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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.