한국전기연구원(KERI·원장 박경엽)은 흔히 반지와 같은 장신구를 만들 때 사용되던 전기도금법의 원리를 이용해 3D 프린팅 분야의 향후 핵심소재인 금속을 손쉽게 프린팅 할 수 있는 ‘금속 3D 프린팅 기술’을 세계 최초로 개발했다.
금속소재를 녹여 프린팅 하던 방식에 의존하던 금속 3D 프린팅 분야에 새로운 패러다임을 제시한 것으로 평가된다.
KERI 설승권 박사팀(나노융합기술연구센터)이 개발한 기술은 전기도금법을 기반으로 다양한 모양의 3차원(3D) 금속 구조체를 머리카락 보다 훨씬 가는 수 마이크로미터급 크기로 프린팅하는 기술이다.
현재 3D 프린팅 관련 기술이 나날이 발전하고 있지만 사용 가능한 재료는 대부분 복합화합물인 폴리머 소재로 국한된다. 때문에 전자부품이나 설비 등 산업 현장에서 폭넓게 사용되지 못하고 있다.
프린팅할 수 있는 재료의 한계를 뛰어넘어야 3D 프린팅 적용분야를 더욱 확대해 나갈 수 있다. 이 때문에 현재 국내외에서 금속을 이용한 3D 프린팅 기술 연구·개발이 활발히 이뤄지고 있다.
현재까지 개발된 대부분의 금속 3D프린팅 기술은, 레이저나 전자빔 등 고에너지 열원을 이용해 금속으로 녹여 굳히는 ‘소결(燒結)’ 방식이다. 따라서 주요 연구가 금속소재의 분말화와 열원의 정밀도에 집중되고 있다.
그러나 소결방식은 제작의 특성상 소재가격, 가공방법, 소결온도에 영향을 받게 되고, 고에너지 열원사용에 따른 폭발 위험도 있어 일부 고부가가치 산업에만 적용된다. 이로 인해 관련 기술의 확산이 더딘 실정이다. 낮은 온도에서, 저렴하고, 간단한 공정으로, 3차원 금속 구조체를 제작할 수 있는 ‘금속 3D 프린팅 기술 개발’이 중요한 이유다.
설승권 박사는 “이번 기술개발은 전기도금법이라는 우리에게 친숙하면서, 저렴하고, 간단한 방법을 3D프린팅에 적용해 다양한 형상의 3차원 금속 구조체를 제작한 세계 최초의 성과”라며 “개발한 마이크로미터의 해상도를 갖는 금속 3D프린팅 기술은 산업 현장에서 적용되는 인쇄된 3D 전기전자부품이나 설비 등의 제작에 폭넓게 사용될 수 있다”고 밝혔다.
설 박사는 또 “이를 통해 사물에 디지털기능을 인쇄함으로써 사물인터넷(IoT), 바이오센서 산업의 활성화 및 금속 3D 프린팅 기술 분야 발전에 기여할 수 있을 것”이라고 전망했다.
