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[IT뉴스]포스텍, 3D프린팅 표면 거칠기 제어로 접착력 2배 높였다

온카뱅크관리자

2026-05-08 08:27:34

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="7Q6HFoWIED">
          <p contents-hash="15627b6881b1ca461fb999e832765766978c0e8f948fd2632161b335cf896389" dmcf-pid="zxPX3gYCmE" dmcf-ptype="general">포스텍(POSTECH) 김형섭 친환경소재학과 교수 연구팀이 3D 금속 프린팅 과정에서 생기는 '울퉁불퉁한 표면'을 오히려 적극 활용해, 금속과 고분자를 강하게 결합할 수 있는 새로운 접합 기술을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="e30dc948d7cd3465744370916411d9ea6d0157838011b02815582431a191641d" dmcf-pid="qMQZ0aGhwk" dmcf-ptype="general">금속과 고분자(폴리머)를 안정적으로 결합하는 기술은 자동차, 항공우주, 소프트 로봇, 의료기기 등 다양한 산업에서 핵심 과제로 꼽힌다. 금속의 단단함과 고분자의 유연함을 동시에 활용할 수 있기 때문이다. 문제는 두 소재의 물성이 달라 쉽게 분리되는 문제가 있었다. 이를 극복하기 위해서는 화학적 표면 처리 등 공정이 필요했는데, 공정이 번거롭고 복잡한 3차원 구조에는 적용하기 어려웠다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="879f92de50ae9a2069c63f8dfd2ac065f8294c7e3e7dbbe7a8f90dae745b82f6" dmcf-pid="B9blYMIkwc" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="금속 3D 프린팅 기반 표면 텍스처링 기술을 활용한 금속-폴리머 접합력 제어 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/08/etimesi/20260508081917631wvgj.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="uRQZ0aGhmw" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/08/etimesi/20260508081917631wvgj.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            금속 3D 프린팅 기반 표면 텍스처링 기술을 활용한 금속-폴리머 접합력 제어 모식도
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="285357ac47aadcf65a326066054b16cfd0d98f01314a035fdfde71367975940e" dmcf-pid="b2KSGRCEsA" dmcf-ptype="general">김형섭 교수와 친환경소재학과 박사과정 김래언 씨, 이안나·김동식 기계공학과 교수, 이정락 박사, 통합과정 이중훈 씨 연구팀은 이 문제를 발상의 전환으로 해결했다. 연구팀은 레이저로 금속 분말을 녹여 층층이 쌓는 3D 금속 프린팅(PBF-LB/M) 과정에서 자연스럽게 형성되는 표면 거칠기를, 제거해야 할 결함이 아니라 '정밀하게 설계할 수 있는 요소'로 봤다.</p>
          <p contents-hash="8da95fe310e0de7ab9d82ec4c2a4fd40ba326f65c8bbe0d22be2d0a452641b11" dmcf-pid="KV9vHehDDj" dmcf-ptype="general">연구팀은 레이저 출력과 스캔 속도, 간격 등 조건을 조절해 티타늄 합금 표면의 거칠기를 20~70마이크로미터(㎛) 범위에서 자유롭게 제어하는 데 성공했다. 음악 볼륨을 조절하듯 울퉁불퉁한 정도를 원하는 수준으로 맞출 수 있게 된 것이다. 특히, 하나의 부품 안에서도 위치에 따라 서로 다른 거칠기를 부여하는, 이른바 '공간 맞춤형 표면 설계'도 구현했다.</p>
          <p contents-hash="bb45fd1bf288b41cd5b356591895a7cbdb860c97300131cc4a23e5a9664dd624" dmcf-pid="9f2TXdlwrN" dmcf-ptype="general">이렇게 설계된 표면은 접합 성능에서 뚜렷한 향상을 보였다. 소프트 로봇과 미세 유체 장치에 쓰이는 실리콘 계열 고분자(PDMS)를 대상으로 한 실험에서 최적 조건의 거칠기를 적용했을 때, 매끄러운 표면 대비 접착 강도가 2배 이상 증가했다.</p>
          <p contents-hash="cf2d71a6570ac5df9ca876658b0a7d7321ed70fdc3eaf7b8583beae3fd24b3fe" dmcf-pid="24VyZJSrsa" dmcf-ptype="general">그 원리는 운동화 '찍찍이(hook-and-loop)'와 유사하다. 거친 표면에는 미세한 돌기와 틈이 촘촘히 형성되는데, 액체 상태 고분자가 스며든 뒤 굳으면서 서로 맞물리는 '인터로킹' 구조가 형성되고, 접촉 면적이 넓어지는 효과까지 더해져 접착력이 크게 높아진다. 별도 화학적 처리 없이 구조 설계만으로 접합 성능을 끌어올릴 수 있게 된 것이다.</p>
          <p contents-hash="526d7621073aa15d784dc8e0ec62f33f244b8c2eef6d496323659378a9ecfd18" dmcf-pid="V8fW5ivmIg" dmcf-ptype="general">이안나·김동식 교수는 “3D 프린팅 중에 자연스럽게 생기는 표면을 제어하는 것만으로 접합 성능을 크게 높일 수 있다는 점이 핵심”이라며, “딱딱한 뼈대와 부드러운 피부를 동시에 구현해야 하는 소프트 로봇, 몸 안에 삽입되는 의료기기 등 분야에서 잠재력이 크다”라고 했다. 김형섭 교수는 “한 부품 안에서 부위별로 서로 다른 접합 성능을 구현할 수 있어, 다재료 하이브리드 구조 설계에 새로운 길을 열 것”이라고 덧붙였다.</p>
          <p contents-hash="3cc853706d54d91d37fffa842ffa9f02befa795e50e8f614b9b856f555cd6da3" dmcf-pid="f64Y1nTsOo" dmcf-ptype="general">한편, 한국연구재단, 방위사업청, 산업통상자원부 지원 민군기술협력사업, 과학기술정보통신부, 한국기초과학지원연구원 지원을 받은 이 연구 결과는 최근 제조·생산 공학 분야 국제 학술지 <a href="http://doi.org/10.1080/17452759.2026.2653924" target="_blank"><strong>'버츄얼 앤 피지컬 포토타이핑(Virtual and Physical Prototyping)</strong></a>'에 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="a9a30d31166e7992da357ff5bb75f46350512d2bb1248f4668da6df1b6511d65" dmcf-pid="4P8GtLyOrL" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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