UNIST, '퀀텀닷 3차원 구조물' 상온에서 쉽게 만드는 기술 개발

정임두 교수팀, 열처리 없는 3D프린팅 기술 개발
4중 위조 방지 정보 암호화 시스템에도 활용

정임두 교수(뒤)와 전홍령 연구원(앞줄 왼쪽), 박서빈 연구원

상온에서 3차원(3D) 퀀텀닷 구조물을 만들 수 있는 기술이 개발됐다.

UNIST(총장 이용훈)는 정임두 기계공학과 및 인공지능대학원 교수팀이 '원스톱 페로브스카이트 퀀텀닷(PQD) 적층 제조기술'을 개발했다고 30일 밝혔다. PQD로 상온에서 추가 열처리 없이 에펠탑 같은 복잡한 형상을 3D프린팅하는 기술이다.

퀀텀닷은 자체적으로 빛을 내는 수 나노미터 크기의 반도체 결정이다. 퀀텀닷으로 3D형상을 만들려면 장시간 열을 가해야 하고, 열에 취약한 탓에 특성이 저하될 수 밖에 없었다.

특히 PQD는 발광 효율이 좋고 색상 가변성도 갖추고 있어 다양한 3D프린팅 구조물에 적용하는 연구가 이어졌다.

하지만 프린팅을 위한 긴 열처리 과정에서 특성이 저하되거나 형상이 변형되는 한계성도 나타났다.

정 교수팀은 PQD에 하이드록시프로필 셀룰로스(HPC) 폴리머와 휘발성 용매를 넣어 상온에서 퀀텀닷-폴리머 소재를 적층해 구조물을 만들 수 있는 기술을 개발했다. HPC 폴리머로 추가 열처리 없이 상온에서 프린팅 소재를 안정적으로 압출하고, 휘발성 용매 다이클로로메테인(DCM)으로 용매를 잘 증발시켜 소재가 뭉치지 않고 증착할 수 있도록 유도했다.

이어 HPC 양, 노즐 속도, 소재 압축 압력 등 3D프린팅에 영향을 주는 변수를 최적화해 에펠탑, 피라미드 등 복잡한 구조물을 3D프린팅으로 제작하는 데 성공했다.

특정 파장에 발광하는 PQD 특성과 3D프린팅으로 만들 수 있는 기하학적 형상을 응용해 4중 위조 방지 및 정보 암호화 시스템도 구현했다.

정임두 교수는 “퀀텀닷 3D프린팅 공정을 열처리나 광경화처리 없이 단순화해 상온에서도 안정적으로 프린팅이 가능하다”며 “위조 방지나 정보 암호화 뿐만 아니라 퀀텀닷 기반 광전자 및 에너지 응용 분야 확장에 기여할 것”이라고 말했다.

이 연구 성과는 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈' 3월 온라인에 게재됐다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com