경북대 곽문규 교수팀, 마이크로급 3차원 미세구조 복제기술 개발

경북대 기계공학과 곽문규 교수. 경북대 제공

마이크로 로봇 등에 적용할 수 있는 '대면적 3차원 미세 구조'의 대량 복제기술이 개발돼 나노·마이크로 구조의 생산성에 대한 기술적 한계를 극복하게 됐다.

경북대 기계공학부 곽문규 교수와 이 학교 기계연구소 김민수 박사팀은 23일 대면적 3차원 미세 구조의 효율적인 복제 생산이 가능한 새로운 공정 기술을 개발했다고 밝혔다.

기존의 임프린트 미세구조 제작기술은 3차원 구조에는 적용할 수 없는 한계가 있었고, 3차원 구조를 제작할 수 있는 3D 프린터의 경우는 적층방식이나 직접 인쇄 방식의 생산 기법을 활용하기 때문에 미터급 대면적의 생산이나 빠른 속도의 구조 제작이 어려웠다.

그러나 연구팀이 개발한 제작기법은 임프린트 공정에서 소프트몰드로 쓰이는 초탄성 재료의 프와송 효과에 따른 변형을 예측해 3차원 미세 구조를 복제 생산하는 원리다. 프와송 효과는 어느 한 방향으로 물체를 변형(신장)시키면 그에 대한 일정 비율로 그 방향의 수직 방향 변형(수축)이 자연스럽게 발생하는 현상으로서 지구상에 존재하는 모든 물질이 갖는 특성이다.

기존 임프린트 기법을 3차원 미세 구조에도 적용할 수 있어 3차원 미세 구조의 생산 면적과 속도 등 생산성 측면에서 비약적인 향상이 가능한 장점이 있고, 생산 설비를 갖출때도 새로운 장비 없이기존 임프린트 장치로 3차원 미세 구조를 복제 생산할 수 있다. 따라서 초기비용 투자를 줄일 수 있다.

연구논문의 제1저자인 경북대 기계연구소 김민수 박사는 "매우 간단하고 빠른 공정으로 미세 구조를 생산할 수 있는 임프린트 기술과 자유롭게 3차원 구조물을 제작할 수 있는 3D 프린팅 기술의 장점을 동시에 갖는 생산 기술"이라고 설명했다. 곽문규 교수는 "기존 대면적 임프린트 생산 장비 기술과 접목해 기능성 소재의 대량 생산과 자동차, 항공기, 건축물 등의 대면적 활용에도 적용이 가능할 것"이라고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 스몰 스트럭처스(Small Structures, IF:15.9) 5월 7일 자에 발표됐다.

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대구CBS 이재기 기자 dlworll@daum.net

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