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
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
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
