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고효율 태양광 전지 생산 위해 나노급 3D프린팅 연구 착수

독일 연구팀 “처음부터 필요한 모양으로 반도체 적층 제조”

모든 물질은 원자(原子, atom)로 이루어져 있습니다. 원자는 물질을 구성하는 가장 작고, 가장 기본적인 단위라고 말할 수 있죠. 이와 같이 가장 기초적이고 작은 단위인 원자 크기 수준에서 3D 프린팅을 할 수 있게 된다면 무슨 일이 일어날까요? 실제로 독일의 한 대학에서 이러한 원자 단위 3D 프린팅에 대한 연구가 진행 중이라고 합니다.

원자를 육안으로 확인할 수는 없습니다. 사진 출처 셔터스톡.

독일 뉘른베르크 소재 프리드리히 알렉산더 대학교(Friedrich Alexander Universität)에 따르면 이 대학의 줄리엔 바흐만(Julien Bachmann) 교수 연구팀은 고도로 효율화된 태양광 전지 생산을 위해 ‘원자’ 크기 수준인 나노미터 단위의 3D 프린팅 기술 연구에 착수했다고 합니다.

이를 수치로 나타내면 정밀도가 0.000001mm에 달하는 수준입니다. 현재 상용화된 데스크톱 3D 프린터의 일반적인 레이어[층 높이] 크기보다 1만 배나 작은 크기로 레이어를 쌓아 나간다고 하니 그 정밀도를 상상하기조차 어려울 정도입니다.

바흐만 교수 연구팀은 이러한 결과를 산출해내는 프로세스 전반을 ALAM(Atomic Level Additive Manufacturing)이라고 부릅니다. 3D 프린팅을 의미하는 ‘적층 제조'(additive manufacturing)가 원자 단위에서 이뤄진다는 의미로, 원자 단위의 3D 프린팅을 의미합니다. (이와 관련한 3D 프린팅의 기본 원리는 [캐파-제조 길잡이] 3D프린터 VS CNC, 누구를 선택하오리까 (capa.ai)를 참고.)

쉽게 말하자면, 바흐만 교수가 진행하고 있는 ALAM은 3D 프린팅의 기본 원리인 ‘더하기’를 그대로 적용하는 프로세스인 것입니다. 단지 상상하기 힘든 정도로 작은 단위인 원자 수준의 레이어를 쌓아나간다는 점이 다른 것이죠.

바흐만 교수의 ALAM 연구는 현재 상용화된 태양광 전지보다 효율적이고 값싼 제품을 만들려는 시도로부터 비롯되었습니다.

오늘날 사용되는 태양 전지의 주요 재료는 실리콘입니다. 실리콘 태양 전지는 안정적이고 효율이 높습니다. 그러나 제조 공정이 복잡하고, 그러다 보니 비용도 비쌉니다.

따라서 다양한 종류의 ‘차세대 태양 전지’를 개발하려는 시도는 계속 있어 왔습니다. 실리콘보다 제조 비용이 훨씬 싸고 양산에 적합한 화합물 태양 전지가 대표적인 예입니다. 그러나 화합물 태양 전지는 실리콘 태양 전지에 비해 효율이 낮다는 점이 치명적인 단점으로 꼽힙니다.

	장점	단점
실리콘 태양 전지	안정적, 고효율	고가, 복잡한 제조 공정
화합물 태양 전지	저가, 양산에 적합함	효율이 낮음.

줄리엔 바흐만 교수는 새로운 태양 전지를 구축하려는 시도가 대부분 ‘비효율’적인 결과로 이어지는 이유에 대해 연구했습니다. 그 결과 이러한 비효율이 나타나는 이유가 미세한 표면 구조 때문임을 입증했습니다. 생각해보면 이는 자연스러운 결과라 할 수 있습니다.

태양이 뿜어내는 빛을 이용해 전기를 생산하는 태양광 전지는 빛의 반사율이 낮으면 낮을수록 좋습니다. 빛을 많이 흡수하면 흡수할수록 전기를 많이 생산해낼 수 있기 때문이죠. 그렇기 때문에 태양광 패널을 생산할 때는 다음의 그림처럼 재료의 표면을 다듬고 코팅하는 여러 공정을 거칠 수밖에 없는 겁니다.

바흐만 교수는 “불필요한 물질을 제거하여 모양과 구조를 제조하는 기존의 실리콘 기반 공법과는 다르게 3D 프린팅 태양 전지 제조법은 처음부터 필요한 모양으로 반도체를 직접 쌓아나갈 수 있어”(출처: Fabbaloo) 효율적이라고 말합니다. 이는 CNC 가공 방식과 3D 프린팅의 차이를 떠오르게 합니다. CNC 가공 방식은 조각하기와 비슷합니다. 대상 재료를 깎아내어 결과물을 얻습니다. 따라서 버려지는 재료도 많기 마련입니다. 바로 이런 지점에서 현재의 태양광 전지 제조법이 CNC 가공 방식과 비슷한 측면이 있는 것이죠.

반면에 3D 프린팅은 대상 재료를 차곡차곡 쌓아나가기 때문에 재료를 절약할 수 있습니다. 따라서 나노 단위에서 생산되는 3D 프린팅이 활성화되면 제조 과정에서 낭비되는 실리콘이 획기적으로 줄어들게 될 겁니다. 이는 고도로 효율적이면서도 저렴한 태양 전지의 생산을 가능하게 만들 것입니다.

과연 그뿐일까요? 고성능 태양 전지의 생산은 시작일 뿐입니다. 바흐만 연구소의 ALAM, 즉 ‘원자 단위 3D 프린팅’이 태양 전지 이외에 다양한 분야로 활용 범위를 넓힌다면 향후 제조업 전반에 거대한 변화의 물결을 가져올 것입니다. 3D 프린팅 기술이 원자 하나하나를 쌓을 수 있는 기술(ability to deposit individual atoms) 수준으로 발전해 활용된다고 상상해 보세요.

바흐만 연구소의 ALAM 프로세스가 고도화되는 날이 오면, 3D 프린팅은 의학 및 생명공학을 포함한 바이오 테크 분야를 넘어서 우리의 일상을 뒤흔들어 놓을지 모릅니다!

제조업의 혁신을 캐파(CAPA)와 함께! 캐파는 제조의 수요와 공급을 연결하는 온라인 제조 플랫폼입니다. 

 

IMF 외환위기 직후 프린터 유지보수 업체로 출발해 멀티젯퓨전(Multi Jet Fusion, MJF) 방식의 3D 프린팅 업체로 업종 전환. FDM(Fused Deposition Modeling)보다 출력 속도가 빠르고 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 보다 저렴한 장점 앞세워 국내 HP MJF 프린터 가동률 1위 기록.

“국가 부도까지 남은 시간은 1주일입니다.” 

우리나라의 IMF 외환위기를 소재로 한 영화 <국가부도의 날>에서 한국은행 통화정책팀장 한시현(김혜수)이 서늘한 표정으로 내뱉는 대사엔 당시 상황에 대한 충격이 묻어나는 듯하다. 하지만 명배우의 리얼한 연기도 지난 1997년 당시 우리 국민들이 직접 피부로 겪었던 그날의 충격을 담아내는 데는 한계가 있을 것이다.

IMF 외환위기가 선언됐을 때 일부 국민들은 “나라가 망했다”고 생각했다. 더구나 선진국 진입의 관문으로 여겨지던 OECD(경제협력개발기구) 가입국이 된지 1년 만에 겪은 참화여서 충격은 배가됐다. 국내 30대 재벌 기업 가운데 13곳만 살아남았고, 26곳의 시중은행은 10곳으로 줄었다. 경제 피라미드의 위부터 아래까지 서서히, 도미노처럼 무너졌다.

혼란의 소용돌이가 몸집을 불리는 와중에 홀로 사업을 시작하겠다고 외친 이가 있었다. 조영환 대표가 이끄는 프로컴정보기술은 IMF 외환위기가 터진 지 1년 뒤인 1998년에 설립됐다. 굴지의 기업들도 IMF의 여파를 버티지 못해 속절없이 무너지던 시기에 새롭게 탄생한 프로컴정보기술은 그로부터 20년이 훨씬 지나는 동안 업종을 바꿔가며 살아남아 이제는 3D 프린팅 업계에 번듯하게 자리를 잡았다. 위기 시절에 창업을 감행한 창업자의 배짱, 혹은 용기는 어디서 나온 것일까. 창업자인 조영환 대표를 만나 직접 물어봤다. 아래는 조 대표와의 일문일답.

Q> IMF 시기에 어떻게 회사를 설립할 생각을 했나

“프로컴정보기술은 1998년도에 처음 창업할 때 HP 프린터를 유지 보수하는 회사로 시작했다. IMF 직후라 주변에서 걱정이 많았던 건 사실이다. 하지만 노림수가 있었다.

당시 ‘가정용 PC’와 ‘프린터’가 보급되기 시작했다. 주연테크 사에서 1990년대에 ‘국민 PC’가 처음 나왔다. 100만원이 안 되는 가격이었다. 어려운 와중에도 ‘뚱뚱한 모니터’와 ‘잉크 프린터’가 집집마다 번지던 시기였다.

이러한 상황에서 틈새를 노렸다. 고장난 프린터를 수리해주고 잉크도 판매했다. 가정마다 들어선 프린터 수만큼 사업은 번창했다. IMF에도 불황을 몰랐다.”

Q> 그렇게 잘 나가던 프린터 사업을 접고 지금의 3D 프린팅으로 업종을 전환했다

“2013년쯤 프린터 시장이 서서히 죽어가기 시작했다. ‘종이 없는 문서’ 시대가 시작된 거다. 휴대폰, PDA가 나오면서 이메일로 업무를 처리하는 비율이 늘었고 (반대로) 인쇄량이 줄었다. 프린터 사업 환경이 안 좋아졌다. 아이러니하게도 회사의 규모는 계속 성장하고 있었다. 15년 정도 함께한 직원들은 회사와 함께 성장했다.

(회사 사정이 안 좋아지자) 식구 같은 직원들의 밥벌이가 걱정됐다. 직원들과 함께 가려면 우선 회사가 살아야겠다 생각했고 새로운 사업 아이템을 찾아나섰다.”

Q> 새로운 아이템으로 3D 프린팅을 선택한 이유는 무엇인가

“HP 본사를 통해 관련 소식을 빠르게 접한 게 컸다. 2013년에 HP 본사에서 실적발표를 위한 컨퍼런스를 열었다. 당시 HP CEO(최고경영자)였던 멕 휘트먼이 이 컨퍼런스에서 3D 프린팅에 대한 관심을 언급했었다. 3D 프린팅에 대한 뉴스를 처음 접한 건데, ‘저거다!’ 싶었다. 앞으로 3D 프린팅이 프린터 시장의 새로운 문을 열 것 같았다. 세계적인 기업이 움직일 때 프로컴정보기술도 발맞춰 움직인 것이다.”

조영환 대표는 차분하게, 수줍은 웃음을 섞어가며 말했다. 하지만 부드러운 표정과 달리 말에서는 날카로움이 느껴졌다. IMF 위기 직후 프린터 사업을 시작할 때도, 3D 프린팅으로 업종을 전환할 때도 그에게는 ‘흐름을 읽는 촉’이 있었던 것 같다.

실제로 2013년 즈음 3D 프린팅에 대한 관심이 고조되고 있었다. 그해 2월 당시 미국의 버락 오바마 대통령은 집권 2기 국정연설에서 3D 프린팅을 가리키며 ‘새로운 산업혁명’이라고 지칭했다. 이러한 기조에 발맞추듯 HP의 CEO였던 멕 휘트먼도 3D 프린팅에 대한 관심을 공식적으로 드러냈다. 휘트먼 CEO는 그해 10월 ‘카날리스 채널 포럼’에서는 3D 프린팅 산업을 두고 “큰 기회”라고 말했다.

또다시 시대의 흐름을 읽어낸 조영환 대표. 일단 방향은 3D 프린팅으로 잡았는데, 구체적으로 어떤 방식을 채택할 것인지 결정해야 했다. 결국 프로컴정보기술은 3D 프린팅 방식 가운데 상대적으로 드문 MJF 방식을 선택했다.

Q> MJF는 3D 프린팅 가운데 다소 독특한 방식으로 분류된다

“사업성을 비교하다 보니 멀티젯 퓨전(Multi Jet Fusion, 이하 MJF) 방식이 최적이었다. 출력 속도도 빠르고, 가격도 저렴했다. MJF를 찾기까지의 과정은 짧지 않았다. 먼저 새로운 사업 아이템으로 3D 프린팅을 선택한 뒤 공부를 많이 했다. 2016년에 가산디지털단지에서 6개월 동안 매주 토요일, 하루 4시간씩 교육을 받았다. 나이가 들어서 공부를 하려니 책상에 앉아있는 것이 쉽지 않았지만 필사적으로 했다. 6개월의 교육 기간이 끝난 뒤에는 3D 프린팅 출력을 하는 업체에서 2개월 동안 추가 교육을 받기도 했다. 다른 3D 프린팅 방식에 비해서 압도적인 경쟁력을 발견하고 MJF를 선택했다.”

조영환 대표 “직원들 밥벌이 걱정, 새로운 사업아이템 찾아나서”

MJF 방식, 불필요한 설계 줄여 제품 경량화··· 양산도 문제 없어 

 

Q> MJF 방식의 가장 큰 장점은 무엇인가

“빠른 출력 속도와 저렴한 가격이다. FDM(Fused Deposition Modeling) 방식보다 출력 속도는 빠르고, (가루를 재료로 사용하는) 메탈 3D 프린팅으로 알려진 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 방식보다는 재료 측면에서 가격이 싸다. 재료가 가루 소재이다보니 두께 0.5mm 수준의 종잇장처럼 얇은 제품도 제조가 가능하고, 그러면서도 강도는 높다. 또한 FDM 방식과 달리 서포터가 없이도 제조할 수 있어 제품의 완성도도 높다. 경량화 제품에도 유리하다.”

Q> MJF는 제품을 경량화하는 데 유리한 것으로 알려졌다

”MJF 방식으로는 불필요한 설계를 줄여 가벼운 제품을 만들 수 있다. 낡은 설계 방식에서는 불가능했던 설계 구조도 MJF로는 구현이 가능하다. 드론 같은 제품의 경우 경량화뿐 아니라 충격에 강해야 하고 인장 강도도 중요하다. 나일론 pa-12 계열들을 주 소재로 사용하는데, 생산성은 높고 가격은 낮다.

카본 소재도 생산성으로 따지면 좋다고는 하는데, 가격이 너무 비싸다. DMLS로는 몇 천만 원 대가 금방이다. 만약 MJF로 노트북 크기만한 드론을 만든다면 PA12 소재로 120만 원 선에서 가능하다. 출력 시간은 7시간 정도로, 훨씬 경제적이다.”

Q> MJF로 양산도 가능한가

“물론이다. 실제로 양산 거래를 해왔다. 미국 브랜드 L사의 리클라이너 부품을 양산했었다. 해당 리클라이너는 270만원을 호가한다.

당시 제품의 크랭크축이 문제였다. 크랭크축은 리클라이너에 사람이 누웠을 때, 발판과 등판이 펼쳐지면 이를 연결해주는 부품으로 리클라이너의 핵심 부품이다. 제품의 회전 방향을 바꿀 때 크랭크축이 힘을 많이 받는데, 파손이 고질적인 문제로 지적됐다.

그만큼 핵심부품인데, (해당 제품의) 부품 수급에 문제가 생겼다. 코로나19 때문에 미국에서 부품을 수급하는 데 어려움이 생긴 것이다. (이 같은 사정을 듣고) 우리 회사에서 MJF 프린팅으로 위상최적화(제품의 강도를 유지하면서 설계 구조를 바꾸는 기술)를 적용해 자체적으로 부품을 생산했다. 업체측에서 미국 본사에서 만든 부품보다 프로컴정보기술 부품을 더 선호하더라. 2개월에 100개 정도씩 꾸준히 양산해 거래했었다.”

Q> 제품 양산 측면에서 전통적인 사출 방식과 비교할 때 어떤 이점이 있나

”MJF 프린팅은 금형사출에서 표현할 수 없는 복잡한 형태의 부품을 만드는 데 유리하다. 사출 방식은 하나의 제품을 만들기 위해 하나의 금형을 만들어야 하지만, MJF는 금형이 필요 없기 때문에 다품종 소량생산에 강점이 있다. 금형제작 시 지나치게 고비용이 발생하는 경우, 금형 제작에 드는 시간이 너무 오래 걸리는 경우에는 MJF 방식이 훨씬 효율적이다. 다양한 제품을 동시에 출력할 수도 있다.”

프로컴정보기술은 HP 본사에서 집계한 데이터 기준으로, 국내 HP MJF 프린터 가동률 1위를 기록하고 있다고 한다. 남보다 한발 앞서 MJF 방식의 3D 프린팅 시장에 뛰어들어 입지를 다진 것이다. 혹시 또다른 계획이 있는지 조영환 대표의 다음 발걸음이 궁금해졌다.

Q>프로컴정보기술의 다음 스텝은 어디로 향하나

”탑(TOP)을 유지하는 것이다. 현재 국내 1위를 기록하고 있는 가동률뿐 아니라 매출, 기술력까지 1등을 하고 싶다. 앞으로도 이 순위를 유지하기 위해 꾸준히 트렌드를 읽어가며 부단한 노력을 계속해나갈 계획이다.”

프로컴정보기술 회의실 테이블에서 본 붓글씨로 커다랗게 쓴 문구가 인상적이었다. ‘남과 같이 해서는 남 이상 될 수 없다.’ 누군가의 뒤를 쫓아가기보다 스스로 길을 만들어나가는 프로컴정보기술. 최고의 위치에 올라서도 여전히 새로운 도약을 준비하는 회사의 미래가 기대된다.

온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)에서는 프로컴정보기술을 비롯한 2300여 곳의 경쟁력 있는 제조업 파트너들을 만날 수 있습니다. 아래 링크를 클릭하면 캐파 홈페이지로 이동할 수 있습니다.

자체개발 3D프린터, 자재 이용해 공사기간 획기적으로 단축

개별주택서 대규모 주택단지로, 폐자재 줄이며 친환경 각광

집은 인간이 살아가는 데 반드시 필요한 의식주 가운데 하나에 속합니다. 인간에게 집은 반드시 필요한, 없어서는 안 될 공간이지만 옷이나 음식과 달리 누구나 쉽게 집을 ‘소유’할 수 있는 것은 아닙니다. 우리나라뿐 아니라, 세계 곳곳에서 주택 부족이 심화하면서 상대적으로 가난한 사람들은 갈수록 자신의 집을 소유하기가 어려워지고 있습니다.

우리나라의 경우 집값에서 땅값이 차지하는 비중이 절대적으로 크지만, 집을 짓기 위해선 땅값 못지 않게 재료와 인건비가 차지하는 비중도 작지 않습니다. 특히 공사기간이 길어질 수록 비용은 늘어나겠죠.

이러한 점에 착안해 최근 각광을 받고 있는 기술이 있습니다. 바로 3D 프린터를 활용해 집을 짓는 것입니다. 3D 프린터라고 하면 으레 만들 수 있는 제품의 크기에 제한이 있다고 생각했던 분들에게는 생소하실 텐데요, 이미 미국을 비롯한 전세계 곳곳에서 3D 프린터를 이용해 집을 ‘출력’하는 사례들이 늘어나고 있습니다. 집을 ‘짓는다에서 ‘프린팅한다’로, 집 짓는 개념을 변화시키고 있는 다양한 3D 프린팅 회사들을 소개합니다.

① 3D 프린팅 주택을 대표하는 ‘아이콘(ICON)’

미국 텍사스에 위치한 아이콘(ICON)은 로봇 공학과 소프트웨어 공학을 접목해 새로운 건설의 역사를 새롭게 써나가고 있습니다. 아이콘의 역량은 3D 프린팅 건축에 맞게 제작된 벌칸(Vulcan)이라는 3D 프린터에 집약돼 있습니다.

벌칸은 두 개의 평행한 축을 따라 기계가 이동하면서 작업하는 ‘갠트리 방식(Gantry System)‘으로 작동합니다. 짓고자 하는 집의 규모에 따라 폭을 조절할 수도 있고 설계나 출력이 가능하도록 최적화된 산업용 제어 소프트웨어를 사용합니다. 실제 벌칸을 이용해 집을 만들면 약 56평 규모 주택의 내외부 골조를 일주일 만에 만들어낼 수 있다고 합니다.

아이콘의 또 다른 역량은 맞춤형 ‘재료’입니다. 기존의 건축용 시멘트는 3D 프린팅 재료로 사용하기엔 부적합하기 때문에 기존 콘크리트보다 저렴하면서도 튼튼한 ‘라바크리트(Lavacrete)’를 사용합니다.

아이콘은 사회 주택 회사인 에찰레(Echale), 비영리단체인 뉴스토리(New Story)와 함께 멕시코의 빈민 지역인 타바스코 주에 3D 프린팅 주거단지를 만들어 주민들에게 무상으로 지급하고 미국 텍사스주 오스틴의 노숙자들을 위한 건물을 만들어 주목을 받았습니다. 이어 ‘이스트 17번가 레지던스(East 17th Street Residence)’라는 프로젝트를 통해 미국 최초의 3D 프린팅 주택을 공급하면서 대표적인 3D 프린팅 건설 회사로 부상했습니다. 회사명이 말해주듯, 3D 프린팅으로 집을 만드는 회사의 ‘아이콘’이 된 셈입니다.  

② 감당할 만한 가격의 예쁜 집, ‘마이티빌딩’ 

미국 오클랜드에 위치한 스타트업 마이티빌딩(Mightybuildings)은 최근 3D 프린팅 건축 분야에서 많은 특허를 출원하면서 주목 받고 있습니다. 최근엔 부동산 개발업체인 팔라리 그룹(Palari Group)과 함께 올해 완공을 목표로 미국 최초의 ‘친환경 3D 프린팅 주택단지’를 건설하는 프로젝트를 진행하고 있습니다.

이 회사는 로봇과 3D 프린터를 함께 사용해 주택을 만듭니다. 일반 주택보다 가격이 평균적으로 45%나 저렴하고 완성된 집에서 필요한 모든 에너지는 태양열과 배터리를 이용해 공급한다고 합니다. 또한3D 프린터는 자체적으로 개발한 LSM(Light Stone Material)이라고 불리는 열경화성 수지를 재료로 이용합니다. 이 재료는 자외선에 노출되면 단단해지는 특성을 가집니다.

마이티빌딩의 미션은 ‘아름답고 지속가능하며 감당할 수 있는 (가격의)’ 집을 만드는 것입니다. 회사측은 3D 프린팅 기술을 이용해 전통적인 방식의 집짓기보다 노동력을 95%나 절감하면서 2배나 빠르게 집을 지을 수 있으며, 폐기물은 10배나 적게 발생한다고 말합니다.

③ 세계 최초로 사람이 입주, ‘프랑스 낭트대학교’ 

2018년 프랑스에서는 세계 최초로 3D 프린터로 ‘프린팅’한 주택에 실제로 사람이 입주해 살기 시작했습니다. 이 주택은 프랑스 낭트대학교가 만들었습니다. 침실이 네 개 있는 단독 주택 형태로, 단 이틀 만에 골조를 완성했다고 합니다.

이와 같은 단독주택을 만들기 위해 건축용 3D 프린터인 ‘배티프린터’가 동원됐습니다. 또한 길이 4m짜리 로봇팔이 설계도를 따라 벽면을 쌓아 올렸습니다. 다만 3D 프린팅으로 만든 대부분 주택처럼 내부의 인테리어나 창문을 만드는 일은 3D 프린터로 작업할 수 없었습니다. 이 때문에 내부 작업 등에 추가로 넉 달이라는 시간이 소요됐다고 합니다. 

우여곡절 끝에 완성된 집은 환기나 난방이 우수하고 효율적인 구조로 설계되어 있어 실제로 5인 가족이 거주하게 되었습니다. 

④ 2층주택을 한자리에서 인쇄, ‘캄프씨(Kamp C)’

벨기에 앤트워프에 위치하고 있는 지속가능건축생활센터 캄프 씨(Kamp C)는 3D 프린터 제작업체인 코보드(COBOD)와 함께 높이 무려 8미터에 달하는 2층 주택을 만들어냈습니다.

앞서 아피스 코어(Apis Cor)라는 3D 프린팅 건축업체가 두바이에 2층짜리 사무실 건물을 만든 적은 있지만 현장에 3D 프린터를 배치해 구조물을 조립해가면서 완성하는 방식이었습니다. 하지만 캄프 씨 주도로 만들어진 2층 주택은 면적이 90제곱미터가 넘는데다, 무엇보다 건물 전체를 한 자리에서 한 번에 프린팅해서 완성시켰습니다. 이같은 방식으로 만든 최초 사례라고 합니다.

다만 해당 건물은 유럽에서 향후 3D 프린팅 주택의 가능성을 알아보려는 목적으로 지은 것이어서 실제로 사람들이 입주해 생활하고 있지는 않습니다. 하지만 이같은 시도를 통해 향후 건축과 건설에 대한 방향을 바꿀 수 있을 것이란 전망입니다.

물론 위의 사례들보다 더 많은 사례가 있지만 몇 가지 대표적인 사례만 꼽아봤습니다. 앞으로는 3D 프린터로 건물을 만드는 일은 점점 더 발전하고 흔해질 거라 생각됩니다. 개발도상국을 비롯한 주택 공급이 불평등한 모든 곳에 해결 방안으로 떠오를 수도 있겠습니다. 하지만 그렇다해서 문제점이 없는 것은 아닙니다. 완전한 대중화와 상용화를 이루기 위해서는 3D 프린팅 건축과 연관된 여러 규정도 정립해야 하고 당장 건축, 건설업에 종사하는 사람들의 일자리 문제와 관련한 대안도 만들어야 합니다. 미래에 꼭 필요한 기술인건 분명하지만 현실적인 문제를 차근차근 해결해 나간다면 캐파(CAPA_에서도 집을 만들기 위한 견적 주문이 들어오지 않을까 생각됩니다.

 

 

‘핸텍’은 기구설계와 프로그래밍을 바탕으로 고객의 제품 개발을 도와주는 업체다. 온라인 제조 플랫폼 캐파(CAPA)의 기구설계 분야 파트너이자, 캐파를 통해 종종 외주 제조를 맡기는 주요 고객이다. 어떤 제품을 설계하든 이용하는 사람의 안전을 최우선시한다는 핸텍의 노진문 대표는 “어떤 제품을 개발하든, 사람을 먼저 생각하는 것이 모토”라고 말했다.

1970년대 경북 예천의 한 시골마을. 그 동네에 텔레비전은 딱 한 대였다. 흑백 텔레비전을 2시간 보려면 20원씩 내야 했다. 동네 아이들은 기꺼이 20원씩을 주머니에 챙겨서 모였다. 마당 넓은 집 마루 위에는 네모난 텔레비전이 늠름한 자태를 뽐냈다. 곧, 텔레비전 화면에 ‘마징가 Z’가 나타났다.

인조인간 로보트 마징가 Z는 로케트 주먹으로 악당을 무찔렀고 아이들은 환호했다. 당시 마당에서 함께 환호하던 아이들 중엔 ‘핸텍(HandTech)’의 노진문 대표도 있었다. 아이들이 마냥 환호성을 지를 때 어린 노 대표는 속으로 이런 생각을 했다. ‘언젠가는 내가 저 로봇을 만들어야지.’

아쉬운 대로 수수깡을 이어 붙여 로봇 인형을 만들었다. 로봇 팔과 로봇 다리를 손으로 움직였다.

‘마징가 Z의 무쇠 팔, 무쇠 다리는 스스로 움직이던데..’

당시 국민학교 3학년이었던 노 대표는 스스로 움직이는 기계가 궁금해졌다. 학교가 끝나면 ‘쓰레기장’으로 등교하기 시작했다. 버려진 기계들을 줍기 위해서다. 꼬마에게 버려진 기계들은 쓰레기가 아니라 교과서였다. 버려진 라디오, 선풍기를 주워서 고사리 손으로 기계들을 분해하고 원상태로 조립했다. 가끔은 “재수가 좋아서” 마징가 Z가 나오던 텔레비전도 주웠다. 마징가 Z를 볼 수 있지 않을까하는 생각에 텔레비전은 특별히 구석구석 살폈다.

로봇과 기계를 좋아하던 소년은 현재 14년차 제조업체 대표로서, 또다른 로봇과 씨름하고 있다. 아래는 ‘핸텍’ 노진문 대표와의 일문일답.

Q> ’핸텍’에 대해 소개해달라

“’핸텍’은 제품 개발을 전문으로 하는 회사다. 전자 기기, 의료 기기, 자동화 기기 등을 개발하고 있다. 전문 분야는 기구 설계와 프로그래밍이다.”

△핸텍이 만든 피부 미용 기기(상)와 공장자동화에서 사용되는 스테커(적재기) 제어보드(하). (제품 관련 모든 사진은 ‘핸텍’ 제공)

Q> 주로 어떤 제품들을 만드나

“설립 초기에는 의료기기를 주로 만들었다. 피부 미용기기로 진동 마사지 자극을 줘서 화장품이 피부에 잘 스며들도록 하는 장비나 점을 빼는 레이저 장비 등을 만들었다. 최근에는 자율주행차에 들어가는 차량용 카메라의 프로그래밍 작업을 했다. 자율주행차가 인식하는 시각 데이터를 분석해 안전사고를 방지하게 돕는 기기다.

카메라는 도로의 굴곡, 장애물, 사람의 형태와 같은 데이터를 인식한다. 컴퓨터가 이 데이터를 빠르게 분석해, 차량 속도를 조절하거나 차선을 변경하게끔 결정을 내리는 것이다. 피부 미용 의료기기나 자율주행차나 공통점이 있다. 결국 이용하는 사람의 안전이 최우선이라는 점이다.”

Q>회사 영문 이름이 ‘HandTech’다. 어떤 의미인가

”핸텍(HandTech)이란 이름은 휴먼(Human) 앤(And) 테크놀로지(Technology)의 앞글자를 따서 만들었다. 어떤 제품을 개발하든, 사람을 먼저 생각하는 게 제 모토다. 이런 모토를 설정한 지는 벌써 20년이 넘은 것 같다.”

 

Q> 회사를 설립하기도 전인데, ‘사람 중심의 철학’이 생겨난 계기가 있나

”회사를 차리기 전에 자동화 기기를 만드는 회사에서 일했다. 그때는 회사원이었으니 회사가 만들라는 대로 만들었고, 회사가 원하는 대로 로봇을 만들었다. 문득 걸어온 길을 되돌아보고서 알았다. 회사의 방침을 따랐을 뿐인데, 사람의 손으로 사람의 일을 대체하는 로봇을 찍어내고 있었다. 내가 만든 로봇 때문에 일자리를 잃는 사람들을 직접 봤다. 정말 마음이 아팠다. 로봇도, 사람도 잘못한 건 없었지만 결과가 그랬다. 로봇과 사람이 함께 살 방법을 그때부터 고민했던 것 같다.”

자신이 만든 로봇으로 인해 일자리를 잃는 사람을 보고 괴로워했던 노진문 대표. 그에게서 원자폭탄 개발의 주역이었지만 훗날 자신의 선택을 후회하고 철학자 버트런드 러셀과 함께  ‘러셀-아인슈타인 선언(The Russel-Einstein Manifesto)’을 통해 인류에게 ‘인간다움’을 당부했던 아인슈타인의 고뇌가 느껴졌다고 하면 너무 나간 것일까.

“We appeal as human beings to human beings: Remember your humanity, and forget the rest. If you can do so, the way lies open to a new Paradise; if you cannot, there lies before you the risk of universal death.”
(인류 구성원으로서 인류에게 호소합니다. 인간다움을 상기하십시오. 나머지는 잊으십시오. 그렇지 않으면 전인류가 멸종할 위험이 우리에게 닥칠 지 모릅니다.)
-‘러셀-아인슈타인 선언(The Russel-Einstein Manifesto)’ 중에서 

원자폭탄의 개발의 주역이었던 아인슈타인은 훗날 자신의 선택을 후회하고 인류에게 인간다움을 당부했다. (출처 : 셔터스톡)

Q> 로봇을 개발하면서 인간다움을 말하는 것이 다소 아이러니하다

”지금까지의 (사례를 보면) 한계는 있었다. 현재 우리나라의 자동화 로봇 개발은 사람을 대체하는 방향으로 설정돼있는 것이 사실이다. 하지만 로봇이 언제나 사람을 (일방적으로) 대체하기만 하는 것은 아니다. 위험한 산업 현장에 사람 대신 투입돼 생명을 지키는 로봇도 있고, 몸이 불편한 사람의 신체 일부가 되어 삶을 되살리는 로봇도 있다. 인간과 공존할 수 있는 로봇도 얼마든지 이 세상에 존재하는 것이다.

사람을 불필요한 존재로 만드는 로봇이 아니라, 사람들을 잘 살 수 있게 만드는 로봇을 만들고싶다. 쉽지 않은 일이지만, 이 생각은 국민학교 3학년 때 이후부터 지금까지 한 번도 변한 적이 없다. 시대의 흐름과 맞지 않아 일이 많이 들어오지 않는다 해도 어쩌겠나. 가치관이다. 바꿀 수 없다.”

흑백 텔레비전 속 ‘마징가 Z’ 보며 품은 꿈···”사람 돕는 로봇 만들겠다”
20여년 매일 4시간씩 기술 공부, “로봇 연구하려면 4시간도 부족해요”

Q> 캐파 ‘파트너’이면서 동시에 주요 ‘고객’이기도 하다

”’핸텍’은 기구 설계와 프로그래밍을 전문으로 하고 있어서 제조·가공하는 작업을 (외주로) 맡길 업체가 필요하다. (외주) 업체를 찾던 중에 캐파(CAPA) 서비스를 알게 됐다. 무엇보다 다양한 파트너를 만날 수 있다는 것이 캐파의 장점이다.

특히 캐파는 제조 프로세스 상에 놓여 있는 업체들이 유기적으로 함께 일할 수 있도록 돕는다. (기구설계 같은) 특정 단계를 전문으로 하는 업체 입장에서는 다음 단계를 진행할 파트너를 캐파에서 쉽게 찾아볼 수 있다. 캐파가 (고객은 물론) 파트너에게도 새로운 파트너를 찾아주는 셈이다. 캐파가 제조 생태계를 유기적으로 연결하고 있는 것이다.”

Q> 캐파(CAPA)를 통해 주문한 대표적인 제품엔 어떤 것이 있나 

”자율주행차의 차량용 CPU 케이스와 AP(Access point)다. CPU 케이스는 플라스틱 시사출로 만들었고 AP는 알루미늄 CNC 가공으로 만들었다. AP는 자율주행차가 수집한 정보를 정제해서 취합하는 역할을 한다. 자율주행차가 다루는 데이터는 거리와 온도, 움직임 등 다양한데, 이 데이터들이 서버로 옮겨져야 컴퓨터가 분석할 수 있다. 이때 불필요한 데이터까지 서버로 옮겨지면 서버에 과부하가 걸리기 쉽다. AP가 데이터를 적절히 걸러냄으로써 서버의 과부하를 방지하고 컴퓨터의 작업을 용이하게 돕는 것이다.

케이스의 경우 사출 방식의 특성상 찍어낼 수 없는 구조가 있었고, 정확한 모양이 나오지 않는 구조도 있었는데, 파트너였던 ‘티어원’에서 제작에 들어가기 전에 그런 부분들을 하나하나 짚어주었다. 불량 가능성이나 형상에 대해 꼼꼼히 상담하며 구조를 수정했고 결과적으로 완성도 높은 제품을 받아볼 수 있었다. (의뢰한 고객의) 납기가 촉박했는데 다행스럽게도 티어원에서 납기를 잘 맞춰주셨다.”

Q> 평소 까다로운 제품을 많이 수주하는 것 같다

”여러 업체에서 해결 못한 제품이 핸텍을 만나 세상에 태어나는 일이 많다. 실패를 거듭하다가 마지막에 ‘핸텍’을 찾아주시는 고객 분들이 처음에는 ‘마지막 업체’로 찾아주시다가 이후에는 ‘첫 번째 업체’로 찾아주시더라.”

Q> 핸텍의 핵심 경쟁력은 무엇이라고 생각하나. 

”평소 공부를 계속하기 때문이라고 생각한다. 대학교 때부터 20여 년이 넘도록, 지금도 하루에 4시간씩 책상에 앉아 공부를 한다. 제조와 로봇, AI, 신기술, 트렌드까지 가리지 않고 새로운 지식을 머릿속에 집어넣는다. 공부하는 시간이 켜켜이 쌓여서 고객 분들이 원하는 것이 무엇인지 단번에 캐치할 수 있는 능력이 생긴 것 같다.”

20년만 어림잡아도 매일 4시간이면 약 3만 시간에 이른다. 전문가의 경지에 이르는 데 필요하다는 ‘1만시간’을 3번이나 채우는 시간이다. 묵묵히 자신과의 약속을 지켜온 노진문 대표의 근성은 어디서 비롯되는 것일까. 지금까지 그를 움직여 온 원동력을 물었다. 시간의 무게에 비해 그를 움직이는 원리는 너무나도 단순했다.

좋아서 하는 일이니까요.
좋아하는 일이니까, 몸이 움직여서 책상 앞에 앉아요.
언젠가 만들어낼 로봇도 연구하려면 하루 4시간도 짧아요.
핸텍은 사람을 위해, 사람을 돕는 로봇을 위해 공부하고 연구할 겁니다. 지난 20여년 간 그래왔던 것처럼요.

 

누구나 가슴 속에 오래도록 품어온 꿈 하나씩은 있지요? (출처 : 셔터스톡)

‘마징가Z’를 보며 로봇 개발자의 꿈을 키웠다던 소년. 굳이 마징가Z가 아니었더라도 그는 제조와 사랑에 빠질 수밖에 없는 운명을 타고난 것이 아닐까 하는 생각이 들었다. “제조를 좋아서 한다”는 노진문 대표. 그만의 필살 ‘로케트 펀치’는 다름 아닌 제조에 대한 남다른 애정인 듯하다.