김남훈 UNIST 교수가 3D 프린팅으로 만든 자동차를 시운전해 보이고 있다. 김 교수는 “설계 단계에서 자동차에 꼭 필요한 부분만 찾아 인쇄한 결과 무게를 30%가량 줄일 수 있었다”고 말했다.

3차원(3D) 프린터로 자동차를 만들 수 있다면 공정을 줄이고 비용을 절감할 수 있다. 김남훈 울산과학기술원(UNIST) 기계항공 및 원자력공학부 교수팀은 최근 3D 프린터로 전기자동차를 인쇄하는 데 성공했다. 3D 프린터로 시운전이 가능한 자동차를 만든 건 국내 처음이다. 의료나 부품 생산 등에 주로 쓰이던 3D 프린터 기술을 자동차 제작에 확대 적용하려는 시도다. 

연구팀은 설계 단계부터 3D 프린터의 특성을 최대로 활용해 디자인하고 제품을 만들어 내는 적층제조 디자인 기술에 집중했다. 이 기술을 활용하면 복잡한 모양의 물체도 3D 설계로 구현할 수 있고, 다양한 성질의 여러 소재가 섞인 복합 재료를 하나의 프린터로 인쇄할 수 있다.

연구팀은 이 방법으로 전기자전거와 전기자동차 제작에 나섰다. 이 자전거와 자동차는 외형에 작은 구멍이 숭숭 뚫린 것이 특징이다. 이는 차의 몸통을 3D로 설계할 때 차가 외부로부터 받는 힘을 부위별로 분석해 물리적으로 필요 없는 부분을 생략할 수 있어 가능했다. 성능은 유지하고 재료는 아끼는 방법인데, 김 교수가 사용한 위상최적화(Topology Optimization) 기술 덕분이다. 위상최적화는 제품 구성의 효율을 최대로 높이는 값을 얻는 과정이다. 이 결과에 따라 3D 프린팅을 할 때 불필요한 부분은 과감하게 생략하고 인쇄한다. 

이번에 개발된 자동차의 최대 속력은 시속 30km, 중량은 500kg이다. 크기는 전장 3.4m, 전고 1.5m, 전폭 1.4m 등이다. 김 교수는 “3D 프린터를 이용해 자동차를 만들고 시운전하는 데는 성공했지만 아직 개선해야 할 부분이 많다”며 “연구를 계속 이어가서 더 높은 수준의 3D 프린팅 기술을 적용해 완성한 자동차를 선보이겠다”고 말했다.

울산=염지현 동아사이언스 기자 ginny@donga.com