SLA 3D 프린팅 완벽 가이드: 광중합 원리, 장단점, 소재, 후처리, 설계 팁

본문에서는 광조형(SLA, Stereolithography)의 기본 원리를 다루며, 귀사 적용 적합성 판단에 도움을 드립니다. 읽고 나면 SLA 3D 프린팅의 모든 핵심 측면을 이해하실 수 있습니다.

광조형(SLA)이란?

SLA는 광중합조(Vat Photopolymerization) 계열의 적층 제조 공정입니다. 레진 3D 프린팅으로도 불리며, 광중합 계열 3대 기술은 SLA, DLP, LCD입니다. 셋 다 광원으로 광중합 레진을 경화하나 방식이 다릅니다:

• SLA: UV 레이저로 폴리머 레진 선택적 경화
• DLP (Digital Light Processing): 디지털 프로젝터로 층 단면 전체 동시 조사
• LCD: LCD 디스플레이 모듈로 특정 광 패턴 투영

SLA는 가장 널리 쓰이는 광중합 기술입니다. UV 레이저 빔으로 액체 광중합 레진을 층층이 선택 경화해 물체 생성. 소재는 액체 상태의 감광성 열경화성 폴리머입니다.

1986년 특허 출원된 최초의 3D 프린팅 기술이며, 오늘날에도 초고정밀·초매끄러운 표면이 필요할 때 가장 비용 효율적인 3D 프린팅 기술로 남아 있습니다. 설계자가 공정의 장단점을 활용할 때 최적 결과 도출.

SLA 3D 프린팅 작동 원리

1. 빌드 플랫폼을 액체 레진 탱크 내, 액면에서 한 층 높이만큼 아래에 위치시킴
2. UV 레이저가 다음 층 형상대로 레진을 선택 경화·고화
3. 광중합 과정에서 레진의 모노머 탄소 사슬이 UV 광으로 활성화되어 강한 결합 형성하며 고체화
4. 거울 세트(갈보미터/갈보)로 레이저 빔 경로 제어, 단면 전체 스캔 → 완전 고체 파트 생성
5. 출력 후 미완전 경화 상태 → 고기계적/열적 물성 요구 시 UV 후경화 필수

광중합은 비가역적입니다. SLA 파트를 다시 액체로 되돌릴 수 없으며, 가열 시 녹지 않고 탑니다. 소재가 열경화성 폴리머(thermoset)이기 때문입니다. FDM의 열가소성(thermoplastic)과 대조적.

SLA 프린트 파라미터

대부분 파라미터는 제조사 고정. 사용자 입력: 층높이(Layer Height)와 파트 방향(Part Orientation - 서포트 위치 결정)만 가능.

층높이

25~100 μm 범위. 낮을수록 곡면 정밀도 ↑, 단 빌드 시간/비용/실패 확률 ↑. 100 μm가 일반 용도에 적합.

빌드 크기 & 장비 구성: 탑다운 vs 바텀업

장비 타입에 따라 빌드 크기 달라짐. 두 가지 주류 구성:

구분	탑다운 (Top-down, 산업용)	바텀업 (Bottom-up, 데스크톱)
레이저 위치	탱크 상부	탱크 하부 (투명 바닥)
빌드 방향	위쪽 향함, 플랫폼 하강	아래쪽 향함(거꾸로), 플랫폼 상승
박리(Peeling) 과정	없음	있음 - 경화층이 탱크 바닥에서 분리
장점	초대형 빌드 가능, 빠른 빌드	저가, 널리 보급
단점	고가, 전문 오퍼레이터 필요, 소재 교체 시 탱크 전체 비움	빌드 크기 제한(박리력 원인), 소재 범위 좁음, 서포트 과다로 후처리 많음
대표 제조사	3D Systems	Formlabs
빌드 크기	최대 1500×750×500 mm	최대 145×145×175 mm
일반 층높이	25~150 μm	25~100 μm
치수 정밀도	±0.15% (하한 ±0.01~0.03 mm)	±0.5% (하한 ±0.01~0.25 mm)

SLA 3D 프린팅 핵심 특성

서포트 구조 (Support Structures) - 필수

SLA는 항상 서포트 필요. 본체와 동일 소재로 출력, 후 수동 제거. 파트 방향이 서포트 위치/량 결정. 시각적 중요 면이 서포트와 접촉하지 않게 방향 설정 권장.

• 탑다운: FDM과 유사. 오버행/브릿지 지지용 (임계 오버행 각도 ~30°). 자유 방향 가능, 보통 평평하게 눕혀 서포트/레이어 수 최소화.
• 바텀업: 더 복잡. 오버행/브릿지 지지 외에 각 층 단면적 최소화가 최우선. 박리 시 가해지는 힘이 단면적에 비례 → 파트 탈락 위험. 따라서 파트 기울여 배치, 서포트 최소화는 부차적.

컬링 (Curling)

SLA 정밀도 최대 골칫거리. FDM의 워핑과 유사. 경화 시 레진 미세 수축 → 신규 층과 기고화 층 간 큰 내부 응력 → 파트 말림.

• 서포트로 위험 구역 앵커링해 완화
• 파트 방향 설정, 대형 평평 층 회피로 예방
• 과도한 후경화(예: 직사광선 노출)도 컬링 유발
• 설계 단계에서 예방: 대형 박판/평면 회피, 방지 구조 추가

층간 접착 (Layer Adhesion)

SLA 파트는 등방성 기계적 물성 보유. 단일 레이저 패스로 완전 경화 안 됨 → 후속 패스가 이전 층과 고도 융합. 출력 완료 후에도 경화 지속.

후경화(Post-cure) 효과

강력한 UV(가끔 고온 동반)로 후경화 시:

1. 인장 강도 약 2배 향상 (표준 클리어 레진, 데스크톱 SLA: 38→65 MPa)
2. 사용 온도 상향 (42℃→58℃)
3. 파단 신율 약 절반 감소 (12%→6.2%) → 더 취성화

태양광 노출도 경화 유발. 사용 전 UV 아크릴 클리어 코트 권장 (장기 UV 노출 시 컬링, 취성화, 변색 우려).

SLA 주요 특성 요약표

항목	광조형(SLA)
소재	광중합 레진 (열경화성)
치수 정밀도	±0.5% (하한 ±0.10 mm) - 데스크톱 ±0.15% (하한 ±0.01 mm) - 산업용
일반 빌드 크기	최대 145×145×175 mm - 데스크톱 최대 1500×750×500 mm - 산업용
일반 층두께	25~100 μm
서포트	항상 필수 (정확한 파트 제작 필수조건)

SLA 사용 소재 (레진)

액체 레진 형태. 최종 용도에 맞춰 선택: 내열성, 매끄러운 표면, 내마모성 등. 가격: 표준 ~$50/L, 특수(주조용, 치과용 등) ~$400/L. 산업용 시스템이 소재 폭 넓고 기계적 물성 제어 정교.

SLA 소재(열경화성)는 FDM/SLS 소재(열가소성)보다 취약 → 고하중 기능성 프로토타입엔 통상 부적합. 소재 기술 발전으로 향후 변화 가능.

레진 종류	특성
표준 레진	+ 매끄러운 표면 / - 상대적 취성
고정밀 레진	+ 높은 치수 정밀도 / - 고가
투명 레진	+ 투명 소재 / - 고투명 마감 위해 후처리 필요
주조용 레진	+ 금형 패턴 제작용 / + 소각 후 회분율 낮음
터프/듀러블 레진	+ ABS/PP 유사 기계적 물성 / - 낮은 내열성
고내열 레진	+ 내열성 / + 사출 금형/열성형 툴링용
치과용 레진	+ 생체적합성, 고내마모성 / - 고가
플렉시블 레진	+ 고무 유사 물성 / - 낮은 치수 정밀도

SLA 후처리 옵션

샌딩/연마, 스프레이 코팅, 미네랄 오일 마감 등으로 초고품질 마감 가능. 상세 별도 아티클 참조.

SLA 3D 프린팅 장점

• 초고치수 정밀도 + 미세 디테일 구현
• 매우 매끄러운 표면 → 시각적 프로토타입에 최적
• 투명/플렉시블/주조용 등 특수 레진 보유

SLA 3D 프린팅 단점

• 일반적으로 취약 → 고하중 기능성 프로토타입 부적합
• 태양광 노출 시 기계적 물성/외관 열화 (컬링, 취성화, 변색)
• 서포트 필수 + 서포트 자국 제거 후처리 필요

Hubs 추천 SLA 설계 팁 & 트릭

• SLA는 매끄러운 표면과 미세 디테일의 시각적 프로토타입 제작에 최적 (다양한 열경화성 소재 활용)
• 데스크톱 SLA: '주먹 크기 이하' 소형 사출 성형 유사 파트 저가 제작에 이상적
• 산업용 SLA: 최대 1500×750×500 mm 대형 파트 제작 가능