 보완하고 있다. 그러나 가격이 매우 비싸다.

*laser printer (레이저 프린터): 텍스트와 그래픽 이미지를 용지에 압착 시키기 위해 복사기의 정전기적인 복사 기법을 사용하는 고해상도 프린터.레이저 프린터는 복잡한 기계지만 그 작동 방식을 이해하는 것은 어렵지 않다. 레이저 프린터의 콘트롤러 회로는 컴퓨터로부터 인쇄 명령을 받아서 해당 페이지상의 모든 점에 대한 비트맵을 만든다. (그래픽 이미지를 저장하는 데는 약 1M의 메모리가 필요하다.) 콘트롤러는 프린터 엔진의 레이저가 이 비트맵의 정확한 복사본을 직접 복사식 감광 드럼 도는 벨트로 전송하도록 한다. 빠르게 켜졌다. 꺼졌다. 하면서 광선은 드럼을 가로질러 가고, 광선이 이동할 때, 드럼은 광선에 노출된 영역을 충전한다. 충전된 영역은 드럼이 토너 카트리지를 지나가면서 회전할 때 토너 (전기적으로 충전된 잉크)를 끌어당긴다.

[에러발생시 체크포인트]

프린터의 에러는 대부분이 드라이버 설정이 잘못되어 일어나는 경우가 많다.사용자의 실수 혹은 사용자가 잘 몰라서 일어나는 경우가 많다는 얘기다.프린터의 에러의 경우 대부분은 10분 이내에 고칠 수 있는 것들이 많다.여기서는 인쇄가 되지 않을 때 체크포인트를 살펴보자.

1.잉크(혹은 토너)가 떨어졌는지 살펴본다.

;초보자들이 가장 많이 하는 실수로 잉크 카트리지의 잉크가 다 떨어졌는지도 모르고 프린터가 고장난 것인양 말하는 경우가 있다.잉크가 떨여졌는지는 잉크카트리지를 빼고 흔들어보면 쉽게 알 수 있다.레이저 프린터의 경우는 토너가 다 되면 Toner Low같은 메시지가 표시되므로 쉽게 알 수 있다.

2.프린터 케이블이 제대로 연결되어있는지 살펴본다.

;프린터 케이블이 조금만 빠져있어도 인쇄가 제대로 되지 않는다.간혹 I/O카드에 꽂는 프린터포트의 케이블이 빠져 있는 경우도 있으므로 이것까지 함께 점검해 본다.

3.프린터 드라이버가 제대로 설치되었는지 확인해 보자.

;위의 점검에서 잘못된 것이 없다면 드라이버가 잘못 설치됐을것이다.이럴 때는 드라이버를 모드 제거하고 다시 설치해본다.프린터 유틸리티를 함께 설치한 경우는 프로그램 삭제를 통해 제거해준다.그래도 계속해서 인쇄가 안되는 경우는 드라이버가 충돌이 생겨서 일 수도 있으므로 통신에서 최신 드라이버를 다운로드해 설치하도록한다.

[알아두면 좋은 것]

*프린터를 잘 관리 하는 방법

프린터를 잠시 사용하지 않을 때는 전원을 꺼두고  오랫동안 쓰지 않을거라면 잉크를 빼서 보관하는 것이 좋다. 그리고 용지가 한꺼번에 여러장 들어가지 않도록 잘 정리해서 넣는다.

*한 대의 PC에서 두 대 이상의 프린터를 연결해서 쓸려면 어떻게 해야하나?

먼저 프린터 분배기 가 있으면 쉽게 해결될 수 있지만 가격적인 면이 들어가니 시스템의 빈 ISA슬롯에 병렬포트용 I/O카드를 추가로 장착하면 두 대이상 쓸 수가 있다. 하지만 새로운 병렬포트를 사용하기위해서는 새로운 주소와 인터럽트,DMA 번지 등의 시스템 리소스가 할당되어야 하기 때문에 일반적인 환경에서 2개 이상을 연결하기엔 다소 무리가 따른다.

*레이저 프린터에서는 이면지를 사용하면 왜 안되는가?

잉크젯이나 도트프린터 등은 이면지를 사용해도 프린터에 영향이 전혀 없다. 하지만 레이저 프린터는 이면지를 사용할 경우  종이가 걸 리는 잼(JAM)이 일어나거나 프린터 고장의 원인이 될 수도 있다. 이는 레이저 프린터의 인쇄방법을 이해하면 쉽게 알 수 있다. 위의② 프린터에 관련된 용어를 참고하세요!

*레이저 프린터에서 메모리가 많으면 좋은점은?

레이저 프린터는 잉크젯이나 도트프린터와는 달리 페이지단위로 인쇄가 이루어진다. 즉, 잉크젯이나 도트는 헤드가 좌우로 움직이면서 점을찍고 그때마다 줄단위로 인쇄를 하게된다. 그렇기 때문에 인쇄속도도 그만큼 느릴 수밖에 없다. 하지만 레이저 프린터는 PC로부터 한페이지 분량의 데이터가 전송되면 인쇄가 이루어 진다. 그래서 잉크젯이나 도트프린터의 인쇄속도를 이야기 할 때 CPS를 레이저프린터의 경우는 PPM을 사용한다. 그런데 병렬 프린터를 통해 데이터가 전송되는데 소요되는 시간이 레이저프린터에서 인쇄하는 시간에 비해 느리기 때문에 이러한 속도 차이를 조절하기위해 버퍼메모리를 사용하게 된다. 일반적인 보급형 레이저 프린터의 경우는 보통 1~2MB 정도의 메모리가 사용된다.  고급 사무용이나 네트워크 프린터의 경우는 4MB이상의 메모리를 탑재 할 수 있어 많은 양이나 고해상도의 그래픽 출력도 빠르게 인쇄할 수 있다.

프린터의 종류

프린터는 크게 2가지의 종류로 나뉜다. 충격식과 비충격식.

충격식의 경우는 물리적으로 잉크를 종이에 때려 넣는 방식이고 비충격식은 잉크를 뿌리거나, 전기적으로 증착, 또는 종이 자체의 특성을 이용하여 변색시키는 방식이다.

충격식프린터

도트 매트릭스 프린터 : 잉크 리본이 저렴하여 유지비가 적게 들고, 여러개의 금속 핀을 이용하여 잉크리본을 두들겨서 인쇄하는 방식

활자 방식 : 활자가 새겨진 볼을 이용하여 잉크 리본을 두들겨 인쇄하는 방식, 활자에 없는 문자나 기호는 인쇄할 수 없다.

실제 움직이는 부분이 있다보니 위와같은 도트 프린팅하는 속도를 바꾸어 연주도 가능하게 된다. 멋지지 않은가??

단점은 느리고, 시끄럽다는 것이다.

비충격식프린터

감열식 프린터 : 용지에 특수한 약재를 바른 다음 감열지에 검게 변하게 하여 인쇄하는 방식이다.

열전사식 프린터 : 발열 소자가 있는 헤드로 잉크 리본을 녹여 인쇄하는 방식이다, 리본이 1회용으로 비경제적이다.

잉크젯 프린터 : 가는 노즐을 통해서 인쇄하는 방식이다, 장시간 사용하지 않을 경우 노즐이 막힐 염려가 있다.

레이저 프린터 : 감광 드럼에 레이저빔으로 문자를 인화하여 토너로 현상한뒤 종이에 전사 시키는 방식이다, 인쇄 속도가 빠르지만 가격이 고가이다.

 

프린터의 종류와 방식

<프린터의 종류와 방식>

현재 사용하고 있는 프린터는 그 동작원리에 따라 크게 네가지로 분류할 수 있다.

첫 번째는 타자기와 동일한 원리의 도트프린터, 두 번째는 잉크를 분사해 인쇄하는 잉크젯 프린터, 세 번째는 복사기와 동일한 원리의 레이저프린터, 그리고 마지막으로 특수 잉크필름과 용융/승화 등의 특수 동작으로 인쇄하는 열 용융/ 승화형 프린터가 있다.

하지만 열 용융/승화형 프린터는 사용목적이 주로 그래픽 작업에 한정되어 있기 때문에 그리 대중적이지 못하다.

도트프린터는 소음이 심하고, 인쇄 결과물이 깨끗하지 못한 단점이 있지만 유지비가 저렴해 아직싸지도 사무실 등에선 계속해서 사용되고 있다.

그리고 요즘 출시되는 잉크젯프린터들은 그 인쇄 품질이 점점 발전해 지금은 거의 실제 사진과 비슷한 품질의 인쇄물을 제공하는 제품도 있다.

 

1. 도트프린터

도트프린터의 동작 원리, 9핀으로 구성된 글자보다24핀으로 구성된 글자가 훨씬 미려하다.

프린터의 시초라 할 수 있는 도트(Dot)프린터의 원리는 타자기와 같다.

즉, 잉크가 묻어있는 잉크리본 위에 충격을 주어 인쇄하고자 하는 글자를 찍는다.

다만 타자기와 다른점은 도트프린터의 헤드는 하나라는 점이다.

그러면 하나의 헤드로 어떻게 다양한 문자들을 출력할 수 있을까?

아마 도트프린터를 사용해 봤던 사용자라면 “9핀” “24핀” 이라는 용어를 들어 봤을 것이다.

즉 9핀 도트프린터는 프린터 헤드에 9개의 핀이 3×3형식으로 배치되어 있어 한 개의 문자를 찍을 때 필요한 핀이 튀어나와 충격을 준다.

마찬가지로 24핀의 프린터는 6×4의 형식으로 핀이 배치되어 있다.

물론 9핀 보다 24핀이 더 깔끔한 문자를 인쇄할 수 있다.

특히 9핀 도트프린터의 경우, 인쇄된 글자의 퀄리티가 일반 타자기보다 못했기 때문에 출시된지 얼마 안돼 사라지고 말았다.

이렇게 충격에 의해 인쇄를 하다보니, 프린터를 오래 사용하면 핀이 튀어나오지 않거나 핀끝이 닳아 인쇄물 전반에 걸쳐 하얀색 줄이 그어지곤 한다.

하지만 도트프린터의 가장 큰 장점은 프린트 용지의 좌우에 구멍(Pinhole)이 뚫려 있는 연속용지를 사용할 수 있도록 해, 사무용 서식이나 각종 증명서, 혹은 영수증 등을 발급할 때 유용하게 사용되고 있다는 점이다.

물론 잉크젯프린터도 종류에 따라 연속용지를 사용할 수 있는 옵션이 제공되기도 한다.

 

2. 잉크젯 프린터

잉크젯프린터의 기본 원리는 잉크를 분사해 종이 위에 글자를 찍는 것이다.

하지만 국내에 출시된 잉크젯 프린터 제조사별로 그 방식이 조금씩 다르다.

– 버블젯 분사방식

공기 방울을 사용하는 버블젯 분사방식.

잉크를 분사할 때 공기의 양을 조절해 잉크 방울의 크기를 조절한다.

국내 롯데캐논에서 출시되는 BJC 시리즈 잉크젯 프린터에서 사용하는 방식이다.

버블젯 방식은 노즐속에 있는 잉크를 밀어낼 때 공기방울을 이용해 잉크를 밀어낸다.

또한 잉크를 분사하는 과정에서 잉크의 양을 조절하는 방식으로 필요에 따라 잉크 방울의 농도와 지름을 줄이는 기술을 사용하고 있다.

– 마하젯 분사방식

한국엡손이 출시하는 스타일러스 시리즈 잉크젯 프린터에서 사용하는 방식이다.

잉크의 분사 방식은 우리가 흔히 볼 수 있는 주사기처럼 노즐의 뒷면에서 입력된 신호에 따라 충격을 주어 잉크를 분사한다.

하지만 노즐 자체가 마이크로 피에조(Micro Piezo)노즐을 사용해 기존의 잉크 방울 지름보다 훨씬 작다.

마하젯 분사방식에서 사용하는 마이크로 피에조 노즐은 입력되는 신호에 따라 뒤쪽의 플래이트가 줄어드는 크기를 조절할 수 있기 때문에 미세한 크기의 잉크방울을 분사할 수 있다.

– 써멀젯 분사방식

순간적인 고열로 잉크를 분사하는 써멀젯 분사방식.

순간전압으로 잉크를 분사하기 때문에 깨끗한 잉크 분사를 자랑한다.

한국HP에서 출시하는 데스크젯 시리즈 잉크젯프린터에서 사용하는 방식이다.

소위 “열 전사 분사방식”으로 표현되는 이 기술은 잉크가 담겨있는 분사 노즐에 순간적으로 고열을 가해 잉크방울이 튀어나가게 하는 기술이다.

 

이렇게 잉크젯프린터의 기본적인 동작 원리는 잉크를 분사한다는 간단한 원리를 가지고 있지만 각 프린터 제조사 별로 고유의 방식을 사용하고 있다.

또한 잉크의 품질을 개량하고 발전시켜 좀 더 깨끗하고 정밀한 출력물을 제공한다.

 

3. 레이저프린터

정전기를 사용한 레이저 프린터의 동작원리

붕어빵에 붕어가 들어 있는게 아니듯, 레이저 프린터도 레이저로 동작하는 것은 아니다.

레이저프린터는 복사기와 마찬가지로 종이위에 전자 극성을 주어 잉크 가루를 흡착 시키는 방법을 사용한다.

즉, 종이가 들어가면 레이저프린터에 입력된 데이터에 따라 정전기의 원리를 이용해 종이위에 인쇄될 부분만 +극성을 갖게 한다.

그 다음 드럼이 회전하면서 토너를 지나가면서 +극성을 갖는 부분에는 토너가 들러붙는다. 여기에 드럼이 계속회전하면서 붙어있는 토너를 고정시켜 인쇄가 되는 것이다.

따라서 레이저프린터의 드럼과 토너를 제때 갈아주지 않으면 인쇄 결과물이 흐리게 나타나는 것이다.

 

4. 열 용융/승화 프린터

열 용융/승화형 프린터는 고급 그래픽 작업 등, 특수한 목적에 사용하는 만큼 동작 원리도 유별나다.

이 프린터는 3색이나 4색으로 분리되어 있는 컬러 잉크 필름을 사용한다.

이 필름에는 고체 상태의 컬러 잉크가 얇은 막으로 붙어 있다.

열 용융/승화형 프린터는 이 필름에 열을 기화시켜 종이에 흡착시키는 방법을 사용한다.

이들 프린터의 장점은 실제 모니터에 보이는 화면 그대로, 실제 사진처럼 출력해 준다는 점이다.

반면 기본적인 컬러 필름의 가격이 상대적으로 고가이고 전용지를 사용해야 하는등. 유지비가 너무 많이 소모된다는 단점이 있다.

국내에선 대우에서 출시한 DVP(Digital Video Printer)과 코닥에서 출시하는 전문용 프린터가 열 승화 방식을 사용한다.

3D 프린터 가격 하락, 가정용 3D 프린팅 시장 일으키나?

3D 프린터 가격이 떨어져 일반 사용자들이 구미를 당기는 가격대까지 내려왔다.

지난 주 뉴욕에서 개최된 ‘인사이드 3D 프린팅 트레이드 쇼’에서 3D 프린터의 일부 제품이 500달러 이하로 내려왔다.

이 제품들은 제한된 색깔에 작은 물건만을 프린트할 수 있지만, 어째든 좀더 향상된 홈 3D 프린터는 충분히 가격이 떨어지면서 좀더 넓은 수요층을 끌어들이고 있다.

3D 프린팅은 플라스틱으로 된 실과 같은 것을 갖고 그 플라스틱을 노즐을 통해 분사해 스마트폰 케이스, 장난감, 자동차나 항공기 부품, 심지어 우주탐사선을 포함한 제품들을 만드는 데 사용한다.

3D시스템 CEO 아비 레이첸탈은 이번 컨퍼런스의 키노트에서 “3D 프린팅은 빠르고 적은 비용으로 이와 같은 물건들을 생산해내며 좀더 쉽게 부품을 설계하고 원형을 만들 수 있다”고 말했다.
레이첸탈은 “기업들은 제품을 빠르게 만들어야 하는 압박이 증가하고 있다”며, “3D 프린터를 통해 한 대 가격으로 수백만 대를 생산할 수 있다”고 설명했다.

카날리스 리서치 수석 애널리스트 팀 세퍼드는 “단기간에 3D 프린터 가격이 하락한 것은 기술적인 진보의 도움과 특정 특허의 만료, 경쟁업체의 증가 등이 이유”라고 분석했다.

세퍼드는 “오늘날 기본적인 3D 프린터가 수백 달러대까지 내려왔는데, 과거에는 가장 싼 3D 프린터가 수천 달러에서 시작했다”고 말했다.

카날리스는 2013년 25억 달러였던 3D프린터 시장은 2015년까지 아주 빨리 성장할 것이다. 2014년 프린터, 재료, 서비스 판매 시장은 38억 달러에 이를 것으로 보이며, 2018년에는 162억 달러로 성장할 것으로 보인다”고 예상했다.

카날리스는 HP와 같은 대기업들이 3D프린팅 시장에 뛰어들면 시장 성장율은 가속화할 것이라고 말했다. 메이커봇과 3D 시스템은 현재 3D 프린팅 업체 가운데 가장 널리 알려져 있다.

XYZ시스템은 가정용 3D 프린터인 다 빈치(da Vinci) 1.0 제품을 499달러에 만들고 있다. XYZ시스템이 이번 컨퍼런스에서 보여준 3D 프린터는 하나의 노즐로 되어 있는데, 이는 한 가지 색상의 물건을 만들 수 있다는 것을 의미한다. 이 프린터는 200x200x200mm 짜리 물건을 만들 수 있다.

XYZ시스템 마케팅 스페셜리스트 페어 차이는 “다 빈치는 가정용, 매니아, 과학 프로젝트에 참가한 학생, 그리고 교실에 무언가를 장식하고자 하는 선생이 사용할 수 있다”고 말했다.

대만 기반의 킨포그룹 자회사인 XYZ시스템은 지난 20년간 2차원 산업용 프린터를 만들던 업체다. 차이는 “이 제품은 최근 3D 프린터 가격을 하락시키는 주인공으로 가정용 시장에 진입할 것”이라고. 차이는 “우리의 목표는 3D 프린팅을 사용하기 시작하는 사용자들을 확보하기 위해 가격 장벽을 낮추는데 있다”고 덧붙였다.

솔리두들(Solidoodle) 또한 499달러짜리 프린터를 선보였다. 이 제품 또한 싱글 노즐을 갖고 있으며, 152.4×152.4×152.4mm 치수의 플라스틱 물건을 프린터할 수 있다. 이 제품은 이미 판매 중이다.

3D 프린터들은 좀더 큰 물건을 만들 수 있게 됨과 동시에 재료 또한 가격이 떨어지고 있다.

X 오브젝트 대표 이사인 브라이언 콴은 “X 오브젝트의 업 플러스(Up Plus)는 1,500달러로 가격이 떨어졌다. 이 제품은 3년 전만 하더라도 4,000달러였다”고 밝혔다.

콴은 “현재 아마존에서 880달러에 팔고 있는 업 미니(Up Mini)는 X 오브젝트의 3D 프린터 제품군에서는 가장 싼 것”이라며, “앞으로 석달 뒤에 가격이 더 떨어질 것이라 해도 놀라지 않는다”고 말했다.

봇오브젝트는 3,249달러짜리 프로디스크3D(ProDesk3D)를 소개했다. 상대적으로 비싸게 보이는 이 제품은 풀 컬러다. 플라스틱 물건을 프린터할 때 5개 색상을 가지고 색깔을 혼합할 수 있다.

마이크 듀마 CTO는 “프로디스크3D는 자가 생산자(prosumer), 가정용 또는 사무실에서 사용할 수 있다”고 말했다.

팀 세퍼드는 “이 3D 프린터를 좀더 편하고 쉽게 설정, 사용할 수 있는 사람이 구매자 자신뿐만 아니라 가정내에 있는 어른 또는 아이할 것없이 디자인 소프트웨어를 사용해 제품을 설계하고 프린팅할 날이 실제로 올 것”이라고 말했다.

X오브젝트의 콴은 “서비스 및 유지 보수 문제는 3D 프린터의 가격에 함께 시장 성장의 걸림돌이며, 서비스 패키지는 필수적”이라고 말했다. 필라멘트는 kg당 약 50달러정도로 비싸지 않는데, 이 정도 재료로 체스 조각상 350개 정도를 프린트할 수 있다.

새롭게 진입하려는 3D 프린터 업체에게 콴은 “기술 장벽은 많이 낮아졌지만 아직도 수년간의 개발기간이 필요하므로 결코 간단하게 만들어지지 않을 것”이라고 말했다. [email protected]

 

삼성vs캐논, 사무용 컬러 레이저 프린터 어떤게 좋을까

프린터의 가격이 저렴해지면서 가정이나 개인 사업자도 컬러 레이저 복합기(프린터+스캐너+복사기+팩스)를 갖추는 사례가 잦아졌다. 제품 하나로 문서 업무를 모두 처리할 수 있다는 게 매력적으로 다가와서인 듯하다. 그렇다면 어떤 회사의 제품을 구매하는 게 좋을까. 시중에서 절찬리에 판매 중인 컬러 레이저 복합기 2종을 선정해 비교해봤다. 대상은 ‘삼성전자 SL-C467FW’와 ‘캐논코리아비즈니스솔루션 MF8284CW’다. 원래는 앞의 두 제품 못지않게 인기있는 후지제록스 CM215B도 비교할 예정이었지만, 작년에 리뷰를 끝마쳐 이번 비교에서 제외했다. CM215B 리뷰는 이 기사를 참고하자.

SAMSUNG CSC

MF8284CW

1. 인쇄 속도

레이저 프린터가 잉크젯 프린터를 밀어내고 프린터 시장의 주류로 떠오른 계기는 뭘까. 누가 뭐래도 인쇄 속도를 들 수 있다. (초기 예열 시간을 제외하고) 1장을 인쇄할 때 걸리는 시간은 레이저 프린터가 잉크젯 프린터보다 압도적으로 빠르다. 게다가 단점으로 꼽히던 예열 시간마저 최근에는 매우 단축됐다. 이제 인쇄 속도만 놓고보면 잉크젯 프린터는 레이저 프린터를 절대 따라잡을 수 없다.

삼성 C467FW와 캐논 MF8284CW의 인쇄속도는 얼마나 될까. 글자와 그림이 함께 있는 문서(http://it.donga.com/17968/, 총 13페이지 그림 16장 포함)를 출력해봤다. PC에서 인쇄 버튼을 누른 후 최종 페이지가 나올 때까지의 시간을 쟀다. 그 결과 삼성 C467FW는 3분 12초, 캐논 MF8284CW는 1분 24초 걸렸다.

그 다음 해당 문서에서 그림을 제거해 흑백 글자만 남긴 후 인쇄 시간을 측정했다. 그 결과 삼성 C467FW는 1분 2초, 캐논 MF8284CW는 55초 걸렸다.

컬러 인쇄 속도는 캐논의 제품이 2배 이상 빨랐고, 흑백 인쇄 속도는 별 다른 차이가 없었다. 컬러 인쇄를 자주 하는 사용자라면 캐논의 제품을 구매하는 편이 좋겠다.

센트롤, 주물공정용 3D프린터 개발

사진설명최진용 센트롤 회장이 주물용 특수 3D프린터 앞에서 포즈를 취하고 있다.
주물 공정은 번거롭다. 나무를 깎아 제품 모형(목형)을 만들고 여기에 모래를 붙여서 틀(주형)을 만들어야 한다. 주형이 완성되면 목형을 제거한 후 다시 주형에 쇳물을 붓고 식혀줘야 한다.

쇳물이 식으면 목형을 다시 떼어내거나 깨뜨려줘야 한다.

정밀한 목형을 만들려면 돈이 많이 들뿐더러 한 번 만든 목형을 보관하는 것도 부담이다.

이 같은 주물 업계 애로를 해소해줄 만한 제품이 나왔다. 제품 도면을 입력하면 주형을 인쇄해주는 3D프린터, 이른바 ‘주물사 3D프린터’다. 컴퓨터수치제어(CNC) 및 3D프린터 전문기업 센트롤(회장 최진용)은 지난 4일 서울 장충동 그랜드앰배서더 호텔에서 기자간담회를 열고 산업용 주물사 3D프린터 ‘SS600’을 공개했다.

SS600은 국내 최초는 물론 세계적으로도 독일 미국에 이어 세 번째로 개발된 산업용 주물사 3D프린터라는 것이 센트롤 측 설명이다.

최진용 회장은 “SS600을 도입하면 정교한 작업이 가능할 뿐 아니라 기존에 비해 작업 시간을 5분의 1 수준으로 줄일 수 있다”며 “주물사 3D프린터는 일본에서도 아직 개발 단계가 진행 중인 제품으로 이번 출시가 국내 주물 기업의 경쟁력 강화에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

기존 수입산 주물사 3D프린터는 10억원대를 호가하는 가격 때문에 중소기업이 대부분인 국내 주물 업계에서는 ‘그림의 떡’이었다.

5년 전부터 3D프린터를 신사업으로 육성해온 센트롤은 오픈소스 기술을 접목해 가격을 기존보다 3분의 1 수준으로 낮췄다. 특수 분말가루를 사용해야 하는 외국산 제품과 달리 일반 모래로 주형을 제작할 수 있어 유지비도 저렴하다.

본격적으로 영업에 나서지 않았지만 업체들 문의가 잇따르고 있다. 최근에는 코스닥 상장 밸브 제조 기업인 엔에스브이와 납품 계약을 했다.

3D 프린터의 현황 및 전망

1980년대 초반 플라스틱 액체를 굳혀 물건을 제작하는 프린터가 미국의 3D 시스템즈에 의해 세계 최초로 개발됐다. 3D 프린터의 장점은 하나의 물건을 생산해도 비교적 비용이 저렴하고 어떤 모양이든 자유롭게 만들 수 있단 것이다. 하지만 이 같은 장점에도 불구하고 얼마 전까지만 해도 3D 프린팅은 대중에게 익숙하지 않던 기술이었다. OEM 업체가 높은 가격으로 시제품 개발 단계에서 프로토타입을 제작하는 데에 주로 사용했기 때문이다.
지난해 3월 미국의 버락 오바마 대통령은 3D 프린팅 기술이 산업과 기술 부문의 혁신을 견인해 미국의 제조업에 활기를 불어넣을 것이라고 언급했다. 또한 많은 업계 관계자가 3D 프린팅 기술이 제조업과 의료, IT 등 다양한 분야에 기술 패러다임을 바꿔 산업 혁신을 이끌 것으로 기대하고 있다.

3D 프린팅은 플라스틱 액체와 같은 원료를 사출해 3차원 모양의 고체 물질을 자유롭게 찍어내는 기술이다. 물체의 형상대로 얇은 층을 무수히 반복해 쌓아 만들어 첨삭가공(additive manufacturing) 기술이라고도 불린다. 기존 플라스틱 모형 제조는 틀을 만들어 제작했기 때문에 하나의 물건을 만드는데 큰 비용이 들었지만, 3D 프린터는 틀이 필요 없어 한 겹씩 쌓아 물건을 만들어 다품종 소량생산에 매우 적합하다. 특히 복잡한 모양이라도 끊어 붙일 필요 없이 간편하게 만들 수 있어 다양한 분야에 활용할 수 있다.

제조업 분야에 혁신
가트너에 따르면 세계 3D 프린터 시장은 2012년 16.8억 달러에서 2016년 31억 달러로 성장할 것으로 예측했다. 또한 2013년 세계경제포럼이 선정한 10대 유망기술에 포함되는 등 미래 신산업혁명을 주도할 유망기술로 판단된다. 따라서 3D 프린팅은 제조업 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대하고 있다. 제조기업이 신제품 개발과정에서 3D 프린터를 통해 시간과 비용을 크게 절감할 수 있기 때문이다. 특히 기존 제품 제발 시, 반복됐던 시제품 제작을 단축함과 동시에 복잡한 제품도
한 번에 찍을 수 있어 제조 산업에 혁신을 불러 모을 수 있다. 제조비용 측면에서는 기존의 대량 생산 방식보다 생산 단가가 높지만, 원료 낭비가 거의 없어 원료비를 크게 절감할 수 있다. 특히 소규모 제조기업도 3D 프린터를 활용해 제조비용을 절감하고 다품종 소량 생산을 통해 사업 활성화를 노릴 수 있다. 예를 들면 기업이 제품 1,000개를 초기 물량으로 생산할 경우, 제품이 팔리지 않으면 재고와 제품 제조 원가를 떠안아야 한다. 하지만 3D 프린터를 활용하면 100개 정도의 제품을 생산해 시장 반응을 살필 수 있다. 또한 다양한 디자인과 색상으로 소량 생산도 가능하다.

활용 사례
람보르기니는  3D 프린터를 사용해 스포츠카 아벤타도르(Aventador) 시제품 제작에 기존 4달 동안 40,000달러의 비용이 소요되던 과정을 20일 동안 3,000달러 수준으로 줄였고, 유럽항공방위산업체는 3D 프린터로 나일론 파우더를 원료로 페달과 안장, 바퀴, 몸체 등을 따로 제작해 만든 것이 아닌 자전거(에어바이크) 한 대를 통째로 찍어냈다. 또한 의료분야에서는 3D 프린터로 보형물이나 치과용 재료 등 개인 맞춤형 의료보조장치를 만드는 데 적용하고 있다. 의약 분야도 신약 개발에 필요하던 임상시험 등의 과정을 바이오프린팅 기술을 활용해 개발 속도 및 비용 절감에 유용할 것으로 예측된다. 개인은 액세서리나 장난감 등의 맞춤형 제품을 제작할 수 있어 3D 프린터의 파급력이 클 것으로 보인다.
하지만 3D 프린팅 기술은 다양한 물건을 설계겵╂徘?수 있어 총기류와 같은 불법 무기 제조 확산에 우려가 제기되고 있으며, 기술의 대중화와 함께 디자인 저작권 침해 문제도 발생한다. 특히 3D 프린터의 가격이 낮아지고 3D 대행업체의 서비스가 등장하면서 저작권 침해 문제가 확대할 것으로 예상된다.

국내, 아직은 미약
국내 3D 프린터의 활용 수요는 점차 증가하고 있지만, 제품 개발은 아직 미약하다. 국내 기업 중 3D 프린터를 제품화해 판매하는 곳은 캐리마가 거의 유일하다. 캐리마는 Acryl과 ABS, Epoxy 수지 등을 통해 시제품 제작 및 치아 교정 장치 및 보철물 제작에 활용할 수 있는 상업용 3D 프린터인 Master plus를 상용화해 시장에 공급 중이다. 하지만 미국과 유럽, 중국 등 주요 국가는 3D 프린팅 기술을 국가 미래 신성장동력 산업으로 판단하고 국가 차원에서 지원하고 있어 분발이 요구된다. 2012년 기준 세계 3D 프린터 시장 점유율은 미국 38.3%, 일본 10.2%, 독일 9.3%, 중국 8.6%를 차지하며 한국은 2.2%이다.

맞춤 제품까지 제작 가능
전 세계 3D 프린터 시장은 스트라타시스(Stratasys)와 3D 시스템즈(3D Systems)가 약 70% 이상을 장악하고 있다. 스트라타시스는 대부분 전문가용 3D 프린터에 특화되었지만, 지난해 메이커봇(Makerbot)을 인수해 개인용 3D 프린터 시장도 노리고 있다. 3D 시스템즈도 M&A를 통해 3D 프린팅 서비스를 포함한 다방면에서 고른 매출 성장을 보이고 있다.
메이커봇은 2009년 설립 이후 데스크톱 3D 프린팅 시장을 주도해 왔으며 일반 개인용 시장에서 가장 많은 판매를 기록했다. 메이커봇은 저가(2,200달러)의 레플리케이터(Replicator) 모델과 함께 가정용 스캐너를 발표해 일반인이 쉽게 3D 프린터 기술을 접할 기회를 제공했기 때문이다. 아직 가정용 3D 프린터 시장은 초기 단계로 3D 프린터 시장의 약 25%(2012년 기준)를 메이커봇이 차지하고 있다.
메이커봇은 지난 CES 2014에서 ‘MakerBot MiNi’를 발표한 직후, 국내에 ‘MakerBot Replicator MiNi’를 공식 출시했다. ‘MakerBot Replicator MiNi’는 최신 기술이 접목된 저가형의 교육용 및 가정용 3D 프린터로서 처음 3D 프린터를 구매하는 소비자를 위해 간단한 원터치 사용법을 채택했으며 컴팩트한 사이즈로 사용자가 쉽고 편리하게 이용할 수 있다. 또한 최신의 5세대 3D프린팅 기술이 적용되어 ‘MakerBot Replicator MiNi’의 스마트 압출기는 가정에서도 쉽고 편하게 교체할 수 있으며 필라멘트의 사용량을 감지해 필요하면 자동으로 3D 인쇄를 일시 중지할 수 있다.

전망
앞으로 3D 프린팅 기술은 각종 산업에 적용되어 다방면에 활용될 것으로 보인다. 먼저 디자인 분야는 첨삭 가공 방식을 통해 복잡한 외형도 한 번에 이어 붙여 손쉽게 만들 수 있어 기존의 제조 기술로는 불가능했던 복잡한 디자인, 매끄러운 곡선형 디자인을 가능하게 함으로써 디자인 혁신을 이끌 것이다. 또한 제조업에서는 3D 프린팅으로 다품종 소량 생산, 시장 반응을 보기 위한 초기 물량 소량 생산이 가능해지고 더 나아가 고객의 주문에 바로 3D 프린터로 제품을 제작하는 시스템이 확립되면 재고가 전혀 없는 유통 관리가 가능할 전망이다.
특히 의료 분야와 생명공학 분야에 3D 프린팅이 접목됨으로써 인공 장기와 인체 조직 개발이 가능해지면 의료 혁신의 원동력으로 작용할 수 있다. 하지만 현재 국내 기술 수준은 선도국보다 매우 미약한 수준으로 정부 차원의 적극적인 투자로 기술 및 산업 기반 육성 마련이 시급하다. 또한 3차원 프린팅 제작기술 발전과 고부가가치 산업인 IT와 의료, 바이오 기반 산업 등과의 시너지가 본격화됨에 따라 관련 교육훈련 환경 조성 등 인력 양성 인프라 구축이 필요하다.

3차원 인쇄

3차원 인쇄(영어: 3D printing)[1]는 연속적인 계층의 물질을 뿌리면서 3차원 물체를 만들어내는 제조 기술이다.

3차원 프린터는 밀링 또는 절삭이 아닌, 기존 잉크젯 프린터에서 쓰이는 것과 유사한 적층 방식으로 입체물로 제작하는 장치를 말하며, 컴퓨터로 제어되기 때문에 만들 수 있는 형태가 다양하고 다른 제조 기술에 비해 사용하기 쉽다.[2] 단점으로는 현재 기술로는 제작 속도가 매우 느리다는 점과,[3] 적층 구조로 인해 표면이 매끄럽지 못하다는 점 등이 있다.

3차원 인쇄 기술은 제 3의 산업혁명으로 불리며, 산업 전반에 걸쳐 제조 기술의 큰 변화를 가져올 것으로 예상되고 있다.[4]

역사

1981년 일본 나고야 시 공업 연구소의 고다마 히데오(小玉秀男)가 처음 이론화했고 1986년 미국의 척 헐(Chuck Hull)이 특허를 얻어 설립한 3D 시스템스(3D Systems)사에서 처음으로 제품화하였다.[5][6]

아직 해결해야 할 문제

아직 기술적으로 완전히 완성된 것이 아닌 3D프린터는 아직 해결해야 할 문제들을 갖고 있는데 그중에 대표적으로 인쇄되어 나올 때 휘어짐 현상이 있는데 이 휘어짐 현상이 해결되려면 인쇄 원리 자체가 바뀌어야 하기에 바로 해결될 문제가 아니라고 한다.[출처 필요]

3D 프린터의 다양한 활용분야

3D프린터의 실제 개발된 사례를 보자면 여경만을 위한 여성경찰보호복 패턴을 개발하는데 쓰였는데 이는 3D프린터가 아니라면 개발될 수 없었을 것이다. 이 뿐만 아니라 옷의 패턴개발에 많은 발전이 있을 뿐만 아니라 또 하나를 보자면 용접이나 정형외과 분야에서도 3D프린팅 기술을 유용하게 사용을 할 수 있다[출처 필요] 건축 분야에도 활용되고 있다.[7]

작동 원리

종류

일반적으로 가공방식은 크게 두 가지로 나뉜다.

  • 적층가공(additive manufacturing) – 가루나 액체 형태의 재료를 굳혀가며 한 층씩 쌓는 방식이다. 비교적 복잡한 모양을 만들 수 있고, 제작과 채색을 동시에 진행할 수 있다는 장점도 있다. 다만 완성품의 표면이 매끄럽지 못하여 품질이 상대적으로 떨어진다.
  • 절삭가공(subtractive manufacturing) – 재료를 공구로 깎아가며 모양을 만드는 방식으로, 비교적 매끄럽게 인쇄할 수 있지만 컵 같은 모양은 날이 들어가지 않아 만들기 어렵다.

3차원 인쇄는 적층가공 방식에 속한다.

제작 프로세스

  1. 모델링(modeling): 일반적으로 CAD 또는 3차원 모델링 소프트웨어를 이용하여 3차원 데이터를 완성하며, 3D 스캐너를 이용해 3차원 데이터를 얻을 수도 있다. CAD와 기기 간의 표준 데이터 인터페이스는 일반적으로 STL 파일 형식이다. 3D 스캐너로 생성된 파일은 보통 PLY 파일 형식을 쓴다.
  2. 프린팅(printing): 기계가 모델링 과정에서 만들어진 도면을 이용해 물체를 만들어내는 과정이다. STL파일을 읽어들여 CAD모델에서의 가상적인 단면을 만들어내 액체나 분말등의 재료의 연속적인 층을 생성한다. 인쇄 과정은 사용 방법과 모델의 크기와 복잡성에 따라 몇 시간에서 며칠 정도의 시간이 소요될 수 있다.
  3. 마무리(finishing): 인쇄된 결과물에 대해서는 필요할 경우 마무리 공정이 추가되기도 한다. 사포로 연마하거나, 색칠하거나, 인쇄된 파트들을 조립하는 공정이 추가될 수 있다.

해상도

3D 프린터는 기존 잉크젯과 동일한 구동 방식을 이용해 적층 방식으로 찍으므로, XY축 해상도와 함께 각 층의 두께로 해상도가 정해진다. 즉 한 층의 두께와 XY축의 해상도를 dpi(dots per inch)로 표현하게 된다. 2013년 현재 기술로는 일반적으로 한 층에 100µm정도 되고 어떤 기기들은 16µm정도까지도 표현하기도 한다. XY해상도는 50~100µm정도이다.

사회적 영향

3D 프린터의 보급이 제 3의 산업혁명으로 불리는 이유는, 기계 절삭 및 성형 등 기존의 생산 방식을 탈피하여 일괄된 방식으로 어떤 형태의 제품도 만들어낼 수 있기 때문이다. 치과 등의 의료 분야는 물론, 각종 가정용품을 비롯해 자동차나 비행기 등에 쓰이는 기계장치도 3D 프린터에 의한 생산이 가능하다. 이미 자동차 업계에서는 엔진 등 핵심 부품을 3D 프린터로 만들어내는 공정을 연구하고 있다.[8]

3D 프린터는 이론상 어떠한 물건도 만들어낼 수 있기 때문에, 각종 살상용 무기도 만들 수 있으며, 따라서 총기 등의 규제가 무력화될 수 있다는 우려를 낳고 있다. 그러하기에 정부차원에서 개인용 3d 프린터에 관한 안전지침을 만들어 알리는 것이 중요하다.[출처 필요]

2013년 5월 4일 미국에서는 디펜스 디스트리뷰티드라는 회사가 세계 최초로 3D 프린터로 제작한 권총의 시험 발사를 성공시켜 주목받았다. 이 회사는 3D 프린터 권총의 설계도면을 온라인에 공개했고, 이것이 논란이 되자 미국 국무부는 설계도면의 공개를 금지했다. 그러나 이미 다운로드 횟수는 10만건을 돌파한 후였다.[9]

2014년 일본에서는 3D 프린터로 찍어낸 권총을 5정 제조하여 소지하고 있던 대학 직원이 경찰에 체포되는 사건이 있었다.[10] 일본은 총기 소유가 불법이기 때문에 사회에 미친 충격은 더 컸다.

관련 기업

3D 프린터를 생산하는 관련기업으로는 나스닥 상장기업인 미국의 스트라타시스(Stratasys)가 업계 선두로 알려져 있다.[11] 그 외에 뉴욕거래소 상장기업인 3D 시스템즈(3D Systems) 등의 회사가 미국에서 잘 알려진 3D 프린터 관련 기업이다.

3D 프린터는 기존의 프린터 업계 강자인 HP에서도 많은 관심을 보이며, 2013년경부터 시장 진출을 선언해왔다. HP의 멕 휘트먼 CEO는 기존 3D프린터의 느린 속도 문제를 포함한 여러 단점들을 보완하여 자사의 제품을 내놓을 것이라고 2014년 발표한 바 있다.[12]

관련 공정

Type Technologies Materials
압출 가공(extrusion) 압출 적층 조형(Fused deposition modeling, FDM) 열가소성 수지 (e.g. PLA, ABS), HDPE(고밀도 폴리에틸렌), eutectic metals(공융 금속), edible materials(식용 물질)
실(Wire) Electron Beam Freeform Fabrication) (EBF3) 대부분의 금속 합금
알갱이(Granular) 직접 금속 레이저 소결(Direct metal laser sintering) (DMLS) 대부분의 금속 합금
전자빔 용해(Electron beam melting) (EBM) 티타늄 합금들
선택적 레이저 용해(Selective laser melting) (SLM) 티타늄 합금, 코발트 크롬 합금(Cobalt Chrome alloys), 스테인레스강, 알루미늄
선택적 열 소결(Selective heat sintering) (SHS) 열가소성 수지 분말(Thermoplastic powder)
선택적 레이저 소결(Selective laser sintering) (SLS) 열가소성 수지, 금속 분말, 세라믹 분말
잉크젯 헤드와 분말 상자기반 3D 프린팅([Powder bed and inkjet head 3d printing),석고기반 3D 프린팅 Plaster-based 3D printing (PP) 석고
적층(Laminated) 적층 제조 방식(Laminated object manufacturing) (LOM) 종이, 금속박, 플라스틱 필름
광 중합(Light polymerised) 광경화수지 조형방식(Stereolithography) (SLA) 광경화성 수지(photopolymer)
마스크 투영 이미지 경화(Digital Light Processing) (DLP) 광경화성 수지(photopolymer)

같이 보기

잉크젯프린터의 역사

잉크젯 프린터의 시초는 지난 1978년 미국 팔로알토에 위치한
휴렛패커드(HP) 연구소에서 시작되었습니다.
당시 집적회로 개발에 필수적인 박막필름 기술을 개발하던 엔지니어가
박막필름의 전기자극에 대한 반응을 실험하기 위해 전기로 액체 매체를
비등점 이상으로 데우자 필름 밑의 액체 방울이 나오는 현상이 관찰됩니다.
쉽게 말해 액체 통과못 할 만큼의 아주 조그마한 구멍위에 액체를 놓고
끓는점까지 온도를 높여주면 액체가 구멍위를 통과하는 현상을 말합니다.
이 현상을 관찰한 엔지니어는 잉크의 분출을 정교하게 조정하는데
이 현상을 이용한다면 프린터의 소형화에 활용할 수 있으리라는 아이디어를 제출하게 되었습니다.
이로부터 8년 뒤 이 기술은 최초의 잉크젯 프린터인 ‘HP 싱크젯’에 적용돼 출시됐으나,
출력 품질이 소비자의 기대에 못 미쳐 판매량은 그다지 많지 않았습니다.
이후 일반용지를 사용할 수 있는 ‘매브릭’이 개발됐으나
1천5백 달러라는 비싼 가격으로 인해 소비자들의 주목을 끌지 못했습다.
그러나 HP의 꾸준한 기술투자로 제품 단가가 도트매트릭스 프린터보다 낮아지고,
도트매트릭스 프린터에 비해 인쇄품질과 소음이 현저히 향상 되게됩니다.
이런 노력은 1994년 HP500시리즈에서 결실을 보게 되며,
그 해 세계적으로 500만대의 프린터 판매라는 대성공을 거두게 돼
HP가 잉크젯 프린터 시장을 장악하는 계기가 됩니다.
당시 국내에서는 삼성전자와 휴렛 패커드가 제휴한 삼성 휴렛패커드에서
한글 기능을 지닌 HP500K를 내놓음으로써 국내 잉크젯 프린터 시장을 최초로 열었습니다.
현재 가정에서 가장 많이 쓰이는 프린터가 바로 잉크젯 프린터입니다.
제품 구입 비용이 저렴한데다 컬러까지 구현할 수 있기 때문입니다.
시장에 가장먼저 진입한 휴렛 패커드가 이 잉크젯 프린터 시장점유율 1위를 차지하고 있습니다.
(이것은 세계시장에서도 동일합니다.)
잉크젯은 출력의 특성상 용지와 헤드사이가 아주 가깝습니다.
따라서 도트의 크기를 아주 작게 만들어 미세한 인쇄를 할 수 있습니다.
잉크가 분사되는 과정은 다음과 같습다.
먼저 저장된 장소에서 잉크가 흘러나오면서 제일 처음 닿는 곳은
프리챔버(1차 잉크저장소)입니다.
이곳은 임시 보관 장소와 같은 곳으로 잉크의 불순물을 걸러주는 역할을 합니다.
프리챔버를 거쳐 정제되고 흐르는 양이 적어진 잉크는
파이어링 챔버(2차 잉크저장소)로 들어가게 됩니다.
이 통로는 패턴 방식으로 꼬불꼬불하며 아주 좁고 두께가 얇다.
이 두께는 인간의 머리카락보다 가늘기 때문에 아주 미세한 양의 잉크만 흐를 수 있다.
이곳을 통과한 잉크는 최종적으로 노즐이라 불리는 출구 구멍으로 가게 되는데
구멍이 아주 작아서 그냥 두어도 잉크가 새어 나오지 않습니다.
다만 출구 구멍에 동그란 반원 형태로 머물게 됩니다.
노즐의 벽면에는 열 발생 저항(HP헤드)이나 피에조 크리스탈(EPSON헤드)이
붙어 있어 열을 발생하거나 피에조 현상에 의해서 잉크가 나오도록 제어합니다.
노즐 제어기술과 노즐 가공기술이 점점 발전됨에 따라 흑색만을 출력할 수 있었던
초기 단계에서 컬러와 흑백 카트리지를 교환해 출력하는 방식인
1펜 방식이 등장했으며,
나중에는 컬러와 흑백을 동시에 출력이 가능한 2펜 방식으로 발전했습니다.

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