3D 프린터 역사 2: 1980년대 3D 프린팅 최초 특허 출원
3D 프린팅, 즉 적층제조(AM, Additive Manufacturing)를 위한 본격적인 장비 및 소재들은 1980년대에 들어서며 개발되기 시작했습니다. 그중 3D 프린팅 역사의 진정한 첫걸음은 1981년 고속 시제품 제작 장비(Rapid Prototyping Device)에 대한 히데오 코다마(小玉 秀男, Hideo Kodama) 박사의 보고서 발표로 보는 것이 정설입니다.
코다마 박사는 일본 나고야시 공업연구소에 재직하며 '고속 프로토타이핑 장치', 즉 레이저 빔 경화 시스템(SLA 방식의 모태)에 대한 특허를 세계 최초로 신청한 인물입니다.
히데오 코다마 박사 주요 약력
- 1950년 7월: 출생 (현 카이유 국제특허사무소 변리사)
- 1973년: 나고야 대학 공학부 응용 물리학과 졸업
- 1977년: 나고야 대학 대학원 석사 수료 및 나고야시 공업연구소 입소 (3D 입체 조형 표시 기술 연구)
- 1980년: 세계 최초 "입체 도형 생성 장치" 특허 출원
- 1984년~현재: 변리사 등록 및 카이유 국제 특허 사무소 개소(1999년)
코다마 박사는 특허 출원을 위해 개인적으로 노력했으나, 안타깝게도 일본 내 출원 및 심사 청구 일정(자금 문제 및 기한 만료)을 맞추지 못해 최종 특허 등록까지는 이르지 못했습니다. 그러나 그의 3D 프린팅 개념 정립 과정은 현대 적층 제조 기술에 엄청난 영감을 주었습니다.
1. 3D 프린팅 기술 개발 동기
1977년 나고야시 공업연구소에 입사해 기획 업무를 담당하던 코다마 박사는 요코가와-휴렛팩커드(HP 합작사)의 3D CAD 전시회에 참석하게 됩니다. 컴퓨터로 3D 설계를 진행하는 과정의 편리함에 감탄했지만, 최종 결과물이 입체가 아닌 2D 도면(인쇄물)으로 출력된다는 점에서 기술의 한계와 실망감을 느꼈습니다. 이 아쉬움이 바로 3D 프린팅 기술을 직접 개발하게 된 결정적인 계기가 되었습니다.
2. 3D 프린팅 기술 개념 정립
3D CAD 전시회 관람 후 약 2년 뒤, 코다마 박사는 인쇄 기계 전시회에서 신문 인쇄용 판화 제작 장치를 목격합니다. 유리판에 발라진 감광성 수지(Photopolymer)를 자외선(UV)으로 경화시키는 과정을 보며, 이 기술을 응용하면 3차원 입체 형상을 만들 수 있겠다는 아이디어를 떠올리게 됩니다.
기존의 인쇄기 판화 제작이 XY축의 2차원 평면 레이어 하나만 경화시키는 방식이었다면, 코다마 박사는 Z축을 추가하여 첫 번째, 두 번째, 세 번째 레이어를 반복적으로 적층(Additive)하면 완벽한 3차원 형상을 구현할 수 있다고 생각한 것입니다.
3. 논문 발표 및 최초의 특허 출원 과정
코다마 박사는 연구직이 아닌 기획 담당이었음에도 불구하고, 소속된 나고야시 공업연구소 측에 해당 장치의 원리를 설명하며 특허 출원을 제안했습니다. 하지만 연구소 측으로부터 부정적인 답변을 받게 됩니다.
그러나 자신의 아이디어가 실용적이고 혁신적인 기술임을 확신했던 그는 자비로 직접 특허 출원을 결심합니다. 수차례의 개인 실험을 거쳐 기능성 포토폴리머 RP(Rapid Prototyping) 시스템 보고서를 발표하고, 세계 최초로 3D 프린팅 특허를 출원하는 역사적인 발자취를 남기게 되었습니다.
