신도리코에서 알려주는 3D프린팅 출력물 후가공 <도색>

3D프린팅 후가공은 크게 서포터 및 라프트 제거, 표면 가공 및 처리, 도색의 3가지 과정으로 나눌 수 있습니다. 후가공 작업은 출력물의 품질을 높이고 완성도 높은 제품을 만들기 위한 필수 요소라고 할 수 있는데요. 오늘은 후가공 과정 중 도색 작업을 통해 보다 업그레이드된 출력물을 만드는 방법을 살펴보겠습니다. 

▲ 모형용 서페이스 프라이머

본격적인 도색에 앞서 필요한 밑도색

먼저 밑도색에 대해 알아보겠습니다. 도색 작업을 시작하기에 앞서 우선 표면이 매끄럽게 정돈되었는지를 확인해야 하는데요. 특히 분할 출력한 큰 사이즈의 출력물은 에폭시 퍼티를 활용해 표면을 정리하는 작업이 필요합니다. 표면 정리가 완벽하게 끝났다면 도료가 표면에 잘 발릴 수 있도록 미세한 흠집을 최종적으로 메꿔주어야 하는데요. 이를 위해 서페이서, 프라이머 순으로 발라주면 되는데, 서페이서와 프라이머가 혼합된 제품을 써도 됩니다. 

서페이서는 표면 가공 과정에서 소개한 희석된 퍼티와 같은 역할을, 프라이머는 출력물 표면 위에 도색이 잘 될 수 있도록 돕는 역할을 합니다. 모형용 서페이서는 캔 스프레이 형태로 흰색, 회색, 적갈색 등의 다양한 색상이 판매되며 입자 역시 고운 입자와 거친 입자 등으로 구분되어 있습니다. 서페이서와 프라이머를 뿌린 후에도 표면에 흠집이 보인다면 1000~1200번대 사포를 사용해 표면을 다시 정리해 보세요. 이렇게 최종 표면 정리가 완료되었다면 깨끗한 물로 출력물을 세척하여 완전히 건조시킨 후 본격적인 도색 작업에 들어가 보겠습니다.

▲ (좌-우 순서대로) 아크릴계 도료 / 에나멜 도료 / 락카 도료 

세밀한 도색에 적합한 붓도색

도색 전에는 출력물 표면을 깨끗하게 닦아 먼지나 유분 등의 오염물질을 모두 제거하고 완전히 건조시킨 후 진행해야 합니다. 그리고 가급적 먼지가 없고 환기가 잘 되는 장소에서 진행하는 것이 좋은데 이는 출력물을 건조시킬 때도 마찬가지인데요. 건조시키는 장소는 직사광선에 직접적으로 노출되지 않는 곳이 좋습니다. 

도색은 크게 두 가지의 방법이 있는데 먼저 붓으로 칠하는 방법을 설명 드릴게요. 붓도색은 크기가 작거나 세밀한 도색이 필요한 경우 주로 사용됩니다. 붓도색에 사용되는 도료는 대부분 작은 병에 들어있는 타입으로 아크릴계 도료와 유성용제에 희석하여 사용하는 에나멜 도료, 락카가 대표적으로 사용됩니다. 

도료의 종류에 따라 전용 희석제를 다르게 사용해야 하는데요. 최근 아크릴계 도료는 물을 희석제로 사용할 수 있는 수성 도료가 나오고 있습니다. 위 이미지는 모형용 도료를 예시로 넣은 것으로 일반적인 미술용 수성 아크릴 역시 사용 가능합니다. 아크릴 도료용 희석제는 아크릴 도료만 희석시킬 수 있고, 락카 희석제는 아크릴과 에나멜 모두를 녹일 수 있는 성질이 있으니 주의해서 사용해야 합니다. 

▲ (좌-우 순서대로) 아크릴 도료용 신나 / 애나멜용 신나 / 락카용 신나

붓도색은 붓자국이 남게 되어 높은 품질의 도색을 기대하기 어려운데요. 때문에 넓은 표면, 미세한 금속 입자가 포함된 메탈릭 계열 색상, 투명한 색감을 갖는 클리어(Clear) 도색에는 적합하지 않습니다. 하지만 얇은 선을 그리거나 좁은 면적에 여러 가지 색상이 혼재해 있는 경우에는 붓도색을 추천합니다. 색상이 정해져 있는 캔 스프레이는 한계가 있으므로 조합이 필요한 색상일 때도 붓도색이 필요합니다. 

▲ (좌) 붓도색 시 붓 이동 방법 / (우) 미술용 아크릴 컬러 수성

어쩔 수 없이 남게 되는 붓자국을 최대한 줄이려면 한 방향으로만 붓을 사용하고 그 다음에는 칠한 방향의 수직 방향으로 붓칠을 해야 합니다. 상대적으로 빠르게 건조되는 아크릴 계열 수성 도료를 이용하면 붓자국을 상당히 줄일 수 있으니 참고해 주세요. 아크릴 계열 수성 도료는 화방 등에서 쉽게 구할 수 있고 색상도 다양한 편인데요. 유기용제를 사용하지 않아 친환경적이며 무엇보다 건조 속도가 빨라 신속한 작업이 가능합니다. 뿐만 아니라 완전히 건조시킨 후에는 유기 용제에도 반응하지 않는 강한 피막을 형성하여 소형 또는 간단한 도색 작업에 아주 유용합니다. 

▲ 아크릴용 수성 유광 바니쉬

도색이 완료되면 출력물을 완전히 건조시킨 후 완성된 표면의 보호와 변색 방지를 위하여 마감제를 도포해야 하는데 아크릴 계열 도료라면 수성 바니쉬(Varnish)를 완성된 도색면 위에 도포해 줍니다. 페인트 투명 코팅제인 바니쉬는 대형 화방이나 문구점, 또는 인터넷 등에서 쉽게 구할 수 있고 수성, 유성 및 무광, 유광 타입 중에 원하는 것을 고르면 됩니다. 

▲ 유광 바니쉬로 마감된 표면

무광 바니쉬는 도색면의 광을 없애주는 역할을, 유광 바니쉬는 도색면의 광택을 한층 높여주는 역할을 합니다. 따라서 출력물을 무광으로 제작할 때는 무광 타입의 바니쉬를 선택하면 되는데요. 만일 유기용제를 사용하는 락카, 애나멜과 같은 유성 도료를 이용했다면 캔 스프레이 타입의 마감제를 사용하면 좋습니다.

 

▲ (좌) 에어 브러쉬 / (우) 캔 스프레이 타입 도료 

넓은 면적으로 빠르고 고르게 도색할 수 있는 에어 브러쉬와 캔 스프레이

그 다음 에어 브러쉬, 캔 스프레이 도색법도 살펴보겠습니다. 색감 작업이 중요한 미술 분야나 코스메틱 분야에서 사용하는 에어 브러쉬를 활용하거나 캔 스프레이 형식의 도료를 사용하는 방법입니다. 

에어 브러쉬와 캔 스프레이를 활용하면 붓도색에서 필연적으로 발생하는 붓자국이 발생하지 않고 보다 고르게 도색할 수 있다는 장점이 있습니다. 그리고 넓은 면적을 빠른 시간 내에 도색할 수 있고 유성 계열인 락카를 사용하면 빠른 시간 내에 건조도 가능해 매우 효율적이죠.  또한 붓도색으로는 한계가 있는 블렌딩(Blending) 효과(도색과 도색 간 경계가 서로 번져 보이게 하는 효과)도 얻을 수 있습니다. 

▲ 도색 흘러내림 모습

다만 에어 브러쉬와 캔 스프레이는 분사 노즐과 출력물 간에 적정 거리를 유지하고 분사하는 것이 매우 중요합니다. 너무 가까이 접근하여 분사하면 위의 사진처럼 도료가 출력물 표면에서 흘러내릴 수 있고 너무 멀리서 분사하면 반건조 현상으로 인해 먼지가 내려 앉거나 도색면이 울퉁불퉁하게 되므로 10-25cm 정도의 적정 거리를 유지하는 것이 좋습니다. 또한 비교적 넓은 면적에 적합하여 미세하고 좁은 영역에는 사용이 어렵고 색상이 한정되어 있어 다양한 컬러를 표현하기 어려운 단점이 있습니다. 

에어 브러쉬와 캔 스프레이는 공기 중에 도료를 분사하는 방식이기 때문에 붓도색과 비교하면 도료의 소모량이 많은 편인데요. 에어 브러쉬는 별도로 공기를 압축해야 되어 추가 장비인 컴프레셔가 필요하고 분사식이라 주변이 오염될 위험이 있어 별도의 도색 부스도 필요할 수 있습니다. 

에어 브러쉬 도료의 경우 일반 병에 든 도료를 사용해 서로 조합된 색상을 사용할 수 있지만 사용하는 도료의 희석 정도에 따라 브러쉬 노즐이 막히는 등 문제가 발생할 수 있습니다. 반면 캔 스프레이 도료는 별도의 장비 구매나 유지 보수 등이 필요 없어 간편하지만 색상이 한정되어 있고 비교적 용량이 적으며 도료 자체의 가격이 비싼 편입니다.

▲ 적정 간격을 유지하고 좌, 우로 이동하면서 분사

스프레이 방식의 도색은 특정 부분에만 너무 오래 분사하면 도료가 뭉쳐서 흘러내리기 때문에 브러쉬 또는 캔을 좌우 방향으로 이동하면서 분사하는 것이 좋습니다. 비가 오는 날엔 도색면에 습기가 서릴 수 있기 때문에 가급적 도색을 피해주세요. 

캔 스프레이 형태의 도료는 캔 안에 도료와 신나, 도료 분사를 위한 액화압축가스가 함께 섞여있어 사용 전 약 5분 정도 캔을 흔들어준 다음 사용하세요. 일반 철물점 등에서 구입이 가능한 공업용 락카는 도색 자체의 피막은 모형용에 비해 무척 강하면서 가격도 저렴한 편이지만 일부 출력물의 경우 표면이 녹거나 변형될 수 있어 권장하지 않습니다.

▲ 탑코트와 클리어 코트

붓도색과 마찬가지로 도색이 완료되면 도막 보호와 변색을 방지하기 위해 마감제를 바릅니다. 마감제는 탑코트, 클리어 코트 등이 있는데 각각 수성과 유성, 그리고 무광, 반광, 유광 타입이 있습니다. 마감제는 반드시 출력물의 도색 표면에 먼지 등의 이물질이 없는지 검사하고 말끔하게 세척한 다음 발라주세요. 그리고 도색에 사용된 도료가 수성이나 에나멜 계열이라면 반드시 수성 탑코트나 클리어코트를 사용해야 합니다. 

▲ 여러 가지 폭의 모형용 마스킹 테이프

▲ (좌) 마스킹 작업 예시 / (우) 도색 후 마스킹 테이프 제거

두 가지 이상의 색상을 분사하거나 경계면을 정확하게 구분해야 한다면 마스킹 테이프를 사용해 도색면을 구분해야 합니다. 한 가지 색상을 칠한 다음엔 완전히 건조시킨 다음 마스킹 테이프를 붙여야 하며 일반 테이프는 점성이 강한 편이라 테이프를 제거할 때 먼저 칠했던 곳의 색상이 떨어져나갈 수 있으니 마스킹 테이프를 활용하는 것이 안전합니다. 

 

▲ 도색 시 클립, 막대, 스폰지, 박스 이용

도색 시에는 출력물의 크기와 모양 등을 고려해 건조대를 이용하는 것이 편리합니다. 작은 부품은 클립과 막대를 이용해 부품의 끝부분을 스티로폼 등에 찔러 세워두면 되고 3D 모델링으로 간단한 건조용 지그(Jig)를 제작해 사용해도 좋습니다. 비교적 큰 부품이라면 조립식 앵글이나 별도의 테이블을 사용해 환기가 잘되고 햇볕이 내려쬐지 않는 곳에서 건조합니다. 

지금까지 3D프린팅 출력물에 멋스러움을 더하는 도색 작업에 대해 알려드렸습니다. 도색은 작업이 간단한 반면 색감을 불어 넣어 분위기를 전환하거나 고유의 캐릭터를 살리는 등 출력물의 품질을 좌우하는 요소가 아닐 수 없는데요. 평소 만드는 것을 좋아하는 분이라면3D프린터를 활용하여 출력부터 도색까지 멋진 작품 계획을 세워보는 건 어떨까요? 아래 게시물을 통해 신도리코 3D스퀘어에서 만든 다양한 3D프린팅 제작물도 참고해 보세요. 

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