지속가능성을 이끄는 5가지 첨단 3D 프린팅 혁신

적층 제조라고도 하는 3D 프린팅은 일반적으로 플라스틱에 금속 분말을 결합한 생산 기술입니다. 가구부터 인체 부위까지, 모든 3D 프린팅 프로젝트는 그래픽 디자인으로 시작해 고체 제품이 됩니다. 과도한 에너지 소비와 유해 부산물 같은 환경적 단점에도 불구하고, 기업들은 신기술과 친환경 소재로 균형을 찾고 있습니다.

3D 프린팅의 지속가능성 목표

적층 제조(AM)가 대중화되면서 기업들은 생산 방식을 재검토해 비용 절감과 효율을 유지하면서 더 지속가능한 소재를 쓰는 법을 찾고 있습니다. 환경 규제에 대응해 기업들은 이제 지속가능성 목표를 세워 노력을 이끕니다:

• 순환 경제 유지: 자재와 제품을 가능한 한 여러 번 재사용.
• 플라스틱 폐기물과 쓰레기가 매립지, 바다, 소각장으로 가는 순환 고리 끊기.
• 자재 운송 최소화로 이산화탄소 배출 감소.

이러한 친환경 관행 약속이 실현 가능하고 성공적인 해결책으로 이어졌습니다. AM 기업들이 지속가능성 노력에 기여하는 방식들을 소개합니다.

1. 플라스틱 폐기물 감소

안타깝게도 대다수 플라스틱 제품이 전 세계 바다로 갑니다. 이 오염과 싸우는 한 방법은 플라스틱 폐기물을 줄이는 것입니다. 3D 프린팅의 층별 적층 방식 덕분에 최소한의 자재만 쓰이고 트리밍이 필요 없습니다. 절삭 가공 방식과 달리, 3D 프린팅은 중간이 비거나 자재를 깎아내거나 버릴 필요가 없는 설계를 만듭니다. 따라서 플라스틱 소모가 줄고 스크랩도 덜 버려집니다.

2. 생분해성 소재 사용

바이오 기반 원료가 이제 3D 프린팅 공정에 쓰입니다. 흔한 물질이 생분해성 식물 고분자인 PLA로, 주로 옥수수에서 만들지만 목재, 대두, 해조류, 조류도 포함될 수 있습니다. MIT 매개 물질 그룹의 최근 수계 고분자 발전은 셀룰로오스와 탄산칼슘 같은 다른 천연 성분도 접목하고 있습니다.

생분해성 소재로 제품을 만드는 또 다른 기업은 인도 기반의 Spectalite입니다. 농업 폐기물과 재생 자원을 제조에 결합해, Spectalite의 바이오 컴파운드 소재는 포장부터 자동차, 자재 취급, 가사용품, 가구까지 다양한 산업에 쓰입니다.

3. 플라스틱 재활용

AM에서 지속가능성을 증진하는 또 다른 옵션은 버려진 플라스틱 제품이나 공장에서 나온 플라스틱 스크랩을 재활용하는 것입니다. 한 방법은 새로운 폴리머 필라멘트를 만드는 것인데, 이는 원래 폴리머 섬유보다 더 강합니다. 현재 세척하고 분쇄한 열가소성 플라스틱을 재활용하는 기계가 있습니다. 그러면 작은 조각이 압출기를 거쳐 새로운 재활용 필라멘트가 됩니다.

예컨대 그리스 테살로니키에 가면 지역 곳곳에 3D 프린팅 야외 가구가 놓여 있습니다. 시의 제로 웨이스트 랩과 협력해 The New Raw 연구·디자인 그룹이 플라스틱 재활용 프로젝트를 시작했습니다. 시민들에게 플라스틱 물품을 기증받아 재활용하고, 랩에서 수거한 플라스틱으로 3D 프린팅 가구를 만들었습니다. 테살로니키 가구 외에도 The New Raw는 재활용 플라스틱으로 조개껍데기와 식기도 만들었습니다.

4. 배출가스 감소

제품은 포장이나 기타 최종 공정을 위해 다른 시설로 운송되곤 합니다. 제조사가 한 시설에서 생산 공정을 마칠 수 있으면 자재 운송 필요성이 줄어듭니다. 트럭이나 비행기 이동이 줄면 배기가스와 탄소 발자국이 감소합니다. 또한 원격 접근으로 3D 설계를 이메일로 전송할 수 있어 도로 이동이 필요 없습니다.

건설 연구자들은 시멌트를 환경 유해 물질로 지목하며 유해한 이산화탄소 배출을 지적합니다. 시멌트 대안으로 포르투갈 기업 eCO2Blocks가 탄소 네거티브 포장 블록을 생산합니다. 천연 자원 대신 비음용수, 이산화탄소 흡수 기술, 산업 폐기물을 결합해 만듭니다.

5. 생태계 보존

지구온난화 결과로 전 세계 자연 산호초가 악화되고 있습니다. 3D 프린팅 덕분에 프랑스와 호주 연구자들이 플라스틱 산호초를 만들 수 있게 됐습니다. 인공 산호초를 자연 산호초 옆에 설치해 산호 재성장과 산호초 본래 서식처 회복을 유도합니다.

AM 재활용은 바다로 향할 플라스틱 쓰레기 제거에도 도움됩니다. 예컨대 The New Raw는 수생 생물을 가두고 죽이는 버려진 어망을 수거합니다. 그물은 재활용돼 새로운 3D 프린팅 플라스틱 제품이 됩니다.

결론

전문가들은 3D 프린팅, 즉 적층 제조 기술이 진화해 결국 전통 자재 가공 도구와 합쳐지거나 대체할 것으로 예측합니다. 그동안 연구자들은 3D 프린팅을 경제적이고 지속가능한 공정으로 만들 더 많은 해법을 찾고 있습니다. 자재 생산 방식이 3R(감축, 재사용, 재활용)을 염두에 두고 변화함에 따라, 기업들은 환경 규제를 준수하면서 품질 좋고 친환경적인 제품을 제공할 수 있습니다.