원리
3D 프린팅 원가는 재료보다 '시간'이 크다
3D 프린팅 한 건의 원가는 다섯 덩어리로 나뉩니다. 필라멘트·레진 재료비, 프린터를 그 시간만큼 점유하는 장비 비용(구입가 감가상각과 노즐·벨트·FEP 필름 같은 소모 부품), 전기료, 서포트 제거·세척·경화·사포질 같은 후처리 인건비, 그리고 실패 출력에 대비한 여유분입니다. 취미로 뽑을 때는 재료비만 떠올리기 쉽지만, 실제로 계산해 보면 손바닥 크기 부품의 재료비는 몇백 원에 불과하고 장비 시간과 후처리가 대부분을 차지합니다. 출력 서비스 견적이 재료비보다 몇 배 비싼 이유가 여기에 있습니다.
FDM은 부품 속을 꽉 채우지 않습니다. 겉은 노즐 폭 몇 겹의 외벽과 상·하면 솔리드 층으로 감싸고, 속은 인필(격자·자이로이드 등)로 일정 비율만 채웁니다. 그래서 필라멘트 사용량은 '부피 × 인필 비율'이 아니라 '외벽 부피 + 내부 부피 × 인필 비율'로 봐야 합니다. 외벽 부피는 표면적 × 벽 두께로 어림할 수 있고, 작은 부품일수록 외벽이 차지하는 비율이 커서 인필을 낮춰도 무게가 잘 줄지 않습니다. 이 계산기는 STL을 놓으면 실제 표면적을 재서 쓰고, 파일이 없으면 형상 계수로 표면적을 추정합니다.
외벽 부피: V_shell = min(V, A × t_wall) 부품 부피: V_part = V_shell + (V − V_shell) × 인필 필라멘트: m = V_part × (1 + 서포트) × (1 + 손실) × ρ 출력 시간: t ≈ V_part × (1 + 서포트) ÷ Q_avg + 준비 시간 SLA 레진: ml = V × (1 + 서포트) × (1 + 손실), 시간 = (높이 ÷ 레이어 두께) × 레이어당 초 원가: 재료 + 시간 × 장비 단가 + kW × 시간 × 전기 단가 + 후처리 + 실패 여유
| 재료 | 밀도 (g/cm³) | 1 kg당 길이 (1.75 mm) | 특징 |
|---|---|---|---|
| PLA | 1.24 | 약 335 m | 쉽고 정밀, 60 °C 근처에서 변형 |
| PETG | 1.27 | 약 327 m | 질기고 내수성, 스트링잉 주의 |
| ABS | 1.04 | 약 400 m | 내열 약 95 °C, 수축·냄새 → 챔버 필요 |
| ASA | 1.07 | 약 389 m | ABS급 내열 + 자외선 강함(실외용) |
| TPU 95A | 1.21 | 약 344 m | 고무처럼 유연, 느리게 출력 |
| PC | 1.20 | 약 347 m | 강도·내열 최고 수준, 고온 노즐 필요 |
| SLA 일반 레진 | 약 1.1 g/ml | — | 표면·디테일 최상, 후경화 필수 |
계산 예 — 50 cm³ 소형 케이스 (PLA, 고속 프린터)
표면적을 '보통 형상'으로 추정하면 약 122 cm², 벽 1.2 mm에서 외벽 부피 14.7 cm³, 나머지 35.3 cm³의 20% 인필 7.1 cm³를 더해 부품 부피는 21.7 cm³입니다. 서포트 10%·손실 5%를 반영하면 25.1 cm³, PLA 밀도 1.24를 곱해 약 31 g입니다. 인필 20%인데 무게는 꽉 채운 경우(약 72 g)의 43%라는 점이 핵심입니다. 평균 유량 15 mm³/s면 출력 약 27분에 준비 10분, 원가는 재료 622원 + 장비 609원 + 전기 11원에 실패 여유 10%를 더해 약 1,370원입니다. 재료비는 절반도 안 됩니다.
계산 예 — 20 cm³ 피규어 (SLA, 높이 60 mm)
0.05 mm 레이어로 1,200층, 레이어당 8초면 2시간 40분에 준비 10분입니다. 레진은 서포트 15%·손실 5%를 더해 24 ml(약 1,090원)이지만, 장비 시간 2,830원과 IPA·장갑 같은 소모품 1,500원이 더 큽니다. MSLA는 한 층을 통째로 노광하므로 같은 판에 피규어 10개를 올려도 시간은 거의 그대로입니다. 그래서 SLA는 여러 개를 한 번에 뽑을수록 개당 원가가 급격히 내려갑니다.
주의
자주 하는 실수
- 인필 비율을 무게 비율로 착각: 인필 20%는 내부만 20%이고, 외벽까지 합치면 무게는 꽉 채운 것의 30~60%가 흔합니다. 작은 부품일수록 차이가 커집니다.
- STL 단위 오류: 인치로 저장된 STL을 mm로 읽으면 부피가 1/16,387로, 미터로 저장된 파일은 10억 분의 1로 나옵니다. 크기(X×Y×Z)가 상식적인지 먼저 확인하세요.
- 프린터 광고 속도로 시간 계산: '500 mm/s'는 최고 이동 속도일 뿐 외벽 감속, 가감속, 최소 레이어 시간 때문에 평균 유량은 훨씬 낮습니다. 시간은 슬라이서로 확인하세요.
- 실패율 0% 가정: 처음 뽑는 형상, 높은 부품, TPU·ABS 같은 까다로운 재료는 다시 뽑는 일이 흔합니다. 10~20% 여유를 두세요.
- SLA 소모품 누락: 레진 외에 IPA 세척액, 니트릴 장갑, FEP 필름·레진 통 수명, 후경화 시간까지 비용입니다.
- 열린 메쉬로 부피 계산: 구멍 난 STL은 부피가 엉뚱하게 나옵니다. 슬라이서나 메쉬 수리 도구로 매니폴드 여부를 먼저 확인하세요.
실무
KEMI 실무 팁
원가를 낮추는 가장 확실한 방법은 출력 방향입니다. 서포트가 줄면 재료·시간·후처리가 한꺼번에 줄어듭니다. 강도는 인필보다 외벽 겹수의 영향이 더 커서, 기능 부품은 인필 20~30%에 벽 3~4겹이 효율적입니다. 나사 체결 보스는 벽을 두껍게 하거나 인서트 너트를 쓰고, 실외·고온 환경은 PLA 대신 PETG·ASA를 고르세요. 케이스와 PCB를 같이 만든다면 보드 외형·커넥터 위치 DXF에서 바로 케이스를 설계해 조립 오차를 줄일 수 있습니다. 직접 뽑기 어려운 크기·재료·수량이라면 STL 파일 그대로 KEMI 3D 프린팅 견적을 받아 보세요.