3D프린터의 등장. 이제는 4D프린터까지?

3D프린터의 등장. 이제는 4D프린터까지?

 · 3D, 4D 프린터의 등장

미국 발명가 찰스 헐은 1984년에 최초로 3D 프린터기를 발명하였다. 찰스 헐은 3D 시스템즈라는 회사를 설립하였는데, 최초의 3D 프린터기는 엑체 플라스틱을 굳혀 입체물품을 만드는 방식이었다. 그 당시 3D프린터기는 상품을 내놓기 전 시제품을 만드는 데 사용되었다. 그러나 최근 몇 년 동안은 본격적으로 보급되고 있으며 여러 방면으로 상용화 되어가고 있다. 

↑찰스 헐

4D 프린터기는 미국 MIT 자가 조립 연구소의 스카일러 티빗츠 교수가 2013년 처음 이 세상에 알리게 되었다. 4D프린팅 된 물체는 환경의 변화에 따라 스스로 변형된다. 3D 프린팅보다 한 단계 더 업그레이드 된 기술이다.

↑스카일러 티비츠 교수

· 3D프린팅의 종류

3D 프린팅은 적층형과 절삭형으로 나뉘는데, 절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯 깎아내 입체 형상을 인쇄하는 방식이며, 적층형은 파우더(석고·나일론 등의 가루), 플라스틱 가루·액체·실을 0.01mm에서 0.08mm의 층으로 겹겹이 쌓아올리는 방식이다. 절삭형 방식은 적층형 방식보다 완성품이 더 정밀하다는 장점이 있지만, 안쪽이 파인 모양은 제작하기 어렵고, 한 덩어리에서 물건 한 덩어리가 나오기 때문에 채색 작업을 따로 해야 하며, 버려지는 재료가 있다는 단점이 있다. 적층형 방식은 아무리 얇은 층으로 쌓아 올린다 해도 현미경으로 보면 매끄럽지 않고 울퉁불퉁 하지만, 모양이 복잡하고 알록달록한 물체를 만드는 것에서는 절삭형 방식보다 유리하다.

↑적층형 방식                               ↑절삭형 방식

· 3D프린팅의 재료

3D프린터기의 주재료는 플라스틱이었다. 그러나 3D 프린터가 상용화 되면서 여려 부야에 쓰이게 되자 3D프린터의 재료도 다양해 졌다. 나일론, 금속, 세라믹부터 해서 초콜릿 등 음식 재료도 사용한다.

↑초콜릿을 재료로 해서 만들어짐

· 3D프린팅과 4D프린팅의 다른 점

3D 프린터는 앞과 뒤를 나타내는 X축, 좌우를 나타내는 Y축, 높이나 깊이를 나타내는 Z축을 생성하여 공간에 사물을 인쇄하는 방식이다. 3D프린터로 물체를 출력해 내면 그 물체는 그 모습 그대로 유지된다. 

그러나 4D 프린팅은 물체를 출력해 낸 뒤 햇빛, 물, 온도 등의 환경의 변화에 따라 특정한 모양으로 변형된다. 4D 프린팅 기술에는 150℃의 고온에서, 90℃의 물에서 반응하여 정육면체 전개도가 정육면체로 변하는 기술이 있는데, 전개도 판의 앞면과 뒷면을 구성하고 있는 재료가 다르기 때문이다. 또, 자외선에 반응하여 붉은 색으로 변하는 기술이 있다.

↑전                                         ↑후

· 3D프린팅과 4D프린팅의 활용

3D프린터는 상품을 내놓기 전 시제품을 만들기 위해 사용되었었다. 하지만 현재 3D 프린터기는 의료, 식품, 의류 등 여러 방면에서 상용화 되고 있다. 3D 프린터기로 치아, 인공 장기, 심지어 혈관까지 3D 프린터로 출력 할 수 있다고 한다. 실제로 한국인 과학자가 포한된 미국 연구진이 쥐에게 3D 프린터로 인쇄한 귀를 이식시키는데 성공하였다고 한다.

↑인공 귀

또, 초콜릿을 3D 프린터로 여러 가지 원하는 모양으로 출력 할 수 있고, 조금 모양이 엉성하기는 하지만 우주인들을 위하여 3D프린터기로 피자를 만드는 기술도 개발되었다고 한다.

현재 3D 프린터로 부품을 출력해 조립하거나, 그 자체를 출력해낸 자전거, 오토바이, 집, 자동차 등도 있다고 한다. 현제는 3D 프린터가 크게 대중화 되지는 않았지만 가까운 미래에는 우리가 사용하는 대부분의 것들을 3D, 4D 프린팅 할 것이라는 생각이 든다.

3D 프린터를 이용하면 자신의 발에 꼭 맞는 맞춤 신발을 제작할 수 있고, 체형에 맞게 형태를 바꾸는 4D 프린팅 드레스도 만들어냈다.

4D프린팅 드레스→

4D 프린팅은 프린터기보다 큰 물체도 출력할 수 있기 때문에 이제는 4D 프린터의 활용도가 더욱더 높아질 것이다.

느낀점

작년 2월 국립중앙 과학관에서 3D 프린팅 수업을 들었었다. 그때는 수업 몇 번 들은 것이라 자세히 배우지는 못하였었다. 그래서 이번 기회에 3D 프린팅에 대하여 더욱 자세히 알아보아야 겠다는 생각이 들었다. 그런데, 3D 프린팅에 대하여 알아보다 보니 3D 프린팅보다 한 단계 더 높은 단계인 4D 프린팅에 대해 알게 되었다. 3D 프린팅은 출력되어 나오면 그냥 그대로 모습이 변하지 않는데, 4D 프린팅은 출력 뒤 환경의  변화에 따라 물체가 스스로 변형된다는 것이 내 흥미를 끌었다. 이번 미션을 하며 3D, 4D 프린팅에 대하여 보다 더 자세하게 알 수 있어서 좋았다.

출처

https://www.etri.re.kr/kor/bbs/view.etri?b_board_id=ETRI06&b_idx=16082

https://www.etri.re.kr/kor/bbs/view.etri?b_board_id=ETRI06&b_idx=16166

http://100.daum.net/encyclopedia/view/125XX52900035#31122669

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1978613&contentsParamInfo=isList%3Dtrue%26navCategoryId%3D32374&cid=40942&categoryId=32374

http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=20&contents_id=7248

http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=20&contents_id=82970

http://100.daum.net/encyclopedia/view/47XXXXXXd241

http://science.ytn.co.kr/search/search.php?callSite=2&sort=date&q=3D%25ED%2594%2584%25EB%25A6%25B0%25ED%2584%25B0&se_date=0&ds=&de=&target=0&mtarget=0&x=0&y=0#type=2&page=1

http://jobcoding.net/feed/view?feedIdx=46319

http://www.techm.kr/bbs/board.php?bo_table=article&wr_id=874

http://m.blog.daum.net/_blog/_m/articleView.do?blogid=0HWCL&articleno=1124731

 2016년 5월 29일 일요일

세종 종촌초등학교 6학년 김도연 기자