4D프린팅의 미래 전망

함성일 광주과기원 교수

4D프린팅 기술은 나노 테크놀로지를 나노가 아닌 일상 세계의 물체에 적용한 것이다. 4D프린팅이란 이름이 붙은 것은 기존 3D프린팅 기술에 4차원 개념을 적용, 시간의 변화에 따라 스스로 모양을 바꾸는 물질을 만들었기 때문이다. 4D프린팅을 현실화시킬 수 있는 접근 방식으로는 키네틱(Kinetic) 구조체의 형상 변화, 형상기억고분자(SMP) 등이 있는데, 미국의 메사추세츠공과대학(MIT), 조지아공과대학 등 유수의 대학에서 논의되고 있다. MIT 연구진은 비닐 카프로락탐, 폴리에틸렌, 에폭시 등으로 구성된 ‘수화팽창 물질’을 개발해 소형 조형물 등에 적용했으며, 조지아공과대학 연구진은 스트라타시스의 VeroWhite, Tangoblack 등 디지털 재료를 활용해 ‘순차적 자가 굽힘 구조’를 내놓았다.

최근 시장에서는 4D프린팅 활용할 수 있는 구체적인 방법에 대한 아이디어도 속속 도출되고 있다. 가장 현실성이 높은 기술로 제시된 것은 4D프린팅 기술을 활용해 제품을 운송 비용이 최소화하도록 작게 제작해 소비자에게 배송ㆍ공급한 뒤, 간단한 가공 과정을 통해 다시 크게 해 일정 부피의 최종 제품을 만날 수 있는 시스템이다. 4D프린팅 기술이 시장에서 제품화 될 경우 제품의 운송 및 보관 공간 감소로 인한 비용 감소가 있을 것으로 기대된다. 또 4D의 자가 조립기능을 활용해 작은 인공뼈를 만들어 몸 안에 넣으면 원하는 부위에 가서 원하는 크기로 접합하는 것등이 가능하다. 자가 해체 기능을 통해 스스로 분리되도록 할 수 있어 공정 비용을 줄임으로써 곧장 가격 경쟁력 강화로 이어질 것으로 전망된다. 

정리=신동윤 기자/realbighead@heraldcorp.com