[정상문=부천대학교 산업디자인학과 교수] 오늘날 4차 산업혁명이란 거대한 물결의 흐름 속에 제조 분야에서 3D 프린팅 기술의 사용영역이 점차 확장되고 있다. 3D 프린터는 컴퓨터로 제작한 3차원의 모델링 자료를 바탕으로 실제 사물을 출력하는 기술을 말한다. 3D 모델링 자료만 있으면, 프린터로 인쇄를 하듯이 원하는 물체를 만들어낼 수가 있다.

초창기의 시제품 제작에 주로 활용되어오던 기술이 의료분야를 비롯하여 건축, 음식을 포함하여 일상생활에서 쓸 수 있는 다양한 소품의 제작에 이르기까지 그 활용영역을 넓혀가고 있는 추세이다. 3D 프린팅 기술이 ‘제조방식의 혁신’을 해결해 줄 수 있는 방법 중의 하나로서 3D 프린터를 활용한 제조업을 변화를 촉진시키고 있다고 할 수 있겠다.

3D 프린팅의 원리는 3차원 프로그램에서 디자인으로 구현된 모델링이나 스캐닝을 통해 얻은 디지털 데이터의 형상을 얇게 잘라서 3D 프린터에 보내면 3D 프린터가 재료의 단면을 차곡차곡 쌓아 올려 3차원의 형상을 구현하는 가공 기술이다. 기존의 기계절삭이나 금형을 통한 성형 등의 생산 방식에서 벗어난 복잡하고 다양한 형태의 제품을 만들 수 있기 때문에 제품생산의 패러다임을 변화시킬 4차 산업혁명에서 제조의 혁신을 위한 필수기술의 하나로 대두되고 있는 것이다.

3D 프린터를 분류하는 유형으로는 가공 이전의 재료에 따른 분류방식이 가장 일반적이다. 재료는 크게 고체형, 액체형, 분말형의 3가지로 나눌 수 있는데, 프린팅 방식에 따라서 레이저 소결 적층 방식, 수지 압출 적층 방식, 박막 적층 방식, 잉크젯 적층 방식 등으로 구분할 수 있으며, 이러한 분류를 기준으로 3D 프린팅 방식을 살펴보도록 하겠다.

첫째, 고체 재료를 사용하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터는 일반적으로 가정이나 회사에서 시제품 출력용으로 많이 사용되며, 필라멘트라는 가느다란 플라스틱 소재를 고온으로 가열 후 압력을 가하여 노즐을 통해 나온 소재를 층층이 쌓아올려 형상을 만드는 기술이다.

둘째, 액체 소재를 사용하는 DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography)방식의 3D 프린터인데, 액체 기반의 프린팅은 빛을 받으면 굳는 액상 소재인 광경화성 수지에 빛을 비춰서 소재를 굳히며, 한층 씩 쌓아가면서 형상을 제작하는 방식으로 빛은 주로 레이저나 강한 자외선을 사용한다. 따라서 보다 정확하고 정밀한 형상의 제작이 가능하며, 가장 널리 사용되는 프린팅 방식이다. 주된 사용 분야로는 쥬얼리 제품의 원본제작이나 칫과·의료 분야 등에 사용된다.

셋째, 분말 소재를 사용하여 모양을 제작하는 SLS(Selective Laser Sintering)방식의 3D 프린터인데, 분말 소재에 레이져 광원을 형상이 필요한 부분에 빛을 내려쬐게 함으로써 소재를 녹여 모양을 만드는 원리이다. 금속소재를 다루는 대부분의 3D 프린터가 이 방식을 사용하고 있으며, 주로 플라스틱, 모래, 세라믹 등 다양한 재료의 사용이 가능하다. 또한 건축이나 도형물, 디자인 분야와 항공기의 부품 및 의료용 보철물 제작 등에 주로 사용되고 있다.

이처럼 다양하게 활용되고 있는 3D 프린터에 대한 최초의 특허출원은 미국의 윈 켈리 스웬슨(Wyn Kelly Swainson)에 의해 1971년에 출원하여 1977년 등록되었으며, 최초로 상용화를 시작한 사람은 미국의 찰스 W. 헐(Charles W. Hull)이다.

그는 1984년 입체인쇄술인 광조형 기술(SLA)에 대한 특허출원 후 1986년 등록과 함께 3D Systems를 공동 창립하여 세계 최초의 3D 프린팅 회사를 설립하였으며, 최초의 3D 프린터를 제품화하였다.

3D 프린터의 개발로 인하여 기존의 제조방식인 주조나 주물 및 기계가공이나 금형제작과 같은 전통적인 생산 과정이 없이도 최종 수요자가 직접 제작할 수 있게 되면서 제조업은 큰 변화에 직면하고 있다. 3D 프린팅이 가져올 변화로서 가장 주목받는 세 가지 영역은 다음과 같다.

① 제품의 수리를 위한 대체부품(replacement part)의 영역으로 자동차나 가전제품 등의 수리를 위해서 기존에는 부품시장을 통해 부품이 거래되었으나, 3D 프린팅에 의해 가정이나 소규모 수리업체에서도 제작이 가능해졌으며 ② 개별 소비자의 취향을 반영하는 맞춤형 제품(customised goods)의 영역에서는 기존의 제품을 개인의 취향에 따라 재료 혹은 디자인의 변경 등을 통하여 제작이 가능하며 ③ 소장용으로 활용되는 값비싼 소량제품(high value, low volume goods)의 영역에서 개인이나 라이선스를 획득한 기업에서 온라인 게임이나 영화 등에서 등장하는 캐릭터 피규어 등을 제작하는 방식이다.

이처럼 제조분야에서 변화의 혁신적인 요인 중의 하나로 주목받고 있는 3D 프린팅 산업의 성장과 관련하여 특허법, 디자인보호법, 저작권법, 상표법 등에서 이슈화가 되고 있는 추세이다. 이는 기존의 지식재산권 보호를 받는 제품을 3D 데이터 파일을 중심으로 보다 쉽게 생산할 수 있게 변화하는 상황에서 3D 데이터 파일에 대한 관리의 중요성과 함께 산업재산권법에서 명시하고 있는 물품의 논리에 대한 확대 해석의 필요성이 제기되는 상황이기도 하다.

제조업의 패러다임을 바꿀 수 있는 방법 중의 하나로 각광받는 3D 프린팅이 가지고 있는 양면성이 있는데, 이는 3D 프린팅 사용의 왜곡에 따른 비용의 증가이다. 3D 프린팅은 제조업의 새로운 패러다임을 이끌 것이라는 기대를 모으고 있으며, 향후 제조분야에서 가져올 변화의 폭은 예측이 불가능할 정도로 다양할 것으로 예상된다. 3D 프린팅을 통하여 기존의 금형 제작방식으로는 제작할 수 없었던 복잡한 형태의 제작이 가능해지면서 금형을 이용한 생산방식을 대체하게 되면, 외주 제작으로 인한 제조 시간을 단축하는 것과 함께 비축 재고량을 줄일 수가 있어서 제품의 출시 주기가 짧아지고 이를 기반으로 기업의 경쟁력을 강화할 수가 있다.

하지만 3D 프린팅의 잘못된 활용에 따라 사회가 당면하게 되는 위기의식도 높아지고 있는데,  제품과 완벽하게 동일한 복제품을 소비자가 직접 제작하여 이용한다면, 기존의 제조업 비즈니스 모델은 해체될 가능성이 존재한다. 3D 프린팅으로 인해 가장 위협에 직면하게 되는 산업으로는 3D 프린팅에 의한 부품산업이며, 또한 소비재 관련 산업의 영향도 클 것으로 전망된다.

예를 들어 누군가가 아이언맨을 스캐닝하여 3D 프린팅을 통해 아이언맨을 제작･판매한다면, 디즈니사는 아이언맨을 스캐닝하여 3D 데이터를 만든 사람, 이 데이터 파일을 활용하여 3D 프린팅을 수행한 사람, 소재를 제공한 사람, 아니면 기본적으로 3D 프린터를 제작한 사람에 대하여 법적인 책임을 물을 수가 있다.

유사한 사례로는 1984년의 소니(Sony)와 베타맥스(Betamax)의 분쟁 사례에서 소니는 베타맥스 VTR을 판매하였고, 소비자는 그 VTR을 이용하여 TV 프로그램의 비상업적인 녹화와 재생을 하여 저작권 침해를 하여 소니로 하여금 간접적 저작권 침해의 책임논란을 불러 일으켰다. VCR의 등장으로 사람들이 영화나 영상제작물을 복제하여 일반가정에서 보는 것과 같이 저작권을 침해하는 행동을 쉽게 하도록 하여 궁극적으로는 관련 산업은 위기에 직면할 것으로 전망되기도 하였다. 이에 미국 연방대법원은 공정한 사용의 법리를 특별한 상황에 맞게 융통성 있게 적용해야 한다고 전제하여 가정용복제의 저작권 침해문제를 풀어나갈 수 있도록 하였다.

저작권 침해논란에도 불구하고 VCR(비디오카세트레코드)의 등장은 실제로 가정용 비디오 시장이라는 또 다른 생태계를 만들었으며, 관련 산업에 또 다른 수익을 창출하는 비즈니스 모델로 성장하였던 반면, 1999년에 서비스를 시작한 넵스터(Napster)의 음악파일 공유 서비스는 저작권 침해라는 비난과 함께 법적인 공방의 벽을 넘지 못하고 2001년 서비스가 중지되었다.

제조업의 패러다임을 바꿀 수 있는 3D 프린팅에서 지식재산권을 위협하는 핵심적인 요소는 입력되는 정보인 3D 데이터 파일인데, 이를 어떻게 생성 혹은 입수하는지가 중요하다. 따라서 지식재산권 침해를 회피할 수 있도록 3D 데이터를 생성하고, 생성된 데이터 정보를 보호하고, 잘 활용할 수 있는 적정 모델의 개발이 필요한데, 이미 음반 산업에서 경험했던 저작권 침해에 따른 손실은 3D 프린팅 기반 제조업에서도 더욱 빠르고 강하게 경험할 수 있을 것으로 추정된다.

3D 프린터가 본격적으로 보급된 것은 2007년 영국에서 시작된 3D 프린터 오픈소스 프로젝트인 렙랩(RepRap) 덕분이다. 이 프로젝트 덕택에 참여자들은 공개되어 있는 오픈소스를 발전시킬 수 있게 되었고, 어디서나 구할 수 있는 표준화된 부품을 사용해서 저렴한 비용으로 직접 DIY 개념의 3D 프린터를 만들어 사용할 수 있게 되었다. 이로 인하여 그동안 오랫동안 산업계에서만 사용되던 고가의 3D 프린터 장비가 보다 저렴하게 대중적으로 보급될 수 있었다.

3D 프린팅을 위한 3D모델 공유 플랫폼에는 ‘Thingiverse’(씽기버스), ‘MY MINI FACTORY’(마이 미니 팩토리:MMF), ‘YouMagine’(유매진), ‘Archive 3D’(아카이브 쓰리디) 등 무료로 파일을 제공하는 서비스가 대부분이나, ‘Gambody’(겜바디) 처럼 게임과 관련된 높은 품질의 3D 프린트 결과물을 원하는 사용자에게 3D 모델 파일을 유료로 제공하는 플랫폼도 있다.

이처럼 유용하면서 접근하기가 쉬워진 3D 프린팅에 대한 지식재산권의 이슈에 있어서 디지털화된 정보 환경은 선의의 목적이건 그렇지 않은 목적이건 어떠한 대상에 대한 복제와 확산이 쉬운데, 디지털 시대의 지식생태계에 있어서 기존의 아날로그 시대의 산업생태계 관점으로의 지식재산권 접근은 일정 수준의 위기를 초래할 수가 있다. 3D 프린팅 기술은 제조업에서 혁신을 가져올 것이지만, 손쉽게 복제하거나 무단으로 제작이 가능하여 지식재산권을 침해할 우려가 높다. 그럼에도 불구하고 아직 성장하지도 않은 3D 프린팅 관련 지식재산권 이슈를 부각하는 것이 오히려 산업 성장을 저해하는 행위이기도 하다.

현재 국내에서는 3D 프린팅과 관련된 삼차원프린팅산업 진흥법(약칭:삼차원프린팅법)이 2016년 12월 22일부터 시행이 되고 있으며, 시행상의 문제점을 보완하고 3D 프린팅 산업의 활성화를 위해 지난 1월 28일에는 삼차원프린팅산업 진흥법 개정방안에 대한 공청회를 열어서 3D 프린팅의 중복규제 완화와 기업부담 완화와 법개정 방안을 마련 중에 있으며, 6월 통과를 목표로 정보통신산업진흥원(nipa)에서 준비하고 있으니 기대를 해 본다. SW

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