3D, 4D 프린팅이란?

3D, 4D 프린팅이란?

 3D 프린터는 1984년에 발명되었다. 그 당시 시제품을 만드는 데 사용했던 3D프린터는 최근 주목을 받고 있다. 3D프린터는 어떻게 발명되었고, 원리는 무엇이며 재료는 무엇인지. 또, 3D프린팅 기술의 활용과  3D프린팅 기술의 다음 기술인 4D 프린팅 기술에 대하여 알아보자.

먼저 3D프린터기란 입력한 도면을 바탕으로 3차원의 입체 물품을 만들어내는 기계를 말한다.

 3D프린터는 1984년 미국의 발명가 찰스 헐에 의하여 발명되었다. 찰스 헐은 3D 시스템즈를 설립하였다. 액체 플라스틱을 굳혀 입체물품을 만드는 방식이었던 최초의 3D프린터는 시제품을 만드는 데 사용되었지만 현재는 본격적으로 보급되고 여러 방면으로 상용화 중이다.

찰스 헐↑

 3D 프린팅 기술의 원리는 크게 두 가지로 나뉜다. 파우더(석고·나일론 등의 가루), 플라스틱 가루·액체·실을 0.01mm에서 0.08mm의 층으로 겹겹이 쌓아올리는 방식인 적층형 방식, 큰 덩어리를 깎아 조각하는 방식인 절삭형 방식이 있다. 두 방식은 장단점이 반대이다. 먼저 적층형 방식은 얇은 층을 쌓아올리는 방식이기 때문에 현미경으로 보면 겉이 울퉁불퉁한 반면 절삭형 방식은 큰 덩어리를 깎아내기 때문에 적층형 방식보다 완성품이 더 정밀하다. 절삭형 방식은 한 덩어리를 깎아 물건을 만들기 때문에 채색 작업을 해야 하고, 안쪽이파인 물건은 만들기 어려우며, 버려지는 재료가 있지만 적층형 방식은모양이 복잡하고, 알록달록한 물체를 만들 때는 더 유리하고, 버려지는 재료도 없다.

적층형↑                                 절삭형↑

 과거의 3D프린터의 주재료는 플라스틱이었지만, 이제는 3D프린터기가 널리 보급되어 여러 분야에 쓰이게 되었다. 그래서 재료도 초콜릿 등의 음식재료, 나일론, 금속, 세라믹 등으로 다양해졌다.

초콜릿을 재료로 사용↑

 앞서 설명한 3D프린팅 기술의 다음 단계는 4D 프린팅 기술이다. 4D프린팅 기술은 스카일러 티빗츠 교수가 2013년 이세상에 처음 알렸는데,출력해 낸 물체의 모습이 그대로 유지되는 3D프린팅 기술과는 다르게 물체가 출력된 뒤 환경의 변화에 따라 특정한 모양으로 변한다는 특징이 있다. 4D 프린터의 기술에는 첫 번째로 150℃의 고온이나, 90℃의 물에 반응하여 정육면체 전개도가 정육면체로 변하는 기술이 있고, 두 번째로 자외선에 반응해 물체가 붉은 색으로 변하는 기술이 있다. 첫 번째 기술의 원리는 전개도판의 앞면과 뒷면을 구성하는 재료가 다르다는 데 있다.

스카일러 티빗츠↑

 현재 3D,4D 프린팅 기술은 어디에 쓰이고 있을까? 먼저 의료부분이다. 3D 프린터로는 치아, 인공 장기, 혈관 등을 출력할 수 있고, 실제로도 한국 과학자가 포함된 미국연구진은 3D프린터로 출력한 귀를 쥐에게 이식하는데 성공하였다.

그 다음으로는 음식 부분이 있는데, 3D프린터기로 자신이 원하는 모양의 초콜릿을 출력할 수 있으며, 빵, 과자, 사탕, 모양이 조금 엉성하지만 우주인을 위한 피자 등도 출력할 수 있는 기술도 개발되었다.

이번에는 의류부분이다. 먼저 신발이 있는데, 3D 프린터를 이용하면 자신의 발에 꼭 맞는 맞춤 신발을 출력할 수 있다. 또, 4D프린팅으로 드레스를 출력하였는데, 그 드레스는 입는 사람의 체형에 맞게 형태를 바꾸는 특이한 드레스다.

4D프린팅 드레스1↑

4D프린팅 드레스2↑

현재는 3D프린터를 이용해 통으로 또는 부품을 출력해 조립하여 자전거, 오토바이, 집, 자동차등을 만들기도 하는데, 나중에 4D 프린팅 기술이 발달하게 된다면 아주 큰 집도 부품을 출력해 조립하지 않고, 통으로 출력해 낼 수 있을 것이다.

 최근 들어 주목받고 있는 3D프린팅 기술. 그리고 새로운 기술인 4D 프린팅 기술. 현재는 아직 부족한 점이 많지만, 앞으로 점점 발전하여 우리가 살아가야 할 시대에는 우리의 일상생활에서 아주 익숙하게 사용될 것이다.

느낀점

내가 5월 개인미션(내가 좋아하는 IT기술)에서 3D,4D 프린팅을 주제로 했었다. 그래서 그때 모아놓았던 자료를 바탕으로 기사를 썼기 때문에 기사쓰기가 조금 더 수월하기도 했고, 비슷한 내용을 어떻게 다른 느낌으로 풀어나가야 할까도 고민되었다. 작년에 3D프린팅 수업을 들었던 것이 3D프린팅에 대한 관심을 주었고, 4D 프린팅은 나에게 더욱 호기심을 유발했다. 이번 계기로 3D 프린팅에 대해 기사를 쓰면서 내 머릿속에 더 잘 입력된 것 같고, 더욱 알아보고 싶게도 하였다. 그리고 3기 윤다예 기자님께서 서론, 본론, 결론을 나누어 쓰라고 조언해 주신 것도 감사하고 도움이 되었다. 기사 끝났다고 땡 하지 않고 앞으로도 3D프린팅 기술을 기억할 것이다.

 

 

 

 

출처

 

http://3dprintingindustry.com/news/3d-printing-stories-2014-38617/

https://fuel4fashion.wordpress.com/tag/fashion-innovation/

http://shapeways.tumblr.com/page/5

https://www.bodylabs.com/blog/

http://home.askwhy.co.kr/?c=scientific-common_complete&token=ca0447af1761ac2f4b20cc850ab5adf8&pname=scientific_com

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1978613&cid=40942&categoryId=32374

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

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

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2016년 7월 30일 토요일 

세종종촌초등학교 6학년 김도연 기자