[한국기술뉴스] 조선대학교 기계공학과 오동욱 교수 연구팀은 복합소재 재료의 강도를 향상시키는 3D프린터 출력장치를 개발했다. 개발된 기술은 조선대학교 산학협력단을 통해 2020년 10월 23일 특허를 출원(출원번호 제1020200138597호)했다. 특허 명칭은 '첨가제 정렬 제어를 위한 복합소재 출력장치’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 누리호의 2차 발사를 성공적으로 마쳤으며, 뒤따라 다누리호가 발사되어 국내 항공우주 기술에 대한 전국민적 관심이 집중되고 있습니다. 누리호나 다누리호와 같은 우주비행선은 가볍고 내구성이 강하게 제작하기 위해 복합소재를 사용해 제작하고 있습니다. 복합소재란 소재의 단점을 보완하고 더욱 우수한 물성을 지니기 위해 두 가지 이상의 물질을 혼합한 소재입니다. 복합소재는 우주선이나 비행기뿐 아니라 전자제품이나 스포츠용품 등 다양한 곳에 활용되고 있습니다. 최근에는 3D 프린팅 기술이 발달되어 3D 프린터를 이용해 복합소재를 제작하는 기술이 개발되었습니다. 하지만, 3D 프린터를 이용해 복합소재를 제작할 때 복합소재 내 첨가제가 적층 방향에 수직으로 정렬되는 문제가 발생했습니다. 한 방향으로 정렬된 첨가제로 인해 이방성을 지녀 방향에 따라 물성이 달라져 사용에 어려움을 겪고 있습니다.

조선대학교 오동욱 교수 연구팀은 출력부의 구조를 변경해 첨가제의 정렬 방향을 조절하는 기술을 개발했습니다.

기존에 사용하던 3D 프린터의 출력부는 주삿바늘과 같이 일자로 곧게 뻗은 모양입니다. 그로인해 출력도중 첨가제의 방향이 동일하게 정렬되며, 적층면과 수직하게 출력돼 적층면에 대한 물성이 낮아집니다.

연구팀은 출력부의 내부 단면에 변화를 주어 첨가제가 출력되며 회전할 수 있도록 제작하였습니다. 내부 구조에 따라 출력되는 속도가 달라졌으며, 출력된 첨가제의 방향이 변화했습니다.

본 방법을 활용할 경우 첨가제가 적층 구조와 동일한 방향으로 정렬되도록 출력할 수 있습니다. 이를 통해 3D 프린터를 이용한 복합소재의 제작 중에 발생하는 물성 하락 문제를 개선할 수 있어, 우수한 품질의 복합소재를 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.