3D 프린팅? 4D 프린팅!
  • 이동현SW기반정책·인재연구실 선임연구원
날짜2016.01.26
조회수14854
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    • 3D 프린팅에 자가변환과 자가조립 개념이 더해진 4D 프린팅 기술 부상
    • 2019년 6,300만 달러, 2025년 5억 달러 전망
    • 세계적으로 시장 태동기
    • 국방·건설·의류·자동차·의료/헬스케어·우주 등의 산업에서 활용 효과가 클 것으로 예상
  • 주요 시장 동향
    • he emergence of ‘4D printing’
    • 미국소비자기술협회(CTA)29)가 발행하는 i3에서 스마트 물질을 기반으로 외부 자극에 따라 스스로 변형하는 4D 프린팅 산업 개화를 예고30) (https://www.cta.tech/i3/Features/2016/January-February/The-Fourth-Dimension)
    • MIT Self-Assembly Lab의 Skylar Tibbits가 TED에서 The emergence of ‘4D printing’이라는 제목의 강연에서 처음 소개
    • 세계 최초로 프린팅된 4D 신발 Minimal shoes
    • 외부 자극에 의해 스스로 변형되는 스마트 4D 프린팅
    • 4D프린팅이란 3D 프린팅에 시간의 개념이 추가되어 물체 스스로 변화와 변형을 일으켜 스스로 조립(Self Assemebly)되는 것을 의미
    • 3D프린팅과 출력하는 방식은 동일하지만, 스스로 변형을 일으킬 수 있는 프로그램화된 스마트소재를 사용한다는 점이 기존의 3D 프린팅과 차이
    • 4D 프린팅을 구현하기 위해서는 기본적으로 3D 프린팅 기술이 뒷받침되어야하며, 형상 기업합금이나 형상기억폴리머섬유 등 부품/소재 기술과의 융합이 필요
    • MIT를 중심으로 다양한 기업과 기관에서 연구 진행
    • MIT Self-Assembly Lab은 Stratasys·Autodesk와 공동 프로젝트 진행(물속에서 스스로 직육면체로 변형)31)
    • Wollongong University 대학의 ACES32)에서는 의료 분야를 위한 소프트 로봇 생산 관련연구를 진행
    • Nervous System에서는 Kinematics 프로젝트에서 4D 프린팅으로 제작된 드레스 개발33)
    • Airbus는 MIT와 공동으로 제트엔진의 공기 흡입 조절장치와 관련된 4D 프린팅 연구를 진행
    • 이 외에도 3D systems Corporation, ExOne, HP, Organovo Holdings 등 미국계 회사들이 4D프린팅 연구를 주도
    • Nervous Systems의 4D 프린팅 드레스
    • 우리나라에서도 4D 프린팅 연구 시작
    • 2025년 전세계 4D 프린팅 시장 규모를 5억 3,780만 달러 전망34)
    • 북미 시장(2025년까지 연평균 43%씩 성장)이 가장 크며, 그 다음은 아시아/태평양 시장으로 예상
    • 항공우주, 자동차, 의류, 건설, 국방, 헬스케어·의료, 우주 등 3D 프린터가 활용되는 모든 분야에서 4D 프린팅 기술이 적용될 전망, 특히 국방 시장이 4D 프린팅 시장 성장에 가장 크게 기여할 것으로 예상
    • KISTI, 10대 유망 기술 중 하나로 창의적 융합사회를 구현할 핵심 기술인 4D 프린팅을 선정(2014. 11)
    • GIST(광주과학기술원) 4D 프린팅 사업단에서 4D 프린팅 시뮬레이터 기술 개발 시작
    • ※ 3D 프린터로 출력한 결과물의 형태와 물리적 성질, 외부 환경 요인 등을 고려해 시간에 따른 형태의 변화를 예측하기 위한 소프트웨어 프로그램 개발
  • 시사점
    • 4D 프린팅 기술은 태동기
    • 3D 프린팅 기술에서 우리나라는 후발주자이지만, 4D 프린팅 기술은 세계적으로도 태동기에 있는 블루오션 기술
    • 스마트 소재 개발, 변화 과정을 예측할 수 있는 설계 및 프로그램 기술, 스마트 소재를 프린팅할 수 있는 고기능성 3D 프린터(4D 프린터) 및 공정 기술이 필요
    • SW 부문에서는 4D 프린팅 설계 및 시뮬레이션 관련 프로그램 개발과 밀접한 관계가 있으며, MIT와 공동으로 연구를 진행하고 있는 Autodesk의 움직임을 주목할 필요가 있음