4D 프린터’ 시대가 오고 있다 '터미네이터'처럼 형상 변화 가능 > 자유 게시판

한국과학기술정보연구원(KISTI)은 지난해 말 발표한 10대 미래 유망기술 안에 ‘4D 프린팅’을 포함시킨 바 있다. 미국 시장조사 기관 ‘마켓앤드마켓(MarketsandMarkets)’에서는 더 상세한 보고서를 내놓고 있다.

최근 발표한 2019~2025년 시장 예측 보고서에서 4D 프린터 시장 규모가 2019년 6300만 달러에서 2025년 5억5560만 달러로 약 9배 커질 것으로 예상했다. ‘4D 프린터’ 시장이 태동하고 있음을 말해주고 있는 수치다.

보고서에 따르면 ‘4D 프린터’가 커버할 수 있는 영역이 매우 다양하다. 항공우주, 자동차, 의류, 건설, 국방, 헬스케어, 공공 기술에 이르기까지 광범위한 분야에서 이 기술이 적용될 수 있을 것으로 전망하고 있다.

탄소섬유 등에서 스마트 신소재 개발 중

3D프린팅 전문 매체 ’3D프린트닷컴(3dprint.com)’은 20일 보도를 통해 특히 국방 분야에서 ‘4D 프린터’의 활약이 기대된다고 전했다. 시장예측 전문가들은 2019년 전체 시장의 약 55%를 군수 시장에서 담당할 것으로 예상했다.


’4D 프린팅’ 기술이 소개된 지 불과 2년여 만에 기술 상용화가 이루어지고 있다. 사진은 2013년 4월 TED 강연을 통해 ’4D 프린팅’을 소개하고 있는 MIT 자가조립연구소 스카일러 티비츠 교수. ⓒhttp://www.ted.com/
‘4D 프린터’ 보급으로 신소재 시장도 활기를 띨 것으로 보인다. 특히 프로그래밍이 가능한 탄소섬유, 목재, 섬유 등은 새로운 시장을 형성하면서 미래 신소재 시장에 돌풍을 몰고 올 수 있을 것으로 예상했다.

’3D프린트닷컴‘에 따르면 현재 ’4D 프린터‘ 시장에 진출하고 있는 업체는 3D 프린터 세계 1위 업체인 스트라타시스(Stratasys)를 비롯 3D 시스템즈(3D Systems), 오토 데스크(Autodesk), 엑스원(Exone), 휴렛팩커드, 오가노보(Organovo) 등인 것으로 알려지고 있다.

‘3D 프린터’ 시장이 성숙하기도 전에 갓 태어난 ‘4D 프린터’ 기술이 기존 ‘3D 프린터’ 시장에 도전장을 내밀고 있는 양상이다. 세상에 ‘4D 프린터’ 이야기가 전해진 것은 불과 2년 3개월 전이다.

2013년 4월 미국 MIT 자가조립연구소 스카일러 티비츠((Skylar Tibbits) 교수는 ‘4D 프린팅의 출현(The emergence of 4D printing)’이라는 제목의 TED 강연을 통해 ‘4D 프린팅’ 기술의 존재를 세상에 알렸다.

이 영상은 누적 조회수 약 200만 회를 기록할 정도로 큰 인기를 끌었는데 영상 안에서는 1차원의 선들이 3차원 정육면체로 변화하는 과정을 보여주고 있었다. 기술의 핵심은 형상기억합금과 같은 신소재를 3D 프린터로 출력하는 것이다.

미 국방부 노스웨스턴대에 8500만 달러 지원

출력된 물체는 시간 또는 주변 환경이 변하면 다른 모양으로 변신한다. 이 기술에 4D란 이름이 붙은 것도 기존의 3차원 입체(3D)에 시간이라는 1차원(1D)이 추가됐기 때문이다. 어떤 조건에서 어떤 모양으로 변모할지 그 재료 안에 프로그램이 입력돼 있다.

영화 ‘터미네이터 2′에 나오는 액체 금속 터미네이터같이 원하는 대로 그 모습을 변할 수 있는 것을 말한다. 실제로 ‘4D 프린터’로 찍어낸 물체는 인간의 개입 없이 열이나 진동, 중력, 공기 등 다양한 환경이나 에너지원에 자극 받아 변화하는 것이 가능하다.

시장조사기관 ‘마켓앤드마켓’에서는 현재 대학들을 통해 ‘4D 프린팅’ 연구가 진행되고 있다고 전했다. 미국 노스웨스턴대 부설 국제 나노기술 연구소에서는 이 연구를 위해 미 국방부로부터 8500만 달러의 R&D자금을 지원받았다.

이 프로젝트는 미 국방부에서 진행하고 있는 MURI (Multidisciplinary University Research Initiative) 프로젝트의 한 부분이다. 호주 울런공대 ACE 센터에서도 ‘4D 프린팅’ 연구가 진행되고 있다.

그동안 의료 분야에서 나노 로봇을 개발해온 ACE(호조연구위원회 우수센터)에서는 인체 내부 상황에서 작동할 수 있는 밸브를 개발 중이다. 이른바 4차원 인쇄술을 말한다. 주변 액체 온도 변화에 따라 자유자재로 작동이 가능한 밸브를 말한다.

이 연구를 리드하고 있는 울런공대의 마크 인헷 판후이스(Marc in het Panhuis) 교수는 다른 밸브들과는 달리 이 밸브는 3D 프린터에서 제작한 후 특별한 조립 과정 없이 즉시 투입이 가능하다고 설명하고 있다.

최근 들어서는 독일의 글로벌 화학기업인 BASF도 ‘4D 프린팅’ 기술 개발에 참여하고 있다. 바이오 프린팅 기술을 갖고 있는 프랑스의 스타트업 ‘Poietis’과 공동으로 화학적 방식으로 생산한 나노 신소재를 프린팅하는 방법을 찾고 있는데 세계적인 주목을 받고 있는 중이다.

R&D가 신속히 진행되고 있기 때문에 ‘4D 프린팅’ 실현에 대해 의문을 품고 있는 분위기도 팽배하다. 그러나 시장을 예측하고 있는 전문가들은 불과 4년 후인 2019년에 ‘4D 프린터’가 상용화돼 시장을 확대해 나갈 것으로 확신하고 있는 분위기다.

이강봉 객원편집위원다른 기사 보기aacc409@naver.com
저작권자 2015.07.21 ⓒ ScienceTimes
https://youtu.be/0gMCZFHv9v8

https://www.youtube.com/watch?v=0gMCZFHv9v8

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