[소년중앙] 원하는 물건 만들 때까지 3D 모델링으로 입체 감각 키워요

중앙일보

입력

업데이트

김재황 선생님이 인터뷰 종료 후 학생기자단에게 자신이 3D 모델링 후 인쇄한 작품을 선물했다.

국내 건설사 롯데건설은 3D 프린터를 활용해 건설 현장에 ‘디지털 목업(Digital Mock-Up·실물 모형)’ 적용 연구를 수행했다고 지난 8월 밝혔죠. BIM(Building Information Modeling·건설정보모델링) 데이터를 3차원 실물 모형으로 출력하는 디지털 시각화를 통해 공사를 시작해도 되는지 미리 파악하는 거예요. 이후 제작 기간, 비용을 줄여 효율성을 높이는 게 목적죠. 사람이 공사 예정 현장에 나서지 않고도 컴퓨터 화면 등을 이용, 3D 프린터로 건물 짓는 시간까지 단축하는 세상이 됐습니다. 4차 산업혁명의 핵심으로 주목받는 3D프린팅은 잉크 대신 플라스틱·나일론·금속 등의 재료를 사용해 원하는 모양을 출력할 수 있습니다. 3D 프린터의 성능, 사용자의 능력에 따라 결과물은 천차만별이겠죠. 서울 성일초에서 3D 프린터, AI 인공지능 교육 등을 전문적으로 하는 김재황 선생님은 2016년 부임 후 2019년까진 담임을 맡다가 올해부터는 좀 더 전문성을 키운 교사로 3~6학년까지 다양한 학생을 만나고 있어요.

[쌤교실] ‘집에서 만나요, 쌤’ 교실 안팎에서 존재감 드러내는 현직 교사 ‘릴레이 인터뷰’ 마지막회

[소년중앙]

김재황 선생님이 학생기자단에게 3D 프린터 모델링 작업을 가르치고 있다. 학생들은 각자 원하는 것을 구현하는 연습을 해보았다.

태풍 직전 비 오던 날, 김재황 선생님은 서울 강남 스튜디오로 3D 프린터와 시연용 모니터 화면 등을 준비해 스튜디오로 들어왔습니다. 각자 랩탑을 준비한 학생기자단은 이 선생님의 가르침에 따라 3D 프린터 기본을 배울 수 있는 '틴커캐드(www.tinkercad.com/teach)' 홈페이지에서 원기둥·직육면체·정육면체 등을 평면도에 제작하는 방법부터 익혔습니다. "처음 틴커캐드와 3D 프린터를 수업에 도입한 계기요. 동생이 대학원 석사 논문을 준비하며 3D 프린터 관련 기술을 공부한 덕분에 집에 기계가 있었죠. 도형을 그대로 인쇄해 내는 걸 보니 수학 시간에 교구로 사용하면 좋겠다 싶었어요." 이 선생님에 따르면, 3D 프린터 활용 교육 덕에 학생들이 수학에 더 흥미를 붙였습니다. "한 학급이 20명 정도라 모두가 집중하긴 힘든 환경이에요. 3D 프린터는 초등학생들에게도 흥미를 자극하는 교구라 대부분 집중해서 참여한다는 게 장점이죠." 선생님은 학교에서 전문성을 인정받아 교장 선생님의 적극 지원을 받으며 관련 연구에 더 매진하고 있어요. 중앙대학교에서 개설한 인공지능 관련 과정도 공부하고 있습니다.

김재황 선생님이 학생기자단에게 3D 프린터를 선보이고 있다.

3D 프린터 인쇄 전 평면도에 디자인하는 법을 배웠죠. 이 선생님은 집에서 제작한 필통·피규어 등을 내놓았어요. "옥수수 플라스틱이라고 들어봤나요. 인체에 보다 좋은 옥수수 활용 플라스틱을 원료로 원하는 제품을 친환경으로 즉석에서 만드니 매력적이죠." 이 선생님에 따르면, 3D 프린터 기능도 가격·구성마다 각자 달라요. 결과물 완성도를 높이고 싶다면 사포로 다듬거나 유성펜으로 칠해 마음에 들게 꾸밀 수 있죠. "3D 프린터가 대중화돼 일반 가정에서도 쓰면 숟가락·그릇 등 자신이 필요한 걸 즉석에서 만들어낼 수 있으니 편하겠죠." 이 선생님의 지도에 따라 틴커캐드로 제조·합성·크기 조절·지우기·합성 등을 배운 학생기자단은 각자 작품을 만들었어요. "선생님이 만든 손만 한 피규어는 인쇄에만 8시간이 걸렸어요. 여러분이 지금 디자인한 것은 선생님이 집에서 인쇄해 기자님 통해 전할게요." 선생님의 약속을 받은 학생들은 원하는 디자인을 시작했죠. 김률희 학생기자는 연필통을 만들어 겉에 이름을 새겼습니다. 김리나 학생모델은 마이크·이름표·필통을, 김윤하 학생기자는 보석함 등으로 쓸 하트 용기를 제조했죠. 남재준 학생기자는 음식을 담을 넓은 그릇을 만들었어요. 학습을 끝낸 후 떡볶이·치킨을 먹으며 학생들이 김재황 선생님과 나눈 일문일답을 공유할까요.

[소년중앙]

윤하3D 프린팅 장단점은요.
쌤 누구나 상상한 것을 만들 수 있다는 겁니다. 과거엔 제품 등을 정교한 수준으로 만들 때 공장이 필요했죠. 지금은 컴퓨터와 3D 프린터만 있으면 내가 원하는 것을 원하는 크기로 모델링해 프린트할 수 있는 시대가 됐습니다. 산업으로 이용할 수 있겠죠. 개인 맞춤형 제작이 가능하다는 것도 장점입니다. 예를 들어 발의 모양은 다 다르지만 규격화된 사이즈 중에 맞는 신발을 찾아 골랐잖아요. 이제는 3D 프린터로 내 발에 딱 맞는 신발을 모델링·프린트할 수 있는 거죠. 다만 재료 연구를 더 할 필요가 있습니다. 제작 시간이 오래 걸리는 편이고 덜 굳은 부분이 중력에 의해 무너질 수 있거든요.

률희온라인과 오프라인으로 수업할 때 가장 큰 차이점은 무엇이며 학생들의 수업 참여도는 어떻게 확인하나요.
쌤 지금은 창의적 체험활동 선생님이에요. 3~6학년 창의적 체험활동 중 스마트·메이커·진로 교육을 담당하죠. 온라인과 오프라인 수업 모두 장단점이 있습니다. 가장 큰 차이점은 평가예요. 학습지·글쓰기·소감·퀴즈 등 방법이 있죠. 교실 안에 있는 학생이라면 얼굴이나 자세를 보고도 잘하고 있는지 알 수 있습니다. 온라인으로는 태도를 정확히 알기 어렵죠. 학생이 어려워하는 부분에 대한 피드백도 즉각적으로 하기 어렵죠. 장점이 있다면 수업 시간에 구애받지 않아도 돼 학생들이 이전보다 더 창의적인 경우가 많다는 거예요. 수업 참여도는 클래스팅과 같은 학급 SNS에 활동 결과물과 소감을 올린 것을 보고 확인하는 걸로 대체했습니다.

[소년중앙]

률희 틴커캐드는 3D 모델링 입문자 프로그램이죠. 전문가들은 주로 어떤 프로그램을 사용하며 장단점은 무엇인가요.
쌤 전문가들은 3dmax, 라이노, 래빗, 스케치업, autoCAD 등 주로 산업용이나 건축 설계용 전문 프로그램을 사용합니다. 제대로 사용하려면 관련 자격증도 취득하고 비싼 정품 프로그램을 구매해야 합니다. 입문자는 tinkerCAD, 123d design 등의 프로그램을 무료로 쓸 수 있죠. 입문 프로그램은 확실히 디테일한 부분에서 아쉬움이 있습니다. 학생은 입문 프로그램으로 입체도형에 대한 감각을 키우면서 원하는 물건을 정교하게 제작하면 좋겠죠.

률희 선생님은 3D 프린팅을 주로 어디에 사용하나요.
쌤 학생들을 가르칠 때 외에 많이 사용하는 편은 아니에요. 집에서 배달음식을 시켜 먹었는데 수저가 없을 때 프린팅해 쓰는 정도입니다. 두 시간 걸리지만요. (웃음) 화분 받침대, 양초가 녹아내리는 것을 방지하기 위한 용기를 만든 적도 있습니다. 조잡하지 않고 실제로 생활 속에서 사용할 수 있다는 것이 재미있죠.

김률희 학생기자가 평면도에 연필통을 구현하고 있다.

률희 3D 프린팅에 이어 4D 프린팅도 나온다고 해요. 자기변형이 가능한 재료들은 3D 프린터로 찍어내야 한다고 들었어요. 4D 프린팅은 꼭 3D 프린팅 단계를 짚고 넘어가야 하는 건가요.
쌤 네. 3D 프린팅 기술은 발전 가능성이 무궁무진한 분야예요. 3D 프린팅이 발전된 4D 프린팅은요. 자가변형이 가능한 재료를 이용하여 프린팅한 겁니다. 스스로 변형이 가능하고 간단한 출력 후 외부 조건에 따라 완제품으로 변형되는 등으로 이용할 수 있기 때문에 출력 시간을 줄일 수 있죠. 스스로 조립도 가능합니다. 신소재라 본래 모양을 기억하고 있기 때문에 계속 복원해 사용이 가능해요. 의료·산업용으로 발전할 테죠. 4D 프린팅은 3D 프린팅의 발전 과정에서 나온 것이기에 당연히 3D 프린팅의 단계를 짚고 넘어가야 합니다.

김리나 학생모델이 디자인한 결과물이다. 연필통, 반지, 마이크, 이름표다.

리나 3D 프린터 원리는요.
쌤 3D 프린터는 적층형과 절삭형으로 분류됩니다. 적층형은 프린팅 재료를 한 면씩 쌓아나가는 거예요. 절삭형은 덩어리로 된 재료를 깎아 만들죠. 대중적으로는 적층형 프린터를 많이 써요. 3D 프린팅을 하기 위해서는 여러분이 배웠듯 먼저 컴퓨터로 모델링을 해야 합니다. 출력할 물건을 디자인하는 것을 말하죠. 모델링한 파일을 프린터가 인식할 수 있도록 코드를 변환하는 프로그램을 거쳐 끝나죠.

김재황 선생님이 촬영장에 가져온 3D 프린터로 인쇄하는 작업이다. 옥수수 소재 플라스틱으로 3D 디자인한 결과물이 나오고 있다. 층층이 쌓여 만들어지며 결과물 인쇄까지는 3D 프린터 성능에 따라 걸리는 시간이 각기 다르다.

재준 3D 프린터로 만든 물건의 단점은 없나요.
쌤 플라스틱 수지로 만든 작품은 일반인이 보기에는 단단해 보이지만 전문적 사용으로는 내구성이 좋지 않은 경우가 많습니다. 재료 연구가 계속 필요해요. 정밀도는 3D 프린터의 가격이 높아지면 좋아지지만 대중화된 3D 프린터는 정밀성이 떨어집니다. 물건 자체를 프린팅하는 데도 많은 시간이 걸리죠. 손바닥만 한 크기를 출력하는 데 6~7시간 이상 걸립니다. 출력 후 가공하는 시간도 필요하죠.

김재황 선생님이 학생들에게 선물한 피규어, 선생님이 사용하는 호루라기다.

재준 3D 프린터로 만드는 제품들이 물건 복제로 인해 오해받거나 법적 문제가 생길 우려는 없나요.
쌤 대중화되면 저작권 관련 문제가 더 심각해질 수 있겠죠. 예를 들어 디자인 파일만 가지고 있다면 몇 개 출력할지는 출력자의 자유이기 때문입니다. 보안이 걸려있다더라도 일부 인간은 보안을 뚫어왔죠. 사람들은 물건을 가져가는 것은 도둑질이라고 생각하지만요. 가상의 것을 가져갈 때는 도둑질이라고 양심의 가책을 느끼지 못하기도 합니다. 상당한 기술이 투입·설계된 물건의 도면을 해킹해 3D 프린팅할 가능성도 있겠죠. 큰 저작권 문제가 생길 거예요. 우리나라에서는 3D 프린팅 사업자와 이용자가 법의 테두리 안에서 이용할 수 있도록 2017년에 '삼차원프린팅산업 진흥법'을 마련했습니다.

글=강민혜 기자 kang.minhye@joongang.co.kr
사진=임익순(오픈스튜디오), 동행취재=김률희(서울 성동초 5)·김윤하(경기도 매봉초 6)·남재준(서울 도성초 6) 학생기자, 김리나(서울 영훈초 6) 학생모델

학생기자단 취재 후기

김률희(서울 성동초 5) 학생기자

김률희 학생모델이 만든 연필통, 하트 모양 그릇이다.

평소에 관심과 궁금한 점이 많은 분야였는데 이번 취재 덕분에 3D 모델링을 많이 배웠어요. 입문자용 3D 모델링 프로그램 쓰는 방법이 간단해서 앞으로 많이 이용하고 싶어요. 언젠가 전문가용도 사용하고 싶습니다. 3D 프린터가 대중화되면 원하는 선물을 비교적 쉽게 디자인해 줄 수 있다는 장점도 있겠어요.

김리나(서울 영훈초 6) 학생모델
평소 컴퓨터에 흥미가 없었는데 이번 취재를 통해 배운 것이 많고 컴퓨터에 대한 생각이 바뀌었죠. 선생님과 3D 프린터를 알아봤는데 학교에서 배운 프로그램과 똑같아서 반가우면서도 더 잘해보고 싶다는 생각이 들었어요. 학교에서 작업할 때는 이름표만 만들었는데 이번에는 원하는 디자인을 자유롭게 만들어볼 수 있어서 뿌듯했죠. 우리 같은 초등 고학년이 3D 프린터로 어느 정도의 완성품을 만들 수 있는지 궁금했는데 선생님께서 어느 정도의 생활용품은 거의 다 만들 수 있다고 하셨어요. 이번 기회로 컴퓨터에 흥미를 갖고 여러 작품을 만들 거예요.

김윤하(경기도 매봉초 6) 학생기자

김윤하 학생기자가 만든 상자다. 보석함 등으로 활용할 계획이라는 게 학생의 말이다.

원래 로봇이나 조립같이 창의성이 필요한 것들과 컴퓨터를 좋아하지 않는 일명 ‘기계치’였는데 이번 3D프린터 취재로 생각이 바뀌는 계기가 되었죠. 오래전부터 보고 싶었던 3D프린터를 보니 감회가 새롭기도 했죠. 많은 기술과 방법들로 원하는 것을 구상해보니 정말 재밌었고 완성품을 기대하고 있습니다. 3D프린터의 원리, 재료 등 여러 사실을 배워 좋았고 선생님의 설명 덕분에 더 잘 이해할 수 있었어요. 여태껏 몰랐던 3D프린터에 대해 배울 수 있었던 유익한 시간이었습니다.

남재준(서울 도성초 6) 학생기자

남재준 학생이 만든 그릇이다.

3D 프린터에 대해 알고 나니 실생활에 필요한 존재라는 것을 깨달았죠. '왜 굳이 프린터에 인생을 쏟아부을까' 하던 생각은 10분이 지나자 깨끗하게 사라졌어요. 장담하는데 3D 프린터를 접하면 저처럼 처음엔 부정적이던 사람들도 큰 관심이 생길 거예요. 음식, 자동차, 수저 등 거의 모든 생활용품을 프린트할 수 있다는 것이 놀랍고 새로웠죠. 3D 프린팅 기초 프로그램으로 만들고 싶은 물건을 만드는 것도 재미있었어요. 현장에서 보니 3D 프린터로 적층형으로 물건을 만드는 모습이 신기했습니다. 5㎝짜리 그릇을 만드는데 1시간은 족히 걸린다고 들었죠. 매우 흥미로웠던 3D 프린터 취재는 인상깊은 날로 남을 거예요.

[쌤교실] ‘집에서 만나요, 쌤’ 교실 안팎에서 존재감 드러내는 현직 교사 ‘릴레이 인터뷰’ 기사 목록

김재황 선생님(가운데)가 김윤하(왼쪽부터)·김률희·남재준 학생기자, 김리나 학생모델과 포즈를 취해 보였다. 학생기자단이 들고 있는 건 이재황 학생모델이 3D 프린터로 만든 피규어다.

① “초등학생 마음은 초등학생이 알아요 그걸 모아 꼬마TV 만들죠”
② 단소는 낮게 들고 입 모양은 ‘오’ 아니고 ‘에’ 청아한 소리 내는 비결이죠
③ 함께해봐요, 뉴스의 선한 영향력 높이는 영상 제작 3단계
④ 온라인 자기주도학습·화상수업…코로나19 개학 연기로 집이 학교 됐죠
⑤ 선생님과 공부하고 친구 방도 구경하는 남곡초 온라인 교실
⑥ 다양한 질문 던지는 온라인 독서 모임 생각 키우기에 그만이죠
⑦ 키·성별 상관없이 둥글게 서면 모두 즐거운 체육시간 시작됩니다
⑧ 집에서 진행하는 ‘집안일 수업’ 온 가족이 성평등 배울 수 있죠
⑨ 아동 크리에이터 십계명으로 서로 보호하며 슬기롭게 유튜브 이용할까요
⑩ 쌤한테 랩 배웠지 내 고민 랩에 실었지 생각보다 느낌 있지
⑪ 학교·학원·친구…지금 내 상황 가사에 담아 노래해요