국내 연구진이 4D 프린팅 형상기억 소재의 구동력을 측정할 수 있는 장비를 개발했다.
이용구 광주과학기술원(GIST·총장 문승현) 기계공학부 교수팀은 4D 프린팅 창의 재료로 사용되는 형상기억합금(SMA)과 형상기업고분자(SMP) 두 소재의 실제 구동력을 측정할 수 있는 '헤파이스토스 1'을 개발했다고 2일 밝혔다.
4D 프린팅은 기존의 3D에 '시간'이라는 변수를 추가, 미리 설계된 시간이나 임의 환경 조건이 충족되면 스스로 모양을 변경시켜서 새로운 형태로 바뀌는 제품을 만드는 것을 말한다. 3D프린팅이 원하는 모양을 그대로 찍어 내는 반면에 4D프린팅은 시간이나 주변 환경에 따라 형태를 바꾸는 물건을 제작하는 기술로, 한국과학기술정보연구원이 2014년에 발표한 '10대 미래 유망기술'에 포함됐다.
이용구 교수팀이 개발한 헤파이스토스 1은 SMA로 만든 스프링이 전기에 의해 수축할 때 발생하는 실제 구동력이나 SMP로 만든 모델이 본래 형상으로 되돌아갈 때 복원력을 시간에 따라 측정할 수 있다.
측정 데이터는 4D 프린팅 모델이 변화하는 형상을 예측하는 시뮬레이터 데이터베이스(DB)로 활용한다. 4D 프린팅에 사용되는 창의 소재의 실제 구동 예측 연구에 사용할 수 있다.
연구팀은 측정 시 발생하는 진동을 최대한 줄일 수 있도록 설계, 미세한 힘의 변화를 측정할 수 있도록 했다. 구동 버튼 하나로 전문가가 아닌 일반인도 측정 장비를 간단하게 사용할 수 있다. 와인 색과 부드러운 곡선 프레임 형태로 디자인, 기존 장비와 차별화했다.
이 교수는 2016년 11월 'SMA 4D 프린팅을 위한 형상 변형 예측 시뮬레이터'라는 소프트웨어(SW)로 한국소프트웨어산업협회가 주관하는 글로벌 SW공모대전에서 미래창조과학부 장관상을 받은 바 있다. 미래부와 정보통신기술진흥센터가 추진하는 4D 프린팅 시뮬레이터 기술 개발 사업자로 선정돼 4D 프린팅을 연구해 왔다.
이 교수는 “기계공학 연구원과 산업 디자이너가 협업해 측정 장비를 제작하면 일반인도 쉽게 4D 프린팅 기술에 접근할 수 있을 것”이라면서 “앞으로 4D 프린팅 모델의 형상 변형을 모사하는 데이터를 구축하고 다양한 조건에서 SMA 및 SMP 구동력을 측정하는 방식을 표준화할 계획”이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
