□  GIST(지스트, 총장 문승현) 기계공학부 이용구 교수팀이 4D 프린팅의 창의재료로 사용되는 형상기억 소재의 실제 구동하는 힘을 시간에 따라 측정할 수 있는 측정 장비인“Hephaistus 1(헤파이스토스 1)”*을 개발했다고 밝혔다.

        * Hephaistus 1 : 소프트웨어의 데이터베이스를 구축하기 위하여 형상기억합금(SMA)*과 형상기억폴리머(SMP)**의 구동 데이터를 측정할 수 있는 측정 장비이다.

        * 형상기억합금(SMA) : 특정 온도 또는 자극이 주어졌을 때 가해진 일시적인 변형으로부터 처음 상태로 되돌아오는 합금을 말한다.

** 형상기억고분자(SMP) : 특정 온도 또는 자극이 주어졌을 때 가해진 일시적인 변형으로부터 처음 상태로 되돌아오는 고분자를 말한다.

 

□  최근 3D 프린팅의 한계를 극복할 신기술로 자가조립이 가능한 4D 프린팅 기술*이 주목을 받고 있다. 따라서 본 측정 장비를 통해 4D 프린팅에 사용되는 창의소재의 실제 구동 예측 연구에 탄력을 받을 것으로 예상된다.

* 4D 프린팅 기술 : 현재 정부가 미래 전략사업으로 육성하고 있는 분야로, 3D 프린팅에 4차원 개념인 ‘시간’을 적용하여 3D 프린팅 기술을 이용해 출력된 결과물이 외부 환경 요소에 의해 예측된 형태로 변화하는 것을 의미한다.

    ∘ “Hephaistus 1”은 기계공학 연구원과 산업 디자이너가 협업하여 외관에도 신경을 쓴 장비이다. 복잡한 구조와 딱딱한 색채를 가지고 있는 다른 측정 장비와 차별화되도록 디자인하였다. 트렌디하고 힘을 나타낼 수 있는 붉은 와인 색으로 채색하였고, 프레임을 부드러운 곡선 형태로 제작하였다. 또한 구동버튼을 하나로 단순화하여 전문가가 아닌 일반인도 본 측정 장비를 사용할 수 있도록 접근성을 높여 연구자 뿐 아니라 일반인도 쉽게 4D 프린팅 기술에 접근할 수 있을 것으로 기대된다.

   ∘ “Hephaistus 1”의 핵심 기술은 ‘형상기억 소재가 실제 구동할 때 발생하는 힘을 실시간으로 측정’하는 것이다. 이용구 교수팀이 개발한 이 측정 장비는 형상기억합금(SMA)으로 만든 스프링이 전기에 의해 수축할 때 발생하는 실제 구동 힘이나, 형상기억폴리머(SMP)로 만든 모델이 본 형상으로 되돌아갈 때 발생하는 복원력을 시간에 따라 측정할 수 있다. 이 측정된 데이터는 4D 프린팅 모델이 변화하는 형상을 미리 예측하는 시뮬레이터의 데이터 베이스로서 사용된다.

  ∘ “Hephaistus 1”는 형상기억합금(SMA) 스프링의 힘 뿐만 아니라 형상기억폴리머(SMP)의 복원력을 측정할 수 있어 하나의 장비로 두 가지의 창의소재를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 또한 측정 시 발생하는 진동을 최대한으로 줄일 수 있도록 설계되어 구동 시 발생하는 미세한 힘의 변화도 측정할 수 있다.

□ 이용구 교수는“개발한 4D 프린팅 창의소재의 구동 힘을 측정할 수 있는 측정 장비와 측정 방식을 이용하여 실제 4D 프린팅 모델의 형상 변형을 모사하는 데이터 구축이 가능하다며, 4D 프린팅 및 소재를 연구하는 다른 연구자들이 다양한 조건에서 형상기억합금(SMA) 및 형상기억폴리머(SMP)의 구동 힘을 측정해 거대한 데이터 베이스를 구축할 수 있도록 본 측정 방식을 표준화할 계획”이라고 밝혔다.

□ 한편 이용구 교수팀은 미래창조과학부와 정보통신기술진흥센터가 추진하는 4D 프린팅 시뮬레이터 기술 개발 사업자로 선정되어 4D 프린팅과 관련된 연구를 진행하고 있다. 이에 관련하여“SMA 4D 프린팅을 위한 형상변형 예측 시뮬레이터”라는 소프트웨어를 제작하여 한국소프트웨어산업협회가 주관하는 글로벌 SW공모대전에서 미래창조과학부 장관상을 수상한 바가 있다. <끝>