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셀룰로스 3D 프린팅



 지난 몇 년간 3D 프린팅 기술은 큰 진전을 거듭했습니다. 물론 그럼에도 아직은 널리 사용된다고 보기는 어렵겠지만, 몇 가지 분야에서는 큰 기대를 받고 있는 것도 사실입니다. 출력하는 소재 역시 과거의 플라스틱 계통에서 벗어나 여러 가지 소재가 시도되고 있습니다.
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 하지만 아직까지 나무나 합판 소재를 출력하는 일은 매우 어렵습니다. 열을 가해서 적층하기가 매우 어렵기 때문이죠. 그런데 나무의 주된 소재인 셀룰로스를 나노미터급으로 잘게 나눈 물질인 CNF(cellulose nanofibrils)를 이용해서 이 한계를 극복했다는 소식입니다.
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 스웨덴 칼머스 공대(Chalmers University of Technology)의 파울 카텐홀름 교수(Paul Gatenholm, professor of Biopolymer Technology at Chalmers)와 그의 동료들은 적층 공법을 이용해서 셀룰로스 제품을 만들기 위해 CNF를 적용했습니다.
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 연구팀은 셀룰로스라는 소재 자체가 열에 취약해 녹여서 붙이는 일반적은 3D 프린팅 방식은 적용할 수 없다는 사실을 인식했습니다. 그래소 CNF 소재와 95-99%가 물로 된 하이드로젤 복합소재를 3D 프린터 방식으로 출력하는 연구를 진행했습니다.
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 이 복합 소재를 조금씩 적층해서 3차원적인 모양으로 만드는 것은 어렵지 않지만, 문제는 이렇게 출력한 제품이 마르면서 본래의 모양을 잃지 않는 것입니다.
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(3D 프린터로 출력한 셀룰로스 나노피브릴. The tiny chair made of cellulose is a demonstrational object printed using the 3-D bioprinter at Chalmers University of Technology. Credit: Peter Widing )
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 연구팀은 이렇게 건조 과정을 거치면서 본래 의도했던 모양이 되도록 하는 데 큰 노력을 집중하고 있습니다. 하지만 대체 이렇게 노력을 기울여 셀룰로스를 3차원으로 출력하면 뭐가 좋을까요. 그래봤자 나무로 된 의자나 식탁을 출력할 수 있는 것도 아닌데 말이죠. 
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 사실 이 부분이 더 흥미로운 이야기입니다. 연구팀은 이 셀룰로스에 카본 나노튜브를 섞으면 전기가 흐를 수 있다고 지적합니다. 즉 CNF 자체는 전기가 잘 흐르지 않지만 카본 나노튜브를 섞은 혼합물은 마르면서 전기가 잘 통하는 물질이 됩니다. 따라서 이 두 가지 물질을 섞어서 3D 프린팅하면 3차원적인 모양의 회로를 만들 수 있습니다.
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 이렇게 만든 3차원 회로는 생분해가 가능한 바이오 물질로 독성이 없고 필요한 자원 역시 희토류가 아니라 쉽게 구할 수 있는 것들입니다. 기존의 회로보다 훨씬 다양한 응용이 가능할 수 있는 대목입니다.
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 이는 매우 흥미로운 이야기지만, 아직 회로를 실제 출력한 것은 아니기 때문에 앞으로 훨씬 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각됩니다. 과연 기존의 PCB 기판을 대체할 바이오 3D 프린팅의 시대가 올지 궁금합니다.
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