도깨비방망이처럼? 한번에 끝내는 3D 프린팅 신기술

엑스선 단층 촬영 응용한 새 기술 선보여
층층이 쌓는 대신 레이저로 한번에 조형
속도 10배 빨라지고, 정밀도 4배 높아져
인공 장기 등 바이오프린팅 분야에 유망

엑스선 단층 촬영 방식을 응용한 3D 프린팅 기술로 만든 물체. EPFL 제공

현재의 3D 프린팅은 재료를 층층이 쌓아 만든다. 이는 별도의 금형을 만들지 않고도 원하는 제품을 만들 수 있는 장점이 있다. 기존 절삭 제조와 달리 쓰레기를 남기지도 않는다. 하지만 층층이 쌓다보니 시간이 많이 걸린다. 특히 액체 재료는 흐물거리는 성질 때문에 층층이 쌓는 데 기술적인 어려움이 많다.

최근 스위스 로잔연방공대(EPFL) 응용광학기기연구실(LAPD) 연구진이 이런 단점을 해소한 전혀 다른 방식의 3D 프린팅 기술을 개발했다. 최근 과학저널 <네이처 커뮤니케이션스>에 발표된 연구 결과에 따르면 이 기술은 재료를 녹여 층층이 쌓는 대신, 감광성 액체 수지를 원통에 넣고 회전시키면서 레이저로 굳히는 방식이다. 레이저 빔의 방향과 강도를 조절해 물체의 다양한 모양을 완성한다. 의료계에서 입체 모델링을 위해 쓰는 엑스선 단층 촬영 방식을 응용했다고 한다.

30초만에 수조 안에서 물체의 모양이 만들어졌다. 유튜브 갈무리

연구진은 이 기술이 대체용 인공 장기나 조직을 만드는 바이오프린팅 분야에 유망하다고 밝혔다. 지금처럼 층층이 쌓는 3D 프린팅 방식은 인공 장기나 조직 같은 부드러운 소재의 물체를 만드는 데는 적합하지 않다. 프린팅하는 동안 재료가 무너져 내릴 가능성이 크기 때문이다. 연구진이 이번에 찾아낸 방식은 모든 각도에서 빛을 재료에 쏘아 물체의 모양을 한꺼번에 만들어주기 때문에 그럴 염려가 없다. 밀폐된 용기 안에서 작업이 진행돼 외부 불순물에 오염될 걱정도 없다.

연구진은 이 기술을 이용해 30초 안에 2센티미터 크기의 물체를 만들었다. 기존 3D 프린팅 기술보다 10배나 빠른 속도라고 연구진은 설명했다. 정밀도도 매우 높아, 사람 머리카락 굵기인 80마이크로미터 수준의 미세가공이 가능하다고 연구진은 밝혔다. 이는 기존 3D 프린팅의 해상도 300마이크로미터보다 거의 4배나 되는 정밀도라고 한다. 연구진은 기술을 좀더 개발하면 1분 안에 15cm 크기의 물체까지 만들 수 있을 것으로 내다봤다. 이후의 연구 개발과 상품화 작업은 이 연구실 연구원들이 분사해 만든 기업(Readily3D)이 맡아 진행한다.

곽노필 선임기자 [e-mail], ▶곽노필의 미래창 바로가기