단국대 엄원식 교수, 모발보다 100배 얇은 3D프린팅 방식 개발

직경 1.5μm 수준, 먹장어 점액에서 영감

프린팅 결과물과 엄원식 교수.(단국대 제공)

단국대학교는 고분자시스템공학부 엄원식 교수팀이 모발보다 100배 얇고 질긴 3D프린팅 방식을 개발했다고 7일 밝혔다.

기존 3D프린팅 기술로는 표면 장력 문제로 쉽게 끊어져 모발 수준인 직경 16마이크로미터(μm) 이하의 섬유를 만드는 게 어려웠다.

엄 교수팀은 먹장어의 점액이 실타래로 변하는 과정에서 영감을 받아 새 방식을 개발했다.

먹장어는 위협을 받으면 섬유질로 구성된 점액을 분비하는데, 점액이 물과 만나면 강력한 실타래로 변한다.

구체적으로는 고분자인 SEBS와 톨루엔을 섞은 용액을 잉크로 사용해 에탄올과 물의 혼합물인 하이드로젤 속에서 프린팅하는 방식이다.

프린팅하는 순간 용액에서 톨루엔이 빠져나가고, 하이드로젤 속의 에탄올과 SEBS가 만나 고체로 변하게 된다.

이 기술을 사용하면 직경 1.5μm 수준의 초미세 섬유를 50만 배 이상 빠르게 프린팅할 수 있으며, 고무나 플라스틱 등 열가소성 고분자 재료에도 적용할 수 있게 된다.

엄원식 교수는 “기존 3D 프린팅 기술의 한계를 넘어 자연에서 영감을 얻은 새로운 방식으로 초미세 섬유를 빠르고 안정적으로 제작할 수 있게 됐다”라며 “향후 의료용 최소 침습 약물 전달 장치, 로봇 촉각 센서 등 다양한 산업 분야에서 혁신을 가져올 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 연구팀에는 미국 일리노이 대학교와 영국 케임브리지 대학교, 홍익대학교 등이 공동 참여했으며, 미 국방성 산하 연구기관인 방위고등연구계획국의 지원을 받아 진행됐다.

이 연구는 네이처 커뮤니케이션즈에 등재됐으며, 논문명은 ‘Fast 3D printing of fine, continuous, and soft fibers via embedded solvent exchange’이다.

충청취재본부 박종혁 기자 whdgur353@asiae.co.kr