지난달 말에 인사이드 3D 프린팅 국제 컨퍼런스(Inside 3D Printing Conference and Expo)가 일산 킨텍스에서 열렸었습니다.

여러 부스들 중에 빨간색 하우징의 새로운 3D 프린터가 유난히 눈에 띄는 부스가 있었습니다.

바로 오늘 조금은 조심스럽게, 그래서 뒤늦게 소개해 드리는 OWL WORKS 의 Morpheus 3D 프린터입니다.

Morpheus 3D 프린터의 스팩중 상당히 큰 출력영역(Build Volume)이 인상적입니다.

- 출력영역(Build Volume): 33(W) X 18(D) X 20(H)cm

- 해상도 : XY축 170 um(0.17mm), Z축 25 um(0.025mm)~

- 빌드타임(Build Time) : 30 sec/layer

- 출력재질 : 액상 레진(Resin)

- 프린터 크기 : 55(W) X 35(D) X 52(H)cm

SLA/DLP 방식과 동일하게 액상 레진(Resin)을 사용하는 광경화 방식 프린터로 우리나라 기술진이 개발한 모델입니다. 하지만 레이져나 DLP 프로젝터를 사용하지 않습니다.

레진을 경화시키는 광원으로 UV LED 모듈과 포토 마스크(Photo Masks)로 LCD 패널를 사용한다고 합니다.

2년전, 2013년에 봤었던 Chengwei Wang의 유튜브 동영상이 떠오릅니다. 그당시 처음 봤을 때 정말 기발한 아이디어가 아닐 수 없었습니다.

[ Chengwei Wang의 LCD 3D 프린팅 테스트 버젼 ]

납작한 LCD 패널을 이용하니 프린터 하단부 공간이 거의 필요없어 데스크탑 3D 프린터를 만들기에 최적의 방식일 수 있기 때문입니다. 역시 Morpheus 또한 상당히 큰 출력영역에 비해 높이가 그리 높지가 않습니다. 2년만에 동일한 방식으로 상용화되는 프린터가 발표되니 반가울 수 밖에 없습니다.

OWL WORKS의 Morpheus의 레이어 경화시간은 30초 가량이라고 합니다. DLP 프린터에 비해 다소 긴듯하지만 출력크기를 감안하면 전혀 길지 않는 경화시간입니다. 일반적인 DLP 프린터로 네번 정도는 출력해야만 하는 양을 한번에 출력할 수 있으니 아주 훌륭합니다.

OWL WORKS에서는 이 기술을 LIPS(Light Induced Planar Solidification)라 이름지었습니다.

얼마전 과학계를 떠들석하게 만들었던 Carbon3D의 CLIP(Continuous Liquid Interface Production) 기술이 떠오릅니다. 지난 4월 오토데스크(Autodesk)에서 $10M(1,000만 달러, 약 100억)을 투자했다는 소식 이후로는 큰 뉴스가 없습니다.

발표때 데모로 보여주었던 모델들은 와이어 구조의 구(Sphere) 형태 또는 와이어 구조의 에펠탑 모델이었습니다.

[ Carbon3D의 CLIP 방식 출력영상 ]

사실상 기존 SLA/DLP 방식에서 CLIP방식과는 달리 레이어별로 플랫폼을 올렸다 내렸다 하는 과정은 두가지 이유 때문입니다. 하나는 경화된 레진을 아래 필름 또는 실리콘으로부터 떼어내기 위함이고, 나머지 한가지 이유는 이미 경화된 레이어 아래에 다음 레이어를 위한 레진을 충분히 유입시키기 위함입니다.

아시다시피 Z축 해상도 25 um(0.025mm)는 상당히 얇은 두께입니다. 레이어 경화후 다음 레어어를 위해 플랫폼을 25 um만큼 들어올린다고 하더라도 점성이 있는 주변의 레진이 자연적으로 이 틈으로 스며 들어가기는 거의 불가능합니다. 이런 이유로 플랫폼을 넉넉히 들어올려 레진이 충분히 유입될 수 있도록 한 후, 다시 내려 다음에 경화될 레이어 두께만큼의 레진을 확보하는 과정을 반복하는 것입니다.

현재까지 Carbon3D에서 발표한 출력물 및 동영상을 보면 모두 와이어 구조의 출력물임을 확인할 수 있습니다. 덩어리(Solid) 형태 또는 내부가 비어있고 표면이 모두 막혀있는 상자 형태를 출력하기에는 아직까지는 무리가 있는 듯 보입니다. 점성이 있는 레진을 Dead Zone에 어떠한 방법으로 고르게 계속 밀어 넣어주느냐가 주요 관건이 아닐까 예상됩니다. 아마도 이런 문제로 인해 실제 상용화까지는 좀 더 시간이 필요한게 아닌가 추측됩니다.

??? 왜 Carbon3D의 CLIP 기술을 언급하고, 이 글 초반에 "조금은 조심스럽게" 라는 표현을 했을까 궁금하실겁니다.

LCD 패널방식 또한 전문적인 연구과정을 충분히 거치지 않았다면 문제가 될만한 여지가 있기 때문입니다. OWL WORKS 팀이 구체적으로 어떻게 기술을 구현했는지는 모르겠으나, 혹시라도 단순히 LCD 패널에 UV 백라이트만을 사용했다면 LCD 패널의 급격한 수명저하 문제가 발생하게 됩니다.

Carbon3D의 CLIP 방식의 경우에는 구체적인 기술이 언급되었으나 Morpheus의 LIPS 방식은 특허나 구체적인 설명이 없어 사실 어떤 상태인지 확실치 않기 때문이기에 "조심스럽게" 라는 표현을 쓸 수 밖에 없습니다.

3D몬도 여러분야 박사님들과 LCD 패널방식에 대한 토론을 한적이 있습니다. 다행히 물리학 전공인 박사님의 주 분야가 LCD/LED/PDP 등의 디스플레이 패널이었기에 간단히 결론지어 주셨었습니다.

여름철에 햇빛에 잠시만 노출되어도 피부가 타듯이 LCD 패널의 구성요소들 또한 자외선에 손상될 수 밖에 없기 때문에, 한동안은 멀쩡한 듯 보이겠으나 사용시간이 늘어날수록 문제가 발생될 가능성이 상당히 크다는 것이었습니다. 물론 이론은 이론이고 해결방법이 있긴 하겠지만 아주 쉽지만은 않다는 것입니다.

현재 Morpheus의 경우 테스트 Beta 버젼이 아닌 여러대의 시제품까지 진행되었고, 7월 중 킥스타터(Kickstarter.com)를 통해 캠페인을 진행한다니 문제가 될만한 요소들을 거의 해결을 하지 않았나 추측해 봅니다. 또한 제품의 보증기간이 1년이라는 것을 봐도 독자적이고 차별화된 방식으로 기술을 실현한 것으로 추측됩니다. 다만, 앞서 언급했듯이 LCD 패널 방식의 예상되는 문제점을 어떻게 보완하였는지에 관한 기술적인 내용이 전혀 공개되지 않았기에 아쉬움이 클 수 밖에 없습니다.

아무쪼록 잘 준비하여 킥스타터 캠페인에서 큰 성과를 거둘 수 있길 바라는 마음입니다.