국내 연구진이 주변에서 흔히 볼 수 있는 모래, 진흙 같은 천연광물로 3D프린터 원료를 만드는데 성공했다.

한국지질자원연구원 광물자원연구본부 서주범 박사팀은 고유하고 우수한 질감을 갖고 있으면서도 내열성, 절연성, 내화학성이 높은 천연광물을 3D프린팅 원료로 사용하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

3D프린팅에 투입되는 재료는 보통 고분자 플라스틱, 금속, 세라믹, 복합체들이며 최근 다양한 광물을 이용해 새로운 3D프린팅 원료 개발 연구가 활발하다. 연구팀은 산화알루미늄, 산화지르코늄 같은 세라믹 원료 대신 장석, 도석, 고령토, 규석, 납석, 운모 등 도자기 제조에 사용되는 천연광물을 활용했다. 현재 3D프린팅 기술은 원료물질의 제한과 높은 유지비용이 단점으로 지적되고 있지만 이들 천연광물은 비용이 저렴하고 가공이 쉽다는 장점이 있다.

연구팀은 개별 광물의 특성을 고려해 특정 비율로 혼합한 다음 분쇄장비를 이용해 추가 분쇄와 균일하게 섞었다. 0.1㎜ 두께로 균일하게 원료를 도포하는 ‘BJ 3D프린터’ 특성상 최종 원료 입자를 평균 45㎛(마이크로미터) 크기의 구형으로 만들었다. 또 구형입자들이 잘 결합되게 하기 위해 접착제로 작용할 수 있는 물질을 찾아 결합시키는 기술도 확보했다.

연구팀은 출력물을 고온으로 열처리할 경우 출력물의 강도가 증가할 뿐만 아니라 기본 형태가 유지되는 것을 확인했으며 BJ 3D프린터에 적용해 입체 형상을 출력하는데 성공했다.

연구를 이끈 서주범 박사는 “첨단 IT, AI 구현이 가속화되고 있는 시점에서 구조적 안정성과 친환경성을 갖춘 새로운 3D프린팅 원료의 필요성이 다각적으로 제기되고 있다”며 “천연광물을 활용할 경우 3D프린터를 이용해 생활에 밀접한 생활용품은 물론 첨단제품의 다품종 소량생산 등에 다양하게 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.