특 집 고분자 과학과 기술 제 34 권 4 호 2023년 8월 273 1. 서론 3D 프린팅은 3차원의 입체 구조물을 가공 또는 제작하는 기술이다. 초기의 3D 프린팅 기술은 시제품 제작에 주로 사용되었으나, 최근 프린팅 기술과 소재의 발달로 인해, 높은 해상도의 최종제품을 제작하는 기술로써 다양한 분야에서 활발하게 사용되고 있다. 3D 프린팅에 대한 많은 관심 속에, 다양한 프린팅 기술들이 개발되었으며, 그중 4D 프린팅 기술이 다양한 스마트소재들과 함께 개발되고 있다.1,2 4D 프린팅 기술과 기존 3D 프린팅 기술들 간의 차이는 4D 프린트된 3차원 구조물은 외부 자극에 의해 그 모양 또는 특성의 변화를 보여준다는 것이다. 4D 프린트된 구조물의 변화가 시간이 흐르면서 나타나기 때문에, 시간의 차원을 3차원에 더해 4D 프린팅이라 명하고 있다. 스마트 소재 중 외부자�...

이효준ㆍ한대훈 고분자 과학과 기술 제 34 권 4 호 2023년 8월 275 수축률을 보여주었다. 이는 높은 단량체 농도로 제작된 하이드로젤이, 수축 시, 더 큰 부피를 가짐을 나타낸다. 높은 농도의 단량체는 하이드로젤 네트워크를 더 높은 밀도로 구성하기 때문에 수축 시 더 큰 부피를 가지는 것이다. 또한 단량체의 농도를 고정하면서 단량체 대비 가교제의 농도를 증가시키면, 하이드로젤의 낮은 온도에서의 부피 팽창률이 감소한다. 이는 네트워크 구조 내에 더욱 많은 가교제가 첨가되면서 고분자 네트워크를 연결하는 가교결합 사이트 간의 거리가 감소하기 때문이다. 흥미로운 점은 PNIPAAm의 부피 팽창률이 프린팅 프로세스 변수 조작을 통해서도 이루어질 수 있다는 점이다. UV 빛의 세기와 레이어의 두께 같은 3D 프린팅 프로세스 변수의 조작은 PNIPAAm 하이�...

이효준ㆍ한대훈 고분자 과학과 기술 제 34 권 4 호 2023년 8월 277 하이드로젤들은 물의 흡수 또는 방출을 통해 구조물의 변형을 보여주고, 이러한 과정은 많은 시간을 필요로 한다. 실제로 외부 자극을 가한 후 수 분의 시간이 지나야 변형이 완료됨을 앞서 소개한 연구들에서 확인할 수 있다. 작동 시간을 단축시키기 위해선 구조물의 크기를 줄여 고분자 네트워크 안에서 물 입자의 확산거리를 줄일 수 있다. 이는 높은 해상도로 구조물 제작이 가능한 3D 프린팅 기술과 구조물의 디자인 설계를 통해 효과적으로 작동 속도를 개선할 수 있음을 나타낸다. 또한 다른 외부 자극 물질 사용을 통해 작동 속도를 개선할 수 있을 것이다. 외부 자극 하이드로젤 이외에도 외부 자극에 반응하는 액정 탄성 소재와 같은 재료를 사용한다면 더욱 빠른 작동 속도의 4D 프린�...

장예린ㆍ박현지ㆍ황송연ㆍ위규리ㆍ박지철ㆍ야성현ㆍ한정연 고분자 과학과 기술 제 34 권 4 호 2023년 8월 279 장기모사칩과 같이 세포를 주입하거나 성장인자 등 주변환경의 직접적인 제어가 요구되는 경우에는 생체적합성은 물론 다양한 물질전달 원리에 적용 가능하고 안정적인 소재를 적용해야 하며, 디자인의 측면에서는 스캐폴드 scaffold 형태와 같이 열린 구조를 원하는 소재로 구현하는 기술적 해결책이 필수적이다.9,10 따라서, 본 특집에서는 먼저 고분자 및 생체고분자를 적용가능한 3D 프린팅 기술에 대해 개략적으로 소개하고, 이어서 활용목적에 따라 3D 프린팅이 적용된 사례들을 소개함으로써 미세구조 형성이라는 측면에서 기술적 가치와 잠재력을 함께 살펴보고자 한다. 2. 본론 2.1 고분자 소재 3D 프린팅 일반적인 3D 프린팅 과정은 1차원 혹은...

장예린ㆍ박현지ㆍ황송연ㆍ위규리ㆍ박지철ㆍ야성현ㆍ한정연 고분자 과학과 기술 제 34 권 4 호 2023년 8월 281 모으고 있다 그림 5 .4,12,18 2.2 활용분야에 따른 3D 프린팅 적용 사례 2.2.1 랩온어칩과 미세유체역학 장치 작은 규모에서 발생하는 유체현상, 즉 미세유체역학적 기능은 일반적인 유체의 거동과 달리 Navier-Stokes 방정식과 연속방정식을 기반으로 한 수학적 해석이 용이하며, 따라서 특정한 구조에서 발생하는 유체역학적 특징을 산술적으로 예측할 수 있다. 특히, 채널과 챔버 같이 작은 규모의 유체통로는 열 및 질량 전달이 효율적으로 가능하며, 균일한 혼합과 우수한 반응속도를 구현하기에 적합하다.1,2,5,8 또한, 작은 규모의 특성상 동일한 면적에 다양한 기능을 통합할 수 있어 진단이나 분석 목적으로 활용할 경우 손쉽게 병렬화, 고처리량 스크�...