3D 프린팅 "100배 더 정밀하고 5배 더 빠르게"

화학연 연구팀, 가시광선 반응 소재 개발

(지디넷코리아=박희범 기자)100배 더 정밀하고 5배 더 빠르게 출력되는.가시광선 반응 3D 프린팅 소재가 개발됐다. 상용화를 위해선 경제성 및 추가 공정 개선이 다소 필요하다는 것이 연구진 설명이다.

한국화학연구원(원장 이영국)은 정밀바이오화학연구본부 이원주·유영창·안도원 박사 연구팀이 서울대학교와 부산대학교 공동으로 정밀도와 출력 속도 향상과 자가치유 기능까지 확보한 새로운 3D 프린팅 소재를 개발했다고 10일 밝혔다.

안도원 선임 연구원은 "기존 3D 프린팅에 많이 쓰는 아크릴 소재 90%에 가시광선에 반응하는 촉매 및 기능성 유기화합물 10% 정도를 합성하는 방법으로 신소재를 개발했다"고 말했다.

새로운 3D프린팅 소재를 개발한 화학연 연구팀.(왼쪽부터 안도원 선임연구원, 신상빈 학생연구원)(사진=KRICT)

안 연구원은 "향후 친환경 3D 프린팅 소재나 맞춤형 의료기기, 소프트 로봇 등 미래 전자 소재 개발에 활용될 수 있을 것"으로 기대했다.

3D 프린팅 기술은 최근 자가치유, 분해 성능 등 여러 기능을 가진 3D 프린팅 소재 개발을 추진 중이다. 미래 소재의 핵심 부품으로 유망하지만, 아직은 개발 초기 단계이다.

연구팀은 출력 성능 극대화하기 위해 자외선보다 긴 파장인 가시광선을 활용하는 ‘출력 소재’를 개발했다. 또 새로운 ‘기능성 소재’를 개발해 파장 중복 문제를 해결했다.

대부분의 3D 프린팅 소재는 405㎚ 영역대의 빛으로 결과물을 출력한다. 그러나 이 영역대는 빛의 영역대와 중복돼 출력 성능이 저하된다.

연구팀은 대안으로 가시광선 빛  620㎚ 영역대의 빛으로 출력할 수 있는 방법을 찾았다.

이렇게 제작한 3D 프린팅 소재는 기존의 소재와 비교해 100배의 정밀도와 5배의 출력속도 등 월등한 성능 차이를 보였다.

출력 속도는 22.5㎜/h, 패턴 정밀성은 20㎛ 수준을 나타냈다.

화학연이 개발한 3D프린팅 소재를 활용할 때의 빛 흡수 영역을 나타냈다.(그림=KRICT)

또 3D 프린팅 결과물에 자가치유 등의 기능을 구현하기 위해 기존 기술의 영역대인 405㎚ 보다 넓은 빛 파장인 405~450㎚ 영역대 즉, 가시광선에도 반응하는 새로운 광반응성 유기화합물 소재도 개발했다.

연구팀은 "10분 이내에 손상된 표면이 복구되는 자가 치유 성능을 보였다"며 "이는 기존 다기능성 3D 프린팅 소재 대비 2배 빠른 수준"이라고 설명했다.

연구팀은 현재 다기능성 3D 프린팅 제품 상용화를 목표로 이러한 다양한 기능을 발전시키는 후속 연구를 수행 중이다.

이번 연구결과는 소재 분야 세계적인 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈 (Advanced Materials, IF : 29.4)’ 5월호 표지 논문으로 선정됐다.

연구는 한국화학연구원 기본사업, 신진연구자 지원사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구자 지원사업, 선도연구센터 지원사업(SRC, 전자전달 연구센터)의 지원을 받아 수행됐다.

한국화학연구원 연구성과가 실린 어드밴스드 머터리얼즈 5월호 표지논문.(사진=KRICT)

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)