News Letter / 회원동정
김형섭 회원 (포항공대), 공동 연구팀, “울퉁불퉁 금속 표면 오히려 좋아” 제거해야 할 결함, 실은 최강의 접착제
[3D 프린팅 표면 거칠기 제어로 접착력 2배 높여… 소프트 로봇·의료기기 적용 기대]
‘금속 부품 표면은 최대한 매끄럽게 다듬는 것이 기본’이라는 제조업계의 오랜 상식이 뒤집혔다. POSTECH 연구팀이 3D 금속 프린팅 과정에서 생기는 ‘울퉁불퉁한 표면’을 오히려 적극 활용해, 금속과 고분자를 강하게 결합할 수 있는 새로운 접합 기술을 개발했다.
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.
POSTECH 친환경소재학과·신소재공학과 김형섭 교수, 친환경소재학과 박사과정 김래언 씨, 기계공학과 이안나·김동식 교수, 이정락 박사, 통합과정 이중훈 씨 연구팀은 이 문제를 발상의 전환으로 이 문제를 풀었다. 연구팀은 레이저로 금속 분말을 녹여 층층이 쌓는 3D 금속 프린팅(PBF-LB/M)1) 과정에서 자연스럽게 형성되는 표면 거칠기를, 제거해야 할 결함이 아니라 ‘정밀하게 설계할 수 있는 요소’로 봤다.
연구팀은 레이저 출력과 스캔 속도, 간격 등 조건을 조절해 티타늄 합금 표면의 거칠기를 20~70마이크로미터(μm) 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.
김형섭 회원 (포항공대), 공동 연구팀, “울퉁불퉁 금속 표면 오히려 좋아” 제거해야 할 결함, 실은 최강의 접착제
[3D 프린팅 표면 거칠기 제어로 접착력 2배 높여… 소프트 로봇·의료기기 적용 기대]
‘금속 부품 표면은 최대한 매끄럽게 다듬는 것이 기본’이라는 제조업계의 오랜 상식이 뒤집혔다. POSTECH 연구팀이 3D 금속 프린팅 과정에서 생기는 ‘울퉁불퉁한 표면’을 오히려 적극 활용해, 금속과 고분자를 강하게 결합할 수 있는 새로운 접합 기술을 개발했다.
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.
POSTECH 친환경소재학과·신소재공학과 김형섭 교수, 친환경소재학과 박사과정 김래언 씨, 기계공학과 이안나·김동식 교수, 이정락 박사, 통합과정 이중훈 씨 연구팀은 이 문제를 발상의 전환으로 이 문제를 풀었다. 연구팀은 레이저로 금속 분말을 녹여 층층이 쌓는 3D 금속 프린팅(PBF-LB/M)1) 과정에서 자연스럽게 형성되는 표면 거칠기를, 제거해야 할 결함이 아니라 ‘정밀하게 설계할 수 있는 요소’로 봤다.
연구팀은 레이저 출력과 스캔 속도, 간격 등 조건을 조절해 티타늄 합금 표면의 거칠기를 20~70마이크로미터(μm) 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.