5일 지자연에 따르면 서주범 박사팀은 BJ 접착제 분사방식 3D프린터(BJ 3D프린터)의 활용 방안 확대를 위해 `천연광물 기반 3D 프린팅 원료개발 연구`를 수행하고 있다. 주요 연구 대상은 장석과 도석, 고령토, 규석, 납석, 운모 등 도자기 제조(요업 분야)에 사용되는 천연광물이다.

3D프린팅에 투입되는 재료의 종류는 크게 고분자 플라스틱, 금속, 세라믹 또는 복합체로 구분된다. 광물로는 최근 석고(파우더), 모래, 진흙, 석분이 사용되고 있으나 최근에는 3D프린팅의 제한된 원료와 높은 유지비용 때문에 원료의 다양화를 위한 소재 개발의 필요성이 계속 강조되고 있다.

천연광물은 산화알루미늄(Al2O3)과 산화지르코늄(ZrO2) 등 전통 세라믹원료와 비교할 때 비용이 저렴하고 가공이 쉽다는 장점이 있다.

서 박사팀은 안정성과 친환경성을 갖춘 우리 주변의 다양한 광물을 BJ 3D프린터 원료로 활용하기 위해 원료입자의 복합화와 원료파우더 결합 방법의 기술적 어려움을 해결했다.

분쇄된 개별 광물을 특정비율로 혼합한 후 분쇄장비를 이용해 추가 분쇄와 균일한 복합을 유도했고, 최종 원료의 입자를 평균 45마이크로미터 크기의 둥근 형태로 구현해 입자의 유동성을 확보했다. 또 개발한 원료를 BJ 3D프린터에 적용해 입체 형상을 출력하는데 성공했다. 특히 출력물을 고온으로 열처리할 경우 출력물의 강도가 증가할 뿐만 아니라 기본 형태가 유지되는 것을 확인했다.

서 박사는 "첨단IT와 AI기술의 구현이 가속화되고 있는 시점에서 구조적 안정성과 친환경성을 갖춘 새로운 3D프린팅 원료의 필요성이 다각적으로 제기되고 있다"며 "천연광물을 활용할 경우, 우리 생활에 밀접한 양질의 생활용품은 물론, 정교한 첨단 제품의 다품종 소량생산 등에 다양하게 활용될 수 있다"고 말했다. 정인선 기자

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