전기가 통하는 초미세 전자회로를 3차원으로 인쇄할 수 있는 획기적인 3D 프린팅 기술을  국내연구진이 개발해 업체에 기술 이전했다.

한국전기연구원(KERI 원장 박경엽)의 설승권 책임연구원팀(나노융합기술연구센터)은 최근 탄소나노튜브(CNT) 및 은(Ag) 나노입자를 이용한 ‘3D 프린팅용 나노 전자잉크’와 ‘잉크 기반 고정밀 3D 프린팅 기술’을 개발하는데 성공했다. 이 기술을 이용하면 전기가 통하는 수백 나노미터(nm, 1 nm=10억분의 1m) 크기의 스마트 기기용 전자회로를 인쇄할 수 있다.

상용화를 위한 전폭적 기술지원

이 기술은 그 동안 연구진이 독자적으로 개발해 온 메니스커스 기반의 3D 프린팅 기술을 발전시킨 세계 최고 수준의 기술이다. 연구진은 지난 8일 해당 기술을 관련 전문기업인 대건테크(대표 신기수)에 기술 이전했다. 전폭적인 기술지원을 통해 ‘전자소자를 인쇄할 수 있는 3D 프린터’의 상용화를 뒷받침할 예정이다.

3D프린팅용 잉크제조

이러한 3D 프린팅 기술의 실현을 위해서는 필요한 것이 프린팅 기술에 맞는 3D 프린팅용 잉크제조 기술이다. 현재 다양한 나노 소재의 전자잉크가 인쇄전자 산업에 적용되어 스마트폰, 디지털 카메라, DVD, LCD 등 디지털 가전은 물론 전자종이, 유연 물리화학센서 등과 같이 차세대 유연 전자소자를 제작하는데 폭넓게 활용되고 있지만, 2D 기반이라는 한계가 있다.

연구진은 우선 탄소나노튜브와 은 나노입자를 이용해 3D 프린팅용 나노 전자잉크 기술을 개발했다. 이어 다양한 형상의 기능성 3차원 인쇄를 할 수 있는 잉크 기반 3D 프린팅 기술을 개발했다. 잉크의 토출을 위해 잉크 방울을 형성하거나 또는 압력을 가해야 하는 기존의 프린팅 방식과 달리, 잉크의 표면 장력을 이용해 펜으로 글씨를 쓰는 것과 같은 새로운 방법(Fountain-Pen 3D Printing)으로 프린팅하는 기술이다. 이 기술은 다중 노즐을 적용해 생산성 향상과 함께 제작된 패턴의 해상도를 한층 높일 수 있다는 장점이 있다.

새로운 패러다임 제공

개발된 나노 전자잉크와 잉크 기반 3D 프린팅 기술은 기존의 거시적인 구조물을 제작하는 것에 그쳤던 3D 프린팅 기술의 한계를 넘어, 다양한 소재로 마이크로, 나노미터 수준의 기능성 3차원 미세구조물을 제작할 수 있다. 

이번 기술 개발로 3차원 패터닝을 위해 마땅한 기술이 없었던 인쇄전자 분야에 새로운 패러다임을 제공할 것으로 예상된다.