광학현미경으로 자가치유 성능을 확인하고 있는 화학연 연구팀의 모습 (왼쪽부터 안도원 선임연구원, 신상빈 학생연구원(왼쪽부터) /사진=한국화학연구원
한국화학연구원(화학연)은 이원주 정밀·바이오화학연구본부 책임연구원이 이끄는 연구팀이 서울대·부산대 연구팀과 공동으로 기존 기술보다 빠르고 정확하게 제품을 출력할 수 있는 가시광선 활용 다기능성 3D 프린팅 소재를 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'에 지난 5월 표지 논문으로 실렸다.
3D 프린팅의 주요 원료는 '소재'와 '광원'이다. 소재는 일반 프린터의 잉크처럼 출력물을 만들어내는 재료를 뜻한다. 소재는 각종 환경적 요인으로 인해 제품에 발생한 균열을 자율적으로 수리할 수 있는 '자가 치유 기능'을 갖춰야 한다. 광원은 결과물을 출력하는 데 활용하는 빛이다. 일반적으로 300~400나노미터(nm) 범위의 강한 자외선을 광원으로 활용한다. 하지만 자외선을 활용하면 공정 단계에서 출력물의 정밀성이나 출력 속도가 떨어진다는 한계가 있었다.
동시에 기존에 알려진 빛 반응 물질의 구조를 변경한 새로운 광반응성 유기화합물 소재도 개발했다. 연구팀 실험 결과, 이 소재는 10분 이내에 손상된 표면을 복구하는 자가 치유 성능을 보였다. 기존 3D 프린팅 소재 대비 2배 빠른 수준이다. 또 일정한 조건 하에서는 빛을 받은 부위만 분해되는 기능도 갖췄다.
연구팀은 "이번 소재는 많은 분야에서 활용될 수 있을 것"이라며 "앞으로는 실질적인 응용 분야를 정해, 수요 기업과 협업 연구를 진행하는 등 맞춤형 심화 연구를 진행할 계획"이라고 밝혔다.
이 시각 인기 뉴스
이영국 화학연 원장은 "이번 기술 개발을 계기로 후속 연구와 소재 분야 기업과의 적극적인 협업을 통해 한국이 글로벌 기능성 3D 프린팅 시장에서 핵심기술을 선점할 수 있기를 기대한다"고 전했다.
이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 신진연구자 지원사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 선도연구센터 지원사업(전자전달 연구센터)의 지원을 받아 수행됐다.