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단색 잉크로 여러 가지 색 만들어 내는 3D프린팅 기술 발표

[글로벌메이커스 박정현 기자] 색은 빛에 의해 좌우된다. 때문에 사람이 인위적으로 만들어 내는 색은 빛이 만들어 내는 색에 비해서는 확연히 질이 떨어질 수밖에 없다. 그렇다면 기계가 만들어 내는 색은 어떨까.

최근 3D 프린터가 단색의 재료로 여러 가지 미묘한 색을 표현할 수 있도록 하는 기술 연구가 발표돼 학계의 이목을 끌고 있다.

특히 3D 프린터가 발색하는 색은 빛의 간섭, 혹은 빛의 산란으로 인해 나타나는 매우 휘황찬란한 색상을 표현할 수 있는 것으로 밝혀져 더욱 화제다.

과학자들에 따르면, 굴절률이 다른 물질이 규칙적으로 쌓인 3차원 결정체인 광자결정에 대한 연구는 꽤 오래 전부터 진행돼 왔다. 빛이 비치는 각도에 따라 반사되는 빛의 색깔이 오묘하게 달라 보이는 것을 말한다.

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미국 일리노이대 잉 디아오 교수 연구팀이 광자결정 원리를 이용해 잉크 단색으로 다양한 색깔을 구현할 수 있는 3D 프린팅 기술을 개발했다. 사진= 미국 일리노이대


광자결정 기술을 정밀하게 구현할 수 있다면 더욱 화려하고 아름다운 색의 물체를 만들어 내는 것이 가능하다고 한다.

이달 초, 과학 전문 매체인 ‘피즈닷오알지’는 미국 일리노이대 잉 디아오 교수 연구팀이 광자결정 원리를 이용해 잉크 단색으로 다양한 색깔을 구현할 수 있는 3D 프린팅 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 연구 성과는 ‘사이언스 어드밴시스’에 실렸다.

해당 연구는 나노 수준으로 구조화된 폴리머의 조립 과정을 세심하게 조정하는 방식으로 진행됐다. 이를 통해 광자결정을 만들고 단일 잉크에서 여러가지 색상이 구현되도록 한 것이다.

폴리머는 2개의 화학적으로 분리된 요소를 갖고 있다. 연구팀은 3D 프린팅 작업 전에 재료를 폴리머 체인으로 연결해주는 용액을 넣었고, 매우 얇은 나노 구조 층을 만들었다. 이 층이 빛의 간섭을 만들어 내자 색은 화려하게 달라졌다.

도전 과제는 폴리머 결합 시 나노 구조의 조립에 필요한 '정밀성'과 3D프린팅에 필요한 대량의 재료 생산을 결합하는 것이었다. 이를 위해 연구팀은 일반 상업용 3D프린터를 개조하고 조립의 속도와 잉크의 온도를 제어하는 방식으로 3D 프린팅 공정을 수행 했다.

그 결과 무지개처럼 다양하지는 않지만, 단색으로도 확실히 여러 가지 다양한 색상을 구현해 내는 것이 가능하다는 결론에 도달했다. 다만 아직 이 기술로 구현할 수 있는 색깔은 제한적이다.

그럼에도 앞으로 멀티 레이어의 형성을 통해 훨씬 더 많은 색상과 화려한 색감을 구현할 수 있을 것으로 전망된다.

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