순환경제의 핵심 동력, 산업용 3D프린팅의 5가지 지속가능성

 

 

우리가 매일 사용하는 물건들은 수명이 다하면 어디로 갈까요? 기존의 선형 경제(Linear Economy) 모델에서는 '채취-생산-소비-폐기'의 과정이 반복되며, 대부분의 제품은 결국 쓰레기 매립지로 향합니다. 이 모델은 자원 고갈과 심각한 환경 문제를 야기하며 지속 가능성에 대한 근본적인 질문을 던집니다.

 

이러한 한계를 극복하기 위한 대안으로 '순환경제(Circular Economy)'가 부상하고 있습니다. 순환경제는 설계 단계부터 자원의 복원과 재생을 목표로 하며, 폐기물을 귀중한 자원으로 인식하는 새로운 산업 시스템입니다. 이 혁신적인 경제 모델의 중심에 산업용 3D프린팅, 즉 적층 제조(Additive Manufacturing) 기술이 있습니다. 3D프린팅은 디지털 설계에 따라 필요한 재료만 층층이 쌓아 제품을 만드는 방식으로, 순환경제가 추구하는 가치를 실현할 강력한 잠재력을 지니고 있습니다.

 

자원 효율의 극대화: 필요한 만큼만 사용하는 산업용 3D프린팅

 

3D프린팅의 가장 근본적인 환경적 이점은 재료 사용의 효율성에 있습니다. 전통적인 절삭 가공은 큰 재료 덩어리를 깎아서 원하는 형태를 만들기 때문에 상당한 양의 재료가 폐기물로 버려집니다. 반면, 3D프린팅은 디지털 설계도에 따라 필요한 부분에만 재료를 쌓아 올리는 ‘적층’ 방식을 사용해 재료 낭비를 원천적으로 최소화합니다.

 

더 나아가, 3D프린팅이 제공하는 '설계의 자유(design freedom)'는 자원 효율성을 한 단계 더 끌어올립니다. 기존 방식으로는 제작이 불가능했던 복잡한 내부 격자 구조(lattice structure) 등을 구현함으로써, 제품의 강도는 유지하면서도 사용되는 재료의 양을 획기적으로 줄일 수 있습니다. 항공우주 산업에서는 이를 통해 항공기 무게를 줄여 연료 효율을 높이고, 자동차 산업에서는 전기차의 주행 거리 향상을 위해 부품 경량화에 적극적으로 적용하고 있습니다. 이는 단순히 공정 폐기물을 줄이는 것을 넘어, 제품 설계 단계부터 자원 사용을 최적화하는 선제적인 폐기물 감축 효과를 가져옵니다.

 

폐기물의 재탄생: 재활용 및 혁신 소재의 활용

 

3D프린팅은 다양한 소재를 활용할 수 있는 유연성을 바탕으로, 버려지는 폐기물을 가치 있는 자원으로 재탄생시키는 데 핵심적인 역할을 합니다. 과거 매립되거나 소각될 수밖에 없었던 폐플라스틱, 음식물 쓰레기, 산업 폐기물 등이 3D프린팅의 새로운 소재로 주목받고 있습니다.

 

실제로 2020년 도쿄 올림픽에서는 폐플라스틱을 재활용하여 3D 프린팅으로 제작한 시상대가 사용되었으며 , 유럽연합(EU)의 BARBARA 프로젝트는 석류, 레몬, 아몬드 껍질과 같은 음식물 쓰레기를 자동차 및 건설 산업에 사용될 수 있는 바이오 기반 필라멘트로 개발하는 연구를 성공적으로 진행했습니다. 최근에는 병원에서 발생하는 플라스틱 병뚜껑을 재활용해 환자 맞춤형 수술 계획용 해부학 모델을 제작한 성공 사례도 보고되었습니다. 이는 지역적으로 발생하는 폐기물을 현지에서 필요한 제품으로 전환하여 새로운 소규모 경제를 창출하고, 글로벌 공급망 의존도를 줄일 수 있는 가능성을 보여줍니다.

제품 수명 연장: 주문형 생산과 '수리할 권리'의 실현

 

3D프린팅은 필요한 시점에 필요한 만큼만 제품을 생산하는 ‘주문형 생산(on-demand manufacturing)’을 가능하게 합니다. 이는 대량생산 시스템에서 흔히 발생하는 과잉 생산과 재고 부담을 줄여 자원 낭비를 막는 데 크게 기여합니다. 또한, 제품의 수명을 연장하는 데 결정적인 역할을 합니다. 과거에는 단종되었거나 구하기 어려운 부품 하나 때문에 제품 전체를 폐기해야 했지만, 3D프린팅을 이용하면 맞춤형 부품을 쉽게 제작하여 수리하거나 재제조할 수 있습니다. 이는 제품의 모듈화를 용이하게 하여 고장 난 부분만 교체해 제품을 더 오래 사용하게 만듭니다.

 

이러한 접근은 제조업체가 단순히 새 제품을 판매하는 것에서 벗어나, 수리·유지보수·업그레이드를 통해 장기적인 가치를 제공하는 '서비스형 제품(Product-as-a-Service)' 모델로 전환하는 데 기여하며, 이는 순환경제의 목표와 정확히 일치합니다.

탄소 발자국 감축과 에너지 절감

 

3D프린팅은 재료 효율성 증대, 폐기물 감소, 공급망 최적화 등을 통해 기존 제조 방식 대비 탄소 배출량과 에너지 사용량을 줄일 잠재력을 가지고 있습니다. 적층 제조 공정 자체는 절삭 가공보다 탄소 발자국이 적으며, 제품을 필요한 만큼만 생산하고 운송 거리를 단축함으로써 에너지 소비와 온실가스 배출을 추가로 감축할 수 있습니다.

 

물론 3D프린팅의 환경적 이점은 적용 기술, 사용 재료, 생산 규모에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 특정 대규모 생산에서는 기존 방식보다 에너지 소비가 더 높을 수도 있다는 연구 결과도 있습니다. 따라서 3D프린팅의 환경 영향을 정확히 평가하기 위해서는 원자재 채취부터 폐기까지 전 과정을 분석하는 전과정 평가(LCA)가 필수적입니다. 이를 통해 각 프로젝트에 가장 지속 가능한 솔루션을 적용하는 것이 중요합니다.

그린택소노미: 지속 가능한 기술의 정책적 인정

 

그린택소노미(녹색분류체계)는 어떤 경제 활동이 환경적으로 지속 가능한지를 판단하는 기준을 제공하는 시스템으로, 녹색 경제로의 전환을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다. 3D프린팅 기술은 이러한 정책적 흐름에서도 그 가치를 인정받고 있습니다. 한국형 녹색분류체계(K-Taxonomy)는 '자원순환' 및 '온실가스 감축'을 핵심 목표로 하며, 3D프린팅은 폐기물 재활용, 제품 수명 연장, 에너지 효율적 생산 등을 통해 이러한 목표 달성에 직접적으로 기여할 수 있습니다.

 

국제적으로도 3D 프린팅, 즉 적층 제조의 환경적 잠재력에 대한 인식이 높아지고 있습니다. 특히 유럽연합(EU)은 첨단 제조 기술의 중요성을 강조하며, 적층 제조의 '녹색화 잠재력(greening potential)'을 EU 택소노미 규칙에 반영하여 민간 벤처 캐피탈 투자를 유치하는 방안을 검토하고 있습니다. 2023년에 발표된 EU 산업 포럼 태스크포스 보고서는 적층 제조 기술이 유럽 경제의 탈탄소화에 기여할 수 있는 이점을 강조하며, EU 집행위원회에 첨단 제조 기술 도입을 가속화하기 위한 권고안을 제시했습니다. 이는 3D프린팅이 단순한 제조 기술을 넘어, 지속 가능한 미래를 위한 핵심 기술로 정책적으로 인정받고 있음을 의미합니다.

 

3D프린팅, 지속 가능한 산업의 내일을 열다

 

산업용 3D프린팅은 자원 효율성, 폐기물의 자원화, 제품 수명 연장 등 다방면에 걸쳐 순환경제 실현에 기여하는 강력한 기술입니다. 기술 혁신과 정책적 지원, 그리고 사회적 인식 변화가 함께 이루어진다면, 그 잠재력은 더욱 커질 것입니다.

 

물론 3D프린팅 기술 자체만으로는 모든 환경 문제를 해결할 수 없습니다. 중요한 것은 기술을 어떻게 활용하느냐입니다. 제품의 전 과정을 고려하는 '순환성을 위한 설계(Design for Circularity)' 접근 방식을 채택하고, 에너지 효율적인 공정을 적용하며, 친환경 소재를 적극적으로 활용할 때 비로소 3D프린팅은 그 가치를 온전히 발휘할 수 있습니다.

 

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GLUCK은 작은 아이디어를 반복 가능한 생산성으로 전환해 대량생산이 가능한 현실적인 제조 솔루션을 제공하며, 지속 가능하고 자원 효율적인 산업의 미래를 선도하는 3D프린팅 서비스 기업입니다.

 

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Industrial 3D Printing: A Driving Force for Circular Economy and Sustainable Manufacturing

 

Have you ever wondered what happens to the everyday products we use once they reach the end of their life cycle?

In a traditional linear economy, the lifecycle of a product typically follows a straight path: extraction, production, consumption, and disposal. Most items ultimately end up in landfills, leading to severe resource depletion and environmental degradation. This model raises fundamental questions about sustainability in today’s world.

 

As a response, the circular economy has emerged as a compelling alternative. Unlike the linear model, a circular economy aims to regenerate and restore resources from the very start of the design process—reimagining waste as a valuable input for new production. At the heart of this transformative shift lies industrial 3D printing, also known as additive manufacturing.

 

3D printing builds objects layer by layer based on digital blueprints, using only the necessary amount of material. This inherently efficient process aligns perfectly with the goals of the circular economy. In this article, we explore five key ways that 3D printing is powering the future of sustainable industry.

Maximized Resource Efficiency: Use Only What You Need

 

One of the most fundamental environmental benefits of 3D printing lies in its material efficiency. Unlike traditional subtractive manufacturing—which cuts away from large blocks of raw material, generating significant waste—additive manufacturing only uses what is needed, where it's needed.

 

Furthermore, the design freedom enabled by 3D printing allows for innovative structures, such as lightweight lattice geometries that maintain strength while drastically reducing material usage. In aerospace, this translates to lighter aircraft and improved fuel efficiency. In the automotive industry, it helps extend the driving range of electric vehicles through lighter components. This shift not only reduces waste during production but also optimizes material use from the earliest design stages.

Giving Waste a Second Life: Recycled and Bio-Based Materials

 

Thanks to its versatile material capabilities, 3D printing plays a central role in transforming waste into valuable resources. Materials like discarded plastics, food scraps, and industrial byproducts are increasingly being repurposed for use in 3D printing.

 

For example, during the 2020 Tokyo Olympics, award podiums were made using 3D-printed recycled plastic. The EU’s BARBARA Project successfully converted waste such as pomegranate peels and lemon rinds into bio-based filaments for use in automotive and construction applications. In Italy, one design firm used recycled plastic to 3D print garbage bins, and in hospitals, plastic bottle caps have been transformed into custom surgical models. These examples not only reduce waste but also promote localized production, reducing dependency on global supply chains and creating regional circular economies.

Extending Product Lifespan: On-Demand Production & the Right to Repair

 

3D printing enables on-demand manufacturing, producing items only when they are needed. This reduces overproduction and inventory costs while minimizing material waste.

 

Even more significantly, 3D printing helps extend product life. In the past, entire products were often discarded due to the unavailability of a single discontinued part. Now, custom replacement parts can be quickly and affordably printed, making repair and refurbishment easier than ever. This supports a shift toward modular product design and longer usage cycles. It also aligns with the rise of Product-as-a-Service (PaaS) models, where manufacturers offer repair, maintenance, and upgrades instead of just one-time sales—a central pillar of the circular economy.

Reducing Carbon Footprint & Energy Consumption

 

Industrial 3D printing offers significant potential for lower carbon emissions and energy use compared to conventional manufacturing. Additive processes generate less waste and allow for localized production, reducing the energy costs associated with global shipping and warehousing.

However, it’s important to note that sustainability outcomes can vary depending on material choice, production scale, and technology used. Some large-scale applications may still consume considerable energy. That’s why Life Cycle Assessment (LCA)—evaluating environmental impacts from raw material extraction to end-of-life—is essential for identifying the most sustainable solution for each case.

Recognized by Policy: Green Taxonomies & Global Momentum

 

Green taxonomies are policy tools that define which economic activities are environmentally sustainable. They guide government incentives, green financing, and private investment toward sustainable solutions. 3D printing is increasingly recognized within these frameworks.

 

In South Korea, the K-Taxonomy highlights resource circulation and greenhouse gas reduction—areas where industrial 3D printing excels. Across the EU, additive manufacturing is seen as having major "greening potential." The 2023 EU Industrial Forum Taskforce Report emphasized the role of 3D printing in decarbonizing Europe’s economy and recommended accelerating its adoption through policy and funding support.

 

This growing recognition underlines the fact that 3D printing is not just a tool for innovation—it’s a key technology for building a sustainable industrial future.

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At GLUCK, we transform small ideas into scalable manufacturing solutions—providing mass production-ready services using industrial 3D printing. We help businesses optimize material use, reduce waste, and realize the full potential of sustainable design.

 

Our mission is clear: to lead the next generation of manufacturing by making sustainable, resource-efficient production not just possible, but practical.

 

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