호주 퀸즐랜드대(University of Queensland) 연구팀이 모양이 변하는 액체 금속을 생산할 수 있는 4D 프린팅 기술을 개발했다고 테크엑스플로어가 11일 보도했다. 이 기술은 소프트 로봇 개발 및 제조에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

4D 프린팅은 3D 프린팅의 확장 개념으로, 열, 물 또는 빛 등 특정 자극에 노출되면 모양이 변하는 물질을 활용해 고체화한다.

퀸즐랜드 'AIBN(Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology)' 연구팀은 적외선 레이저로 다양한 기계 작업을 수행할 수 있도록 액체 금속 폴리머를 사용해 4D 구조를 프린팅하는 기술을 연구하고 있다.

연구팀은 이 기술이 견고하고 내구성이 뛰어난 4D 디자인을 만들 수 있다고 밝혔다. 자신의 무게의 5배에 달하는 물체를 구부리고, 잡고, 들어올리고, 방출할 수 있으며, 원래 프로그래밍돼 있는 모양으로 되돌릴 수 있다는 설명이다.

▲ 적외선에 반응하는 다양한 애플리케이션의 소프트 로봇을 만들 수 있다.

리원 장 박사는 “4D 프린팅은 전통적인 3D 프린팅 방식에 ‘시간’이라는 차원을 추가한다. 우리 방식은 전선이나 회로 없이도 시간이 지남에 따라 변화되는 스마트한 액체 금속을 생산할 수 있도록 해준다. 이 기술은 로봇 응용분야에서 새로운 시대를 열고, 적층 제조 분야의 게임 체인저가 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 전문 저널인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다.(논문 제목:3D-printed liquid metal polymer composites as NIR-responsive 4D printing soft robot)

연구팀은 이 논문에서 구 모양의 액체 금속 나노입자를 사용해 근적외선에 반응하는 프린팅 수지(resin)를 상세하게 설명했다. 레이저를 사용해 재료를 구부리고, 잡고, 물건을 방출하도록 유도할 수 있다는 것.

연구팀은 이 기술이 아직 초기 단계에 있지만, 자연스러운 동작과 상호작용을 모방하는 기술인 소프트 로봇공학의 설계에 사용할 수 있는 잠재력을 갖고 있다고 설명했다. 이 기술이 관상 동맥 스텐트, 인공 근육, 신체 내부의 모양을 조정하고 변화시키는 장치 등 다양한 애플리케이션에 활용될수 있을 것으로 보인다.