심층기획 3D 프린팅 채 피기도 전에 4D 프린팅 등장

[산업일보]
3D 프린팅이 태동기를 거쳐 이제 산업현장에 정착되려고 하는 상황인 가운데, 벌써부터 4D 프린팅에 대한 기술개발이 이뤄지고 있어 화제가 되고 있다.

소프트웨어정책연구소(이하 SPRI)의 이동현 선임연구원은 최근 발표한 ‘3D 프린팅? 4D 프린팅!’이라는 제목의 보고서를 통해 기존의 3D 프린팅에 자가변환과 자가조립 개념이 더해진 4D 프린팅 기술이 부상하고 있다고 소개했다.

이 연구원의 보고서에 따르면, 미국소비자기술협회(CTA)가 발행하는 i3에서 스마트 물질을 기반으로 외부 자극에 따라 스스로 변형하는 4D 프린팅 산업 개화를 예고됐으며, MIT Self-Assembly Lab의 Skylar Tibbits가 TED에서 The emergence of ‘4D printing’ 이라는 제목의 강연에서 처음 소개됐다.

4D프린팅이란 3D 프린팅에 시간의 개념이 추가되어 물체 스스로 변화와 변형을 일으켜 스스로 조립(Self Assemebly)되는 것을 의미한다. 3D프린팅과 출력하는 방식은 동일하지만, 스스로 변형을 일으킬 수 있는 프로그램화된 스마트소재를 사용한다는 점이 기존의 3D 프린팅과의 차이다.

4D 프린팅을 구현하기 위해서는 기본적으로 3D 프린팅 기술이 뒷받침돼야하며, 형상기억합금이나 형상기억폴리머섬유 등 부품/소재 기술과의 융합이 필요하다.

2025년 전세계 4D 프린팅 시장 규모를 5억3천780만 달러로 전망되는데, 북미 시장은 2025년까지 연평균 43%씩 성장할 것으로 예상돼 가장 큰 규모의 시장을 형성할 것으로 보이며, 그 다음은 아시아/태평양 시장으로 예상된다.

항공우주, 자동차, 의류, 건설, 국방, 헬스케어·의료, 우주 등 3D 프린터가 활용되는 모든 분야에서 4D 프린팅 기술이 적용될 전망, 특히 국방 시장이 4D 프린팅 시장 성장에 가장 크게 기여할 것으로 보인다.

한국과학기술정보연구원(KISTI)에서는 10대 유망 기술 중 하나로 창의적 융합사회를 구현할 핵심 기술인 4D 프린팅을 선정했으며, 광주과학기술원(GIST)은 4D 프린팅 사업단에서 4D 프린팅 시뮬레이터 기술 개발을 시작했다.

이 연구원은 “3D 프린팅 기술에서 우리나라는 후발주자이지만, 4D 프린팅 기술은 세계적으로도 태동기에 있는 블루오션 기술”이라며, “스마트 소재 개발, 변화 과정을 예측할 수 있는 설계 및 프로그램 기술, 스마트 소재를 프린팅 할 수 있는 고기능성 3D 프린터(4D 프린터) 및 공정 기술이 필요하다”고 주장했다.