카본3D의 자랑은 3D 프린팅의 또 다른 과대 광고로 볼 수도 있다. 그러나 제조방식을 재편할 수 있는 최선의 가능성을 가진 회사도 바로 카본3D다.커크 펠프스(Kirk Phelps, 33)는 물건을 생산하는 방식을 확 바꾸고 싶었다. 일반 자동차 엔진을 위해 제작된 느슨한 원형의 노란 개스킷(마개)을 손에 든 그는 엔진 개스킷이 인간의 창의력을 어떻게 제한하는지를 설명했다. “새로운 엔진 종류를 개발하고 싶어도 엔진을 처음부터 새롭게 설계할 수가 없다. 협력업체에 가서 어떤 표준 개스킷을 생산하는지 살펴보고, 이를 기준으로 엔진을 개발해야 한다. 후진적 생산 방식”이라고 아이폰 멀티 터치를 개발한 상품 디자이너 펠프스는 말했다. 답답함을 느끼던 그는 3D 프린팅 산업에서 가장 ‘핫’한 스타트업 중 하나인 카본3D(Carbon3D)의 상품개발 총괄 자리를 수락했다. 3D 프린팅은 디지털 3D 파일을 컴퓨터에 입력해 즉석에서 프린터로 고체 물건을 제작해내는 기술이다. 이 장비를 사용하면 펠프스가 꿈꾸던 엔진을 만들어낼 수 있다. 보청기나 인공관절 등, 고난이도 제품을 소규모로 정밀 생산하는 최고급 사양의 3D 프린터도 있지만, 시중에 있는 3D 프린터 대다수는 느리기 짝이 없고, 잡동사니나 작은 프로토타입만 생산 가능하다. 3D 프린팅을 둘러싸고 벌어졌던 초기의 과대광고와 거품은 2년 전 정점을 찍었다가 시들해졌다. 현재 증시에 상장된 프린터 생산업체 스트라타시스(Stratasys)와 3D시스템즈(3D Systems) 주가는 최고치 대비 80%나 하락했다.

카본3D가 이렇게 시들해진 업계에 다시 기대감을 불어넣고 있다. 회사 CEO이자 공동 창업자인 조셉 드시몬(Joseph Desimone, 51)은 노스캐롤라이나 대학 채플힐에서 화학 교수로 재직하다 회사를 창업했다. 그는 속도와 정확성이 크게 개선된 3D 프린팅 방식을 개발했고, 세콰이어 캐피탈에서 왓츠앱을 처음부터 지지했던 짐 괴츠(Jim Goetz) 파트너가 직접 1100만 달러 규모의 시리즈A 투자 라운드를 이끌었다. 괴츠는 종신 교수로 재직하던 드시몬을 캘리포니아 레드우드 시티로 불러 창업하도록 만든 당사자이기도 하다. 이후 회사는 1억4000만 달러의 투자금을 모집했는데, 이중에는 지난 8월 구글 벤처스가 모집한 1억 달러도 포함되어 있다. 고객 테스트용 초기 제품 밖에 출시하지 않았지만, 회사 가치는 이미 10억 달러를 돌파했다. “2D 물체를 층층이 바닥부터 쌓아 올려 3D로 만드는 기계 엔지니어링이 3D 프린팅 시장을 지배했다”고 드시몬은 말했다. “이제는 층층이 쌓지 말고, 꼭대기에서 아래로 내려가며 모양을 뽑아내자.”

3D 프린터는 대부분 FDM(fused deposition modeling, 압출 적층 조형)으로 알려진 기술을 사용한다. 로봇 팔에 장착된 글루건 노즐로 열가소성 플라스틱을 분사해 지그재그로 쌓아 올려서 고체형 물건을 만들어 내는 방식이다. 반면, 카본3D 장비는 액체 플라스틱으로 채워진 수조에서 레이저로 필요한 부분만 고체화시켜 뽑아내는 방식이다. 영화 <터미네이터 2> 에서 액체형 터미네이터 T-1000이 금속 액체 덩어리에서 몸을 일으키는 모습을 생각하면 된다. 광경 화성 액체에 빛을 비추어 고체로 만드는 SLA(stereolithographic apparatus, 광경화 수지 조형) 방식은 수십 년 전 개발됐지만, 드시몬은 화학자의 전문성을 살려 이를 한층 발전시켰다. 수조 밑바닥을 콘택트렌즈처럼 공기가 투과되는 유리로 교체시킨 것이다. 액체 수지 아래쪽에 1인치의 1000분의 1 두께로 얇은 공기 쿠션이 형성되면, 액체는 바닥 유리에 들러붙지 않게 된다. 유리 밑에서 레이저가 조사되면 액체 플라스틱 아래 부분이 입력한 모양 그대로 경화된다. 로봇팔이 천천히 물체를 수조에 끄집어내면, 남은 액체 수지가 아래로 흘러 들어가 그 밑의 모양이 만들어진다.

카본3D는 기존 SLA나 다른 방식보다 25~100배 빠른 속도로 뚜렷한 해상도의 물건을 생산할 수 있다. 기계 동작이 아주 부드럽기 때문에 신축성을 가진 탄성 중 합체와 고온 저항성을 가진 합성수지 등, 다양한 고성능 첨단소재를 활용할 수 있다. 카본3D는 상업용 출시에 적합한 제품 생산을 위해 자체적으로 합성수지를 개발할 계획도 가지고 있다. “3D로 기능 부품을 출력해서 자동차에 사용하는 등, 응용 방식에 주력하고 있다”고 펠프스는 말했다. “3D 프린팅으로 만든 물건을 최종 부품으로 사용할 수 있다면, 배송과 수출도 가능하다. 그 정도 품질이 확보된다면 지금의 사출 성형 생산방식에 집착할 까닭이 없다.”

포드 자동차를 포함한 십여 개 제조사와 레거시이펙트(Legacy Effects) 등 할리우드 특수효과 스튜디오는 카본3D 장비를 테스트하는 중이다. 장비 한 대 가격은 1만 달러 이상으로 제법 비싸다. 영화 <아이언맨> 과 <어벤져스> 작업을 맡았던 레거시의 경우 보철 장치나 소도구 등을 제작하는데 카본3D 장비를 사용한다. 덕분에 출력 시간은 결과물당 평균 16시간에서 2시간으로 단축됐다. “신속하고 정확하게 필요에 따라 고급 엔지니어링 소재를 선택해 물건을 제작할 수 있다면, 게임은 끝난 것”이라고 레거시이펙트의 제이슨 로페스 시스템 지도 기술자는 말했다. “작업 처리량과 속도가 완전히 놀랍다.”

카본3D 장비가 너무 마음에 든 나머지 포드 전임 CEO 앨런 물랄리는 카본3D 이사회에 합류하기도 했다. 미시건 디어본에 위치한 포드 3D 생산연구팀 총괄 엘런리는 현재 프로토타입 신속 제작부서에서 카본3D를 사용하는 방안을 고려 중이다. 포드가 3D 프린터로 출력한 자동차 중요 부품을 사용하게 될 날은 아직 멀었지만, 리는 운전자 손에 맞춤 제작된 변속기어를 3D 프린터로 생산하는 계획을 농담스레 건넸다. “3D 프린팅이 아직 활용되지 못하고 있는 영역의 잠재력은 아직 무궁무진하다”고 리는 말했다. “미국의 제품 제조 방식이 크게 변화할 것이다. 이를 최대한 활용하는 방안을 알아두고 싶다.”

시장조사기관 월러스어소시에이츠의 산업 전문가 테리 월러스는 카본3D의 빠른 속도가 생산에 엄청난 의미를 가져올 수 있지만, 최종 생산품 품질에 대해서는 확신을 가질 수 없다고 말했다. 시간이 지나 빛에 노출될수록 SLA에서 사용한 광경화성 수지가 화학적으로 분해되기 때문에 FDM 프린팅으로 만든 물건보다 내구성이 떨어질 수 있다. 카본3D는 이를 방지하기 위해 자외선 차단 소재와 색소를 사용한다고 답했다.

카본3D 장비는 대중시장에서 판매될 수 있는 수준보다 훨씬 고가다. 그러나 광고한 만큼의 역할만 해주어도 대기업 입장에서는 가격은 별 이슈가 아닐 수 있다. “포드는 장비 생산에 필요한 부품에만 수십만 달러의 돈을 지출한다”고 월러스는 말했다. 사출 성형(가장 널리 사용되는 제조방식)을 파괴적으로 혁신하겠다는 카본3D의 주장은 다소 터무니없게 들리기도 한다. 그러나 카본3D 덕분에 기력을 잃어가던 3D 프린팅 시장은 에너지를 되찾는 중이다.

- AARON TILLEY 포브스 기자

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