두 계열, 두 가지 화학
소비자용과 전문가용 3D 프린팅은 두 계열로 나뉩니다. SLA와 DLP, LCD로 대표되는 광경화 방식은 액상 수지에 빛을 쬐어 경화시키며, 부품을 거꾸로 매달아 한 층씩 쌓아 올립니다. FDM 또는 FFF로 불리는 필라멘트 방식은 고체 열가소성 수지를 녹여 노즐로 압출하고, 냉각되며 융합되는 비드를 쌓습니다. 수지조와 광원, 압출 헤드는 서로 다른 구조와 유지보수 체계를 요구합니다.
이 화학적 차이가 나머지 모든 특성을 결정합니다. 수지는 액체로 시작해 빛이 닿은 곳만 고체가 되므로 노즐이라는 장애물 없이 미세 형상을 구현합니다. 필라멘트는 고체 막대에서 출발하므로 해상도가 노즐 직경과 용융 비드를 얼마나 정교하게 놓을 수 있는지에 근본적으로 제한됩니다. 같은 0.05 mm라는 수치도 수지에서는 픽셀 크기의 문제이고 필라멘트에서는 압출량의 문제입니다.
SLA·DLP와 FDM의 실제 적층 방식
SLA와 DLP에서는 레이저나 프로젝터 같은 광원이 수지조 위의 얇은 단면을 경화하고, 플랫폼이 한 층씩 움직이며 다음 층이 노광됩니다. 서포트가 형상을 플레이트에 고정합니다. 층 두께는 25~50 마이크론이 흔하며, 표면에 접촉하는 공구가 없어 수직벽이 매끄럽습니다. 노광 사이에 플랫폼이 이동하는 거리와 대기 시간이 층 두께와 함께 전체 출력 시간을 결정합니다.
FDM에서는 노즐이 각 층을 연속된 비드로 따라갑니다. 해상도는 흔히 0.4 mm인 노즐 크기와 대개 0.1~0.3 mm인 층 두께가 결정합니다. 비드 경로가 눈에 보이는 선을 남기고, 오버행에는 같은 필라멘트나 두 번째 필라멘트로 서포트를 출력해야 합니다. 공정은 기계적이고 관대하지만 더 거치며, 노즐 온도와 냉각 설정이 층간 접착과 표면 품질을 좌우합니다.
디테일과 해상도, 치수 정확도
미세 형상에서는 수지가 앞섭니다. 작은 글자와 얇은 벽, 미세 구멍, 유기적인 곡면이 픽셀과 레이저 스폿이 가장자리를 규정하기 때문에 선명하게 나옵니다. ±0.1 mm 수준의 공차가 일반적이며 고해상도 장비는 더 조밀합니다. 치과와 주얼리, 피규어가 수지를 선호하는 이유입니다. 광원의 해상도가 픽셀 단위로 고정되므로 부품을 세우는 방향이 미세 형상의 재현성을 좌우합니다.
필라멘트는 더 거칠지만 기능 부품에는 충분합니다. ±0.2~±0.5 mm를 예상해야 하고, 정확도는 온도와 벨트 장력, 부품 자세에 민감합니다. 크고 각진 지그와 인클로저는 문제없이 출력되지만, 작은 맞물림 형상은 후처리가 필요하거나 수지 장비로 옮겨야 합니다. 출력 후 치수를 확인해 보정값을 축적하면 반복 생산에서 정확도를 끌어올릴 수 있습니다.
표면 품질과 층 자국 문제
수지조에서 꺼낸 부품은 경화된 면이 이미 매끄럽고 사출 성형에 가까운 표면을 갖습니다. 세척과 UV 후경화만 거치면 되고, 곡면과 세밀한 형상도 최소한의 샌딩으로 마감된 모습을 냅니다. 프레젠테이션 모형에 수지를 선택하는 큰 이유입니다. 다만 서포트가 닿은 자국은 남으므로 보이는 면에는 서포트를 최소화하는 자세가 필요합니다. 세척 후 표면이 끈적이면 경화가 부족하다는 신호이므로 후경화 시간을 다시 점검해야 합니다.
필라멘트 부품은 계단 현상과 비드 선이 남고, 특히 곡면과 경사면에서 두드러집니다. 샌딩과 퍼티, ABS의 경우 증기 스무딩으로 매끄럽게 다듬을 수 있지만 추가 공수가 듭니다. 보이지 않는 구조 브래킷에는 무해하지만, 외관이 드러나는 소비자 제품에는 마감이 필요합니다. 투명 소재는 샌딩 뒤 광택 작업을 거쳐야 하므로 이 공정까지 견적에 포함해야 합니다.
강도와 이방성, 최종 용도 적합성
일반 수지는 취성이 있어 압축에는 강하지만 충격이나 굽힘에서 갈라지거나 깨질 수 있습니다. 터프 수지와 엔지니어링 수지, 예컨대 ABS 유사 등급이나 HDT 강화, 유리섬유 강화 등급은 이를 크게 개선하지만, 잘 출력한 열가소성 수지의 내충격성에는 대체로 미치지 못합니다. 충격이 반복되는 조립부나 후크 형상은 수지보다 열가소성 수지가 안전합니다.
필라멘트 부품은 더 질기고 연성이 높습니다. ABS와 PC, PA, 나일론, 탄소섬유나 유리섬유 강화 등급은 충격을 흡수하고 피로에 훨씬 강하며, 압출된 비드 구조가 면내 강도를 뒷받침합니다. 층간 접착이 약한 축이므로 두께 방향 하중이 큰 설계는 주의가 필요합니다. 섬유 강화 등급은 노즐 마모를 앞당기므로 경화 노즐을 쓰고, 층 방향을 하중 방향과 맞추는 설계가 요구됩니다.
소재 범위와 물성
수지 라인업은 포토폴리머를 중심으로 구성됩니다. 표준과 터프, 플렉서블, 주조용, 치과용, 고온용 등급이 있고, 각 등급은 투명도나 유연성, 열변형 온도 같은 한 가지 특성을 다른 특성의 희생으로 끌어올립니다. 특정 물성은 뛰어나지만 전체 물성 폭은 좁습니다. 투명 등급은 시간이 지나며 황변할 수 있어 장기 노출 외관 부품에는 주의가 필요합니다.
필라멘트는 열가소성 수지의 폭이 넓습니다. 출력이 쉬운 PLA, 강도와 내열을 위한 ABS와 ASA, 투명성과 강성을 위한 PC, 내마모와 내화학성을 위한 나일론, 강성과 경량을 위한 탄소·유리섬유 복합소재가 있습니다. 널리 쓰이는 엔지니어링 플라스틱은 대부분 갖춰져 있습니다. 같은 수지라도 제조사와 등급에 따라 물성이 달라지므로 데이터시트를 기준으로 비교해야 합니다.
후처리와 안전, 관리 부담
수지는 손이 더 많이 가고 관리가 까다로운 공정입니다. 출력물은 액상 수지가 묻은 상태로 나오므로 이소프로필 알코올로 세척한 뒤 UV로 경화하고, 필요하면 샌딩과 도장을 더합니다. 미경화 수지와 흄 때문에 장갑과 보안경, 강제 환기가 필요하며 책상 작업이 아닌 실험실에 가까운 흐름입니다. 세척액은 농도와 온도, 세척 시간이 결과에 영향을 주므로 작업 표준을 정해 두어야 재현됩니다.
필라멘트는 상대적으로 깔끔합니다. 부품을 건조한 상태로 다루고 서포트를 떼어내거나 잘라낸 뒤 필요하면 가볍게 샌딩합니다. 주요 안전 사항은 ABS와 ASA의 흄 관리와 인클로저 환기입니다. 사무실이나 작업장에서 설치와 정리가 훨씬 수월합니다. 출력실 환기는 입자와 초미세 먼지에도 적용되므로, 밀폐형 장비라도 여과를 함께 고려해야 합니다.
부품당 비용과 소재, 처리량
수지 장비와 수지는 중간 가격대이지만 그램당 소재비는 범용 필라멘트보다 비싸고, 알코올 세척과 경화에 소모품이 더 듭니다. 작고 정밀한 부품은 사용량이 적어 개당 비용이 낮게 유지되지만, 크고 속이 찬 부품은 비용이 빠르게 치솟습니다. 수지의 유효 기간과 보관 온도도 비용에 영향을 주며, 오래된 수지는 경화 특성이 달라집니다.
필라멘트는 스풀 단위로 저렴하고, 대부분이 속이 찬 대형 부품에 효율적입니다. 압출한 플라스틱만큼만 지불하면 되기 때문입니다. 처리량은 대형 부품에서 필라멘트, 한 플랫폼에 작은 부품을 다량 배치하는 경우 수지가 유리하므로 장비 가격이 아니라 부품 크기와 수량으로 선택해야 합니다. 지지 구조와 인필 비율을 조정하면 같은 부품도 소재 사용량을 크게 줄일 수 있습니다.
납기와 반복 속도
두 방식 모두 파일에서 부품까지 빠르지만 리듬이 다릅니다. 수지는 층당 속도가 느린 대신 작은 부품을 한 번에 많이 배치할 수 있어 피규어 배치 작업이 효율적입니다. 세척과 경화는 수량과 무관하게 고정된 후처리 시간을 차지합니다. 배치 안에서 부품 높이가 비슷해야 노광 시간을 한 번에 맞출 수 있습니다.
필라멘트는 연속적으로 출력하며 부품 부피에 비례해 시간이 늘어납니다. 큰 인클로저는 여러 시간이 걸리지만 후처리가 거의 필요 없습니다. 빠른 기능 시제품이라면 필라멘트는 당일 오후에 출력과 서포트 제거, 시험까지 가능하지만, 수지는 세척과 경화 시간을 확보해야 합니다. 층 두께를 키우면 시간은 줄지만 표면과 디테일이 거칠어지므로 용도에 맞춰 타협해야 합니다. 배치를 나누어 출력하면 한 번의 실패가 전체 일정을 멈추지 않습니다.
산업별 대표 적용
수지는 외관과 디테일이 중요한 곳을 장악합니다. 치과 모형과 수술 가이드, 주얼리 마스터, 피규어와 미니어처, 매끄러운 표면이 필요한 프레젠테이션 시제품이 대표적입니다. 로스트왁스 금속 주조용 주조 패턴에도 쓰입니다. 매끄러운 표면은 도금이나 도장 전처리에도 유리해 외관 마감 공정과 궁합이 좋습니다. 치과 모형은 정확도가 곧 임상 적합성이라 수지의 치수 안정성이 결정적입니다.
필라멘트는 기능이 우선인 곳에서 앞섭니다. 공장 현장의 지그와 고정구, 인클로저와 브래킷, 교체 부품, 대형 시제품이 그 예입니다. 로봇 암에 장착하는 탄소섬유 강화 나일론 브래킷은 수지로는 인성에서 따라가기 어려운 필라멘트의 전형적인 용도입니다. 반대로 작은 피규어나 정밀 커넥터처럼 미세 형상이 핵심인 부품은 수지가 답입니다. 반면 지그는 반복 사용과 마모를 견뎌야 하므로 인성과 내마모가 우선입니다.
FabProto가 선택과 출력을 돕는 방식
FabProto는 수지 방식과 필라멘트 방식을 함께 운영하므로, 단일 장비의 능력이 아니라 부품에 맞춰 공정을 고릅니다. 모델을 보내 주시면 미세 디테일과 표면 품질, 인성, 크기 중 무엇이 공정을 결정해야 하는지 먼저 짚어 드립니다. 부품 크기와 요구 공차, 예상 수량, 후가공 수준을 알려 주시면 공정 선택의 근거도 함께 설명해 드립니다.
같은 형상을 두 방식으로 출력해 비교할 수도 있고, 후가공을 줄이는 자세와 서포트를 조언하며, 쇼룸용 터프 수지 모형이든 현장용 탄소섬유 강화 나일론 지그든 최종 용도에 소재를 맞춥니다. 동일 모델을 양쪽으로 출력한 비교 샘플은 내부 승인 자료로도 그대로 쓸 수 있습니다. 두 기술을 모두 구매하지 않고도 필요한 공정을 확보하시게 됩니다.