| 고분자 Vol.63 No.8 |
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특집
3D 프린터와 제조 기술 |
| 전망 |
| 비선형 나노 광조형 | 마루오 쇼지 |
| <Abstract> 이광자 광중합을 이용한 마이크로 광조형 법은 레이저를 이용한 초고정밀 3D 인쇄 기술이다. 이 기술은 빛의 회절 한계를 뛰어넘는 하위 100nm 영역에서 입체 구조를 자유자재로 형성할 수 있기 때문에 나노 포토닉스, 마이크로 기계, 바이오 등의 분야에서 폭넓게 응용되고 있다. 본 원고에서는 이광자 마이크로 광조형법의 원리와 특징을 설명하고 최신 연구 동향을 소개한다. 키워드: 3D Printing / Microstereolithogrphy / Photopolymer / Two-Photon Absorption / Molding / Optical Trapping / Microfluidic Devices |
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| AM（3D프린터）기술과 RaFaEl | 하야노 세지 |
| <Abstract> 현재 주목받고 있는 AM기술(Additive Manufacturing, 3D 프린터)의 발전 현황과 이 기술과 관련된 시장의 동향을 개관한다. 미국에 설립된 NAMII연구소와 유럽 지역의 활동에 대해서 언급하고, 서양의 기업들이 지향하고 있는 AM 기술의 미래를 설명한다. 그리고 본사가 개발한 분말상 용융 결합 장치인 RaFaEl의 개발 경위와 특징을 소개한다. RaFaEl의 개발 과정에서는 기존의 장비보다 두 배 높은 생산성을 달성하기 위한 노력이 이루어졌다. 키워드: Additive Manufacturing / 3D Printing / Laser / Powder Bed Fusion |
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| 3D 프린터와 과학 토론 | 가와카미 마사루 |
| <Abstract> 3D 프린터 기술의 발전으로 단백질 분자의 모형 등을 연구자 스스로 제작하는 것이 가능해지고 있다. 이러한 분자 모형의 보급을 통해서 지금까지 머릿속에서 상상할 수밖에 없었던 연구 대상의 구조를 손으로 만지고 관찰하게 되어, 구조에 대한 이해가 깊어지고 더욱 심도 있는 논의가 가능해졌다. 또한, 이와 같은 분자 모형은 연구자들이 새로운 영감을 떠올릴 수 있도록 자극함으로써 연구를 새로운 방향으로 전개하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 키워드: 3D Printing / Science Model / Molecular Model / Peer Discussion / Biomolecules |
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| 토픽 |
| 고정밀도 광조형 장치와 3D 프린터 | 다키야 요시타카 |
| <Abstract> 본사는 1990년 이래로 일본에서 광조형 기기와 관련 재료를 제조해왔다. 적층 조형 기술 중에서 광조형은 오랜 역사를 가지고 있다. 본 원고에서는 최근의 3D 프린터 기술과 비교하여 고정밀도 광조형 시스템의 특징을 소개한다. 키워드: Stereolithography / 3D Printer / Additive Fabrication / Rapid Prototyping / Rapid Manufacturing |
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| 생체 조직 제작을 위한 3D 바이오 프린터의 개발 | 아라이 겐이치, 나카무라 마코토 |
| <Abstract> 생물학적 조직과 기관은 다양한 종류의 세포와 세포외 매트릭스로 이루어진 3차원 구조로 구성되어 있다. 다양한 제조 기술을 이용하여 3차원 생물학적 구조를 구축하는 것은 조직 공학 분야에서 가장 중요한 도전 과제 중 하나이다. 마이크로 크기의 잉크 방울을 이용한 멀티컬러 및 고해상도의 인쇄 기술은 조직을 구축하는 데 잠재 가능성을 나타내는 잉크젯 기술이다. 본 연구진은 layer-by-layer 인쇄 기술을 이용하여 살아있는 세포와 같은 복잡한 삼차원 하이드로젤 구조를 제조할 수 있는 맞춤형 잉크젯 3D 바이오 프린터를 개발하였다. 이를 통해, 직접적인 세포 인쇄와 3D 적층의 가능성이 확인되었다. 또한, 차세대 조직 공학의 개발을 위해서, 생체 조직을 컴퓨터로 설계하고 3D 바이오 프린터로 제조하는 컴퓨터 지원형 조직 공학이라는 개념을 제안한다. 3D 바이오 인쇄 기술 등의 다양한 공학 기술로 생성되는 삼차원 조직은 난치성 질환 및 장기 부전을 치유하기 위한 혁신적인 임상 치료제 개발에 이바지할 수 있을 것으로 예상된다. 키워드: Biofabrication / Tissue Engneering / 3D Bioprinter Cell Printing / Inkjet |
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| 3D 젤 프린터 | 공 진 |
| <Abstract> 현재 상용화된 3D 프린터는 대부분 플라스틱 또는 금속을 인쇄 재료로써 이용한다. 부드러운 젤과 같은 물질을 이용하는 3D 프린터는 아직 상용화되지 않았다. 젤이 나타내는 연성과 팽윤성 때문에, 다양한 모양의 젤을 형성하는 것은 어렵다. 본 연구진은 여러 가지 모양의 젤과 부드러운 음식물을 형성하는 욕조형 젤 프린터 SWIM-ER와 잉크젯형 식품 프린터 E-CHEF과 같은 3D 프린터를 개발하였다. SWIM-ER를 이용하여 부드러운 소재로 구축하기 어려웠던 혈관의 밸브를 인쇄하는 데 성공하였다. 또한, 음식용 프린터인 E-CHEF를 이용하여 일본의 전통 요리인 주먹밥을 준비하는 데 성공했다. 3D 젤 프린터는 젤과 관련된 합성 기술 및 프리폼(freeform) 기술을 결합할 수 있다. 이러한 조합은 화학 분야뿐만 아니라 기계 공학 분야에서도 패러다임의 변화를 일으킬 것이다. 개개인이 설계하고 제조할 수 있는 진정한 의미의 혁신적인 제조 기술이 머지않은 미래에 실현될 것으로 예상된다. 키워드: 3D Printer / Gel / Food / Chemistry / Mechanical / Robotics / Order-Made |
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| 열가소성 수지의 열용융을 이용하여 적층 조형하는 3D 프린터 | 마루오카 히로유키 |
| <Abstract> 3D 프린터는 다양한 기술, 기계 및 첨삭 가공용 재료로 구성되어 있다. FDM(Fused-Deposition-Modeling)은 융합-증착-모델링을 의미하며, 3D 인쇄의 중요한 공정 중 하나이다. FDM을 이용하여 주형 없이 엔지니어링 열가소성 부품을 생성할 수 있기 때문에, 다양한 분야에서 원형 제작 및 직접 디지털 직접제조에 유용할 것으로 기대된다. 키워드: 3D-Printer / Additive-Manufacturing / AM / Fused-Deposition-Modeling / FDM / Thermoplastics / Direct-Digital-Manufacturing / DDM |
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| FabLab에서의 3D 프린터의 활용 | 다나카 히로야 |
| <Abstract> 본 원고에서는 전 세계적으로 FabLabs에서 실현된 다양한 사례를 통해 개인 제조(personal fabrication)의 과거, 현재, 그리고 미래를 살펴본다. 키워드: 3D Printing / Personal Fabrication / Smart Material / User-Innovation |
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| 3D 프린터의 시장과 연구개발 동향 | 츠지 사키코 |
| <Abstract> 3D 인쇄 기술은 현재 주목을 받고 있는 연구 주제로서, 금속, 플라스틱, 종이 및 세라믹 등과 같은 다양한 재료를 이용하여 특정한 형태의 개체를 자동으로 생성하는 기술이다. 3D 인쇄 기술의 전 세계적인 시장은 급속하게 성장하고 있으며, 2012년에는 20억 달러에 도달하였다. 3D 인쇄 기술은 새로운 산업 혁명의 주역이 될 것으로 여겨지고 있지만, 실제로는 해결해야 할 기술적인 문제들이 여전히 많이 남아있다. 본 원고에서는 3D 인쇄 기술에 대한 설명 및 문제점, 시장 동향, 3D 인쇄와 관련된 전 세계적인 특허 및 연구 논문에 대한 통계적인 분석 결과를 개관한다. 특허를 분석한 결과에서 유럽과 미국 그리고 일본의 기업들이 연구개발을 선도하고 있다는 것이 밝혀졌다. 한편, 연구 논문에 관한 통계적 분석 결과는 유럽과 미국뿐만 아니라, 중국과 한국이 학술적 연구에 상당한 노력을 하고 있음이 드러났다. 이 분야에서 출판된 논문의 수는 2001년 이후 지속적으로 증가하고 있으며, 3D 인쇄 기술은 연구 주제로서 더욱 많은 관심을 받고 있다. 키워드: Additive Manufacturing / 3D Printing / Market Trend / Patent Analysis / R&D Trend |
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| 성장하는 고분자 |
| 지키고, 부수고, 떨쳐내고- 검술로부터 배우는 연구자의 자세 | 이다 다이치 |
| <Abstract> 일본 전통 검술 중의 하나인 이아이(居合: 앉아 있다가 재빨리 칼을 뽑아 적을 베는 검술)에서 고분자과학의 연구자로서 자신을 정립하기 위한 방법을 배울 수 있다. 이와 같은 방법은 “지키고, 부수고, 떨쳐내고”와 같은 개념으로 요약될 수 있다. 본 원고에서는 “지키고, 부수고, 떨쳐내고”의 의미와 이아이를 연습하는 것과 고분자를 연구하는 것 간의 관련성에 대해서 설명한다. |
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| 고분자과학의 최전선 |
| 생체적합성 고분자의 고성능 스크리닝: 바이오 계면수의 역할과 중간수 개념을 이용한 재료의 설계 | 다나카 마사루 |
| <Abstract> 다양한 이론적 및 실험적인 연구에도 불구하고, 분자 수준에서 고분자의 생체적합성에 관한 메커니즘은 아직 명확하게 입증되지 않았다. 물 분자의 상호 작용은 고분자의 접촉에 대응하는 생물학적 반응의 기초로 인식되어 왔다. 본 연구진은 "중간수"의 개념을 제시하고, 이와 같은 중간수가 단백질과 혈구가 직접 고분자 표면 또는 고분자 표면의 얼지 않는 물 분자와 접촉하는 것을 방지하고, 결과적으로 고분자의 생체적합성에서 중요한 역할을 한다는 가설을 세웠다. 본 원고에서는 바이오 계면수 구조를 바탕으로 한 생체적합성 고분자의 뛰어난 스크리닝 기능에 대한 최근의 연구 결과를 개관한다.
The mechanisms responsible for the biocompatibility of polymers at the molecular level have not been clearly demonstrated, although many theoretical and experimental efforts have been made to understand these mechanisms. Water interactions have been recognized as fundamental for the biological response to contact with polymers. We have proposed the “Intermediate Water” concept, and hypothesized that intermediate water, which prevents the proteins and blood cells from directly contacting the polymer surface, or non-freezing water on the polymer surface, plays an important role in the biocompatibility of polymers. We will provide an overview of the recent experimental progress of the robust screening of biocompatible polymers based on bio-interfacial water structure. 키워드: Biocomaptibility / Water Structure / Protein Adsorption / Cell Adhesion / Intermediate Water |
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