생산 단계에서 낭비 줄이는 소재 혁신,재활용 소재들, 저탄소

3D프린팅은 빠른 프로토타이핑, 디자인 자유도, 소량 생산의 효율성 덕분에 제조업의 패러다임을 바꾼 핵심 기술로 성장하고 있습니다. 하지만 대다수 출력물에 사용되는 소재가 석유계 플라스틱이라는 점은 환경에 심각한 부담을 주는 문제로 지적되어 왔습니다. 출력 과정에서 발생하는 불량 출력물, 과도한 서포트 구조물, 사용 후 버려지는 제품 등은 플라스틱 폐기물을 유발하며, 특히 생분해가 불가능한 소재 사용 시 환경에 부정적인 영향을 미칠 수밖에 없습니다. 이에 따라 최근에는 폐기물 발생을 줄일 수 있는 친환경 3D프린팅 소재, 즉 생분해성 소재나 재활용 소재, 저탄소 소재에 대한 관심이 높아지고 있으며, 실제로 다양한 산업에서 새로운 소재들이 속속 등장하고 있습니다. 이 글에서는 이러한 흐름을 따라 3D프린팅 소재의 지속 가능성 확보를 위한 구체적 접근 방식을 알아보고, 그에 따른 대표적인 소재 사례들을 함께 소개합니다.

생산 단계에서 낭비 줄이는 소재 혁신

전통적인 절삭가공 중심의 제조 방식은 불필요한 부분을 잘라내는 방식이라 가공 중 다량의 폐기물이 발생합니다. 반면, 3D프린팅은 원하는 형태만 적층해 나가는 방식이기 때문에 재료 낭비가 적고, 출력 공정의 효율성이 뛰어난 편입니다. 여기에 생분해성 소재를 사용한다면, 출력 후 폐기 과정에서도 친환경성을 확보할 수 있어 ‘생산-폐기’ 전 주기의 지속 가능성이 보장됩니다.

대표적으로 사용되는 소재는 PLA(Polylactic Acid)입니다. 옥수수 전분이나 사탕수수 등 식물에서 유래한 성분으로 구성된 PLA는 일정 조건에서 자연 분해가 가능하며, 인체에 무해한 특성으로 교육, 의료, 디자인 산업 전반에서 널리 사용됩니다. PLA는 출력 난이도도 낮고 냄새가 없어 일반 소비자용 데스크탑 3D프린터에서도 주로 쓰입니다.

📌 예시 - ColorFabb 우드필 PLA
ColorFabb는 목분과 PLA를 혼합해 만든 우드필 필라멘트를 출시했습니다. 이 소재는 출력 시 실제 나무 질감과 색상을 표현할 수 있어 가구 모형, 인테리어 소품 등에서 특히 활용도가 높습니다. 출력 후에도 은은한 나무 향이 나며, 별도의 후처리 없이도 시각적·촉각적 완성도가 뛰어납니다.

📌 예시 - ColorFabb 커피필 PLA
같은 회사의 커피필 PLA는 커피 찌꺼기를 재활용한 친환경 필라멘트입니다. 출력된 결과물은 독특한 커피색을 띠며, 은은한 향까지 남아있어 감성적 제품 제작에 적합합니다. 패키징, 소형 소품, 브랜드 굿즈 등에서 사용되며, 환경적 의미와 브랜딩 효과를 동시에 누릴 수 있는 사례입니다.

이 외에도 섬유 파우더, 대나무 분말 등을 혼합한 복합 PLA 소재들이 출시되고 있으며, 기능성과 미관을 함께 고려한 친환경 출력 솔루션으로 주목받고 있습니다.

순환경제를 실현하는 재활용 소재들

3D프린팅 과정에서는 다양한 형태의 폐기물이 발생합니다. 출력 실패물, 서포트 구조물, 사용 후 폐기되는 출력물 등이 모두 플라스틱 쓰레기가 될 수 있기 때문에, 이들 자원을 다시 필라멘트로 재활용하는 기술이 매우 중요해졌습니다. 최근에는 출력물 재가공 장비와 리사이클 필라멘트 상용화가 점차 확대되며, 순환형 생산 체계가 가능해지고 있습니다.

📌 예시 - Filabot 리사이클 시스템
미국의 스타트업 Filabot은 폐출력물, PET 병, 기타 플라스틱을 사용자가 직접 재가공할 수 있도록 돕는 장비를 개발했습니다. 이 장비는 출력물 분쇄 → 압출 → 필라멘트 생성까지의 과정을 소형 환경에서도 실현할 수 있게 하며, 출력 실수나 버려질 뻔한 자원을 다시 쓸 수 있게 합니다. 연구소, 학교, 디자인 스튜디오 등에서 비용 절감 효과와 친환경 효과를 동시에 얻고 있습니다.

📌 예시 - Reflow 도시 기반 리사이클 필라멘트
Reflow는 도시 지역에서 수거한 폐플라스틱을 정제해 고품질 필라멘트로 공급하는 기업입니다. 생산 전 과정의 탄소배출량과 원료 출처를 투명하게 공개하고 있으며, 디자이너, 건축가, 공공기관들과 협업 프로젝트를 진행하고 있습니다. 지속가능한 디자인 실현을 위해 많은 유럽 기업들이 이들의 필라멘트를 선택하고 있습니다.

📌 예시 - Print Your City 프로젝트
네덜란드 암스테르담에서는 시민이 분리배출한 플라스틱을 수거해 벤치, 휴지통, 화분 등 도시형 생활 가구로 출력하는 ‘Print Your City’ 프로젝트를 운영 중입니다. 대형 3D프린터를 이용해 실생활에 필요한 구조물을 제작하며, 시민 참여형 자원 순환의 모범사례로 꼽힙니다. 이 프로젝트는 기술, 환경, 사회적 참여가 결합된 지속 가능한 도시 설계 사례로 주목받고 있습니다.

재활용 기반 소재는 단순한 환경 보호 차원을 넘어, 디자인과 교육, 사회적 가치 실현까지 포괄할 수 있는 미래형 3D프린팅 생태계를 구축하는 데 핵심 역할을 하고 있습니다.

저탄소·저에너지 소비형 소재의 등장

지속 가능한 소재 개발은 단순히 재활용이나 생분해에 그치지 않고, 생산 및 출력 과정 전체의 에너지 효율성까지 고려하는 방향으로 진화하고 있습니다. 특히 에너지 소비량이 많은 산업용 3D프린팅 환경에서는 저온 출력 가능 소재, 바이오 기반 소재 등이 현실적인 대안으로 떠오르고 있습니다.

📌 예시 - Algix의 해조류 기반 바이오 필라멘트
Algix는 해조류에서 유래한 바이오 기반 플라스틱을 활용해 친환경 필라멘트를 제작합니다. 해조류는 성장 과정에서 대기 중 이산화탄소를 흡수하며, 원료 생산 시 탄소 배출이 거의 없습니다. 출력 온도도 낮고 냄새가 없어, 실내 환경에서도 안전하게 사용 가능하며, 교육용 교구나 친환경 패키지 출력에 적합합니다.

📌 예시 - TreeD Filaments 복합소재 시리즈
이탈리아의 TreeD Filaments는 대나무, 코르크, 금속 분말 등 천연 소재를 PLA에 혼합한 다양한 복합 필라멘트를 생산합니다. 이들 소재는 출력 시 독특한 질감과 미적 요소를 제공하며, 예술 작품, 건축 모형, 인테리어 출력에 많이 활용됩니다. 출력 온도가 낮아 전력 소비를 줄일 수 있으며, 후처리 공정도 간소화됩니다.

📌 예시 - 저온 PLA (180도 이하 출력)
여러 기업에서 개발한 저온 PLA 소재는 180도 이하에서도 출력이 가능해, 전기 사용량을 줄일 수 있는 장점이 있습니다. 특히 학교, 지역 커뮤니티 센터, 이동형 제작소 등 전력 인프라가 제한된 장소에서 효율적인 친환경 출력이 가능합니다.

이처럼 저탄소·저에너지 소재는 출력의 효율성을 높이는 동시에, 환경적 책임까지 함께 고려한 지속 가능한 기술 전략의 중심에 서 있습니다.