두 가지 레이저 공정, 하나의 적층 목표
SLA와 SLS는 모두 레이저로 부품을 한 층씩 쌓아 올리는 산업용 적층 공정이지만 소재 스펙트럼의 양 끝에 위치합니다. SLA는 액상 광경화 수지에서, SLS는 폴리머 분말에서 작동합니다. 이 한 가지 차이가 정밀도와 강도, 표면, 원가로 연쇄적으로 이어집니다. 장비 구성도 수지조와 분말 베드로 갈리므로 같은 도면이라도 준비 절차가 전혀 다릅니다.
작동 원리를 이해하는 것이 가장 빠른 선택법입니다. 한 가지만 기억한다면 이렇습니다. SLA는 수지를 경화해 매끄럽고 취성인 정밀 부품을 만들고, SLS는 나일론을 소결해 질기고 서포트가 필요 없는 기능 부품을 만듭니다. 아래의 모든 내용은 이 구분에서 파생되며, 판단이 애매할 때는 이 한 줄로 되돌아오면 됩니다.
SLA의 작동 원리: 액상 수지의 광중합
광조형 방식은 UV 레이저를 액상 수지조 표면에 주사해 빔이 닿는 얇은 단면을 선택적으로 경화합니다. 빌드 플랫폼이 한 층 높이만큼 올라가고 그 위에 다음 단면이 경화되면서 고체 물체가 액체 속에서 서서히 끌어올려집니다. 층 높이는 보통 0.05~0.1 mm 수준으로 설정하며, 이 값이 표면 조도와 빌드 시간을 동시에 좌우합니다.
레이저 스폿이 매우 작고 소재가 완벽하게 평평한 액체로 시작하므로 SLA는 모든 3D 공정 가운데 가장 미세한 형상 분해능과 가장 낮은 적층 자국을 얻습니다. 대가는 화학 구조가 열경화성에 가까운, 본질적으로 취성인 고체를 고정한다는 점입니다. 경화 후 세척과 2차 경화를 거쳐야 최종 물성이 나오므로 후처리 시간도 견적에 포함해야 합니다.
SLS의 작동 원리: 나일론 분말의 레이저 소결
선택적 레이저 소결은 나일론 분말을 얇게 깔고 레이저로 부품이 존재하는 단면을 융착합니다. 분말 베드가 내려가고 새 층이 롤러로 도포되며 이 과정이 반복되는 동안 주변의 느슨한 분말이 부품을 지지합니다. 빌드가 끝나면 분말을 식히는 냉각 시간이 필요하며, 이 시간이 전체 리드타임에 적지 않게 반영됩니다. 레이저 출력과 스캔 속도는 층마다 일정하게 유지되므로 두께 방향의 품질도 균일합니다.
액체도 수조도 서포트 구조도 필요 없습니다. 미소결 분말 자체가 빌드 지지체 역할을 합니다. 덕분에 SLS는 폐쇄 유로와 맞물리는 조립체, 얇은 벽처럼 SLA에서는 불가능하거나 서포트가 과도하게 필요한 형상을 한 번의 빌드로 만들어냅니다. 베드 안에 부품을 촘촘히 배치할수록 부품당 원가가 낮아지는 구조입니다.
소재: 광경화 수지와 나일론 분말
SLA는 수지 선택 폭이 넓습니다. 표준과 강인, 투명, 주조용, 고온용 등급이 있으며 각각 색상과 투명도, 내충격성을 조정합니다. 다만 모두 취성이고 UV에 민감한 성질을 공유하므로 외관이나 마스터가 중요한 용도에 적합합니다. 투명 등급은 내부 유동 가시화나 광학 부품 검토에, 주조용은 투자 주조 패턴에 쓰입니다.
SLS는 나일론, 주로 PA12와 PA11을 중심으로 하며 강성이나 열변형을 높이기 위해 유리섬유나 알루미늄을 충전한 변형도 있습니다. 나일론은 진정한 열가소성 수지로 질기고 유연하며 내화학성이 있어, SLS 부품을 단순 모형이 아니라 최종 부품으로 납품할 수 있습니다. 다만 분말은 재사용 비율에 따라 물성이 조금씩 달라지므로 배치별 편차를 감안해야 합니다. 충전재가 들어간 등급은 강성이 높은 대신 연신율이 떨어집니다.
치수 정밀도와 미세 형상
SLA는 정밀도와 표면에서 앞섭니다. 1 mm의 몇 분의 일 수준까지 형상을 구현하고 문자와 곡면이 선명해 미니어처와 패턴, 프레젠테이션 모델에 적합합니다. 소형 부품의 일반적인 공차는 약 ±0.05 mm입니다. 광경화 특성상 수축이 적고 반복 빌드에서도 같은 치수가 나오므로 조립 검토용 모형에도 신뢰가 높습니다.
SLS도 정확하지만 분말 입자 때문에 모서리가 다소 부드럽고 최소 형상 크기가 0.3~0.5 mm 수준이어서 미세 형상에서는 한 단계 뒤집니다. 대부분의 기능 부품에서는 이 차이가 보이지 않지만 보석 같은 정밀함이 필요하면 결정적입니다. 또한 박육부는 열 영향으로 약간의 변형이 생길 수 있어 두께를 미리 확보해 두는 편이 좋습니다. 정밀 검사가 필요한 부품은 빌드 후 좌표 측정기로 주요 치수를 확인합니다.
기계적 강도와 내구성
SLS 나일론은 SLA 수지보다 눈에 띄게 강하고 질깁니다. 부러지기보다 휘어지고 충격을 견디며 반복 응력에도 버티므로 SLS 부품은 실제 제품의 클립과 브래킷, 인클로저로 쓰입니다. 인장강도는 약 45~50 MPa이며 연신율도 양호합니다. 나사 자리를 직접 성형할 수 있어 인서트 없이도 체결부를 설계할 수 있다는 점도 실무에서 유리합니다.
SLA 부품은 강성이 높고 치수 안정성이 좋지만 취성입니다. 떨어뜨린 레진 모형은 깨질 수 있고 장기간 햇빛에 노출되면 황변하며 더 취약해집니다. 부품을 다루거나 하중을 걸거나 조립해야 한다면 형상은 SLA, 기능은 SLS로 선택하십시오. 한 조립체 안에서 외관부는 수지, 체결부는 나일론으로 나누는 혼용도 효과적입니다. 기능이 우선인 부품은 강도 시험을 먼저 하고 외관은 그다음에 맞추는 편이 효율적입니다.
표면 품질과 후처리
SLA는 기계에서 내린 직후 가장 매끄럽고 완성도 높은 표면을 보여줍니다. 미세한 적층 자국은 샌딩이나 폴리싱으로 쉽게 정리되어 고광택이 되고 도장 준비도 끝납니다. 부품이 고객에게 직접 노출될 때 자연스러운 선택입니다. 투명 수지는 연마 후 광학 부품처럼 투과도를 살릴 수 있으나, 도장이나 코팅 전에는 세척과 건조를 충분히 해야 부착 불량을 피할 수 있습니다.
SLS는 분말에서 나와 무광이고 약간 거칠며 벨벳 같은 촉감과 눈에 보이지만 무해한 질감을 가집니다. 잔분을 제거하기 위해 비드 블라스팅을 하며 염색이나 스무딩, 코팅이 가능하지만 추가 작업 없이 수지의 거울 같은 광택에 도달하지는 못합니다. 이 질감을 그대로 살려 손이 닿는 그립부나 내부 부품에 쓰는 것이 합리적입니다.
서포트 구조와 설계 자유도
SLA는 돌출부나 폐쇄 체적마다 서포트가 필요합니다. 서포트를 설계하고 출력한 뒤 손으로 제거해야 하며 자국이 남아 정리가 필요합니다. 급한 경사의 오버행과 내부 공동은 서포트 접근성 때문에 제약을 받습니다. 서포트가 붙은 면은 조도가 떨어지므로 보이는 면을 위쪽이나 외곽으로 돌리는 배치가 중요합니다. 서포트 밀도는 오버행 각도에 따라 조정하며, 과도한 서포트는 제거 시간만 늘립니다.
SLS는 서포트가 전혀 필요 없어 설계자는 거의 완전한 형상 자유를 누립니다. 중공 형상과 한 번에 출력되는 맞물린 가동 부품, 컨포멀 격자 구조가 가능합니다. 복잡한 기능 시제품에서는 이 자유도가 결정적 요인인 경우가 많습니다. 조립체를 분해 없이 한 번에 출력하면 조립 공차와 체결부를 동시에 검증할 수 있습니다.
원가, 리드타임, 확장성
SLA 장비와 수지는 대체로 도입과 운영 비용이 낮아 정밀 모형 한 개와 소량 배치에 경제적입니다. 빌드 시간은 부품 높이와 단면적에 비례하며 복잡한 형상에서는 서포트 제거 인건비가 누적됩니다. 수지조에 소재를 채우고 유지하는 비용도 있어 아주 작은 부품을 흩어 출력하면 효율이 떨어집니다.
SLS는 장비와 분말 비용이 높지만 서포트가 없는 베드에 여러 부품을 한꺼번에 채울 수 있어 부품당 인건비가 거의 들지 않습니다. 수량이 확보되면 SLS의 부품당 원가는 빠르게 낮아지고 수작업 제거가 없어 부품당 리드타임도 대개 더 짧습니다. 다만 분말 준비와 냉각, 블라스팅이 필요하므로 소량 단품에서는 오히려 SLA가 유리합니다. 배치를 크게 잡을수록 부품당 원가가 내려가므로 주문을 묶어 진행하는 편이 유리합니다.
공정별 최적 적용 분야
아름다운 물체가 목표라면 SLA를 선택합니다. 컨셉 모델과 전시회 전시품, 치과와 주얼리 마스터, 주조 패턴, 미세 유체 소자처럼 디테일과 표면이 중요한 용도입니다. 외관 자체가 제품인 경우입니다. 이때는 표면 조도와 색상 재현이 평가 기준이 되므로 후처리 방식까지 초기에 정해 두어야 합니다.
작동하는 물체가 목표라면 SLS를 선택합니다. 기능 시제품과 최종 사용 브래킷, 스냅핏 인클로저, 지그, 소량 생산처럼 질김과 복잡도, 서포트 없는 형상이 프리미엄을 정당화하는 용도입니다. 조립 상태로 반복 사용하거나 낙하와 진동을 견뎌야 하는 부품이라면 나일론의 피로 특성이 유리합니다. 용도가 분명할수록 선택도 단순해집니다. 반대로 외관과 촉감이 구매 결정을 좌우하는 제품이라면 나일론의 질감이 오히려 걸림돌이 될 수 있습니다. 이 경우 도장이나 코팅을 전제로 견적을 잡아야 합니다.
의사결정 체크리스트와 FabProto의 안내
네 가지를 물어야 합니다. 미세 형상과 매끄러운 표면이 우선인가. 부품을 다루거나 하중을 걸거나 조립하는가. 복잡한 내부 형상이나 오버행이 있는가. 일회성 모형인가 기능 배치인가. 디테일과 일회성은 SLA에, 기능과 복잡도는 SLS에 유리합니다. 두 질문 이상이 반대 방향을 가리키면 조립체를 나누어 공정을 섞는 편이 낫습니다.
FabProto는 SLA와 SLS를 모두 사내에서 운영하므로 추측할 필요가 없습니다. CAD를 보내고 용도를 설명해 주시면 공정을 추천하고 공차와 원가 비교를 제공하며, 확정 전에 표면과 강도의 차이를 직접 느낄 수 있도록 샘플을 출력해 드립니다. 같은 도면을 두 공정으로 나란히 견적하면 판단 기준이 명확해집니다. 샘플을 먼저 확인해 두면 시제품 단계에서 공정을 바꾸는 일을 줄일 수 있습니다.