4D 프린팅 시뮬레이터, 글로벌SW공모대전 ‘장관상’ 수상

  - 이용구 교수팀, 3D 프린팅에 ‘시간’ 개념 적용 4D 프린팅 시뮬레이터 제안

  - “4D 프린팅 제작 시간‧비용 절감에 기여”…11.28(월) 코엑스서 시상식

 글로벌SW공모대전에서 미래부 장관상을 수상한 GIST 이용구 교수(중앙) 연구팀

□ GIST(광주과학기술원) 이용구 교수 연구팀이 ‘제28회 글로벌SW공모대전’에서 미래창조과학부 장관상(은상)을 수상했다.

  ∘ 미래창조과학부가 주최하고 한국정보통신기술협회와 한국소프트웨어산업협회가 주관하는 ‘글로벌SW공모대전’은 상용화되지 않은 순수 창작 소프트웨어(SW) 분야의 아이디어와 SW 분야 우수 인력을 발굴․지원하기 위해 매년 개최되는 SW 분야의 대표 공모전이다.

□ 이용구 교수와 석사과정 서해원, 노경석, 김태영, 고현주 학생 총 5명으로 구성된 ‘스마트 3D 프린팅 연구팀’은 시간 흐름에 따라 변형되는 4D 프린팅 물체를 모사(simulate)하는 소프트웨어로서 ‘SMA 4D 프린팅을 위한 형상변형 예측 시뮬레이터’를 제안해 우수한 평가를 받았다.

  ∘ (4D 프린팅) 정부가 미래 전략사업으로 육성하고 있는 ‘4D 프린팅’은 3D 프린팅에 4차원 개념인 ‘시간’을 적용하는 것으로, 3D 프린터로 출력한 결과물을 외부 환경 요소에 의해 미리 계획한 형태로 변화시키는 것을 의미한다.

  ∘ (사업단) 이용구 교수팀은 2015년부터 미래창조과학부와 정보통신기술진흥센터가 추진하는 IT․SW융합산업원천기술개발사업의 지원*으로 ‘4D 프린팅 시뮬레이터 기술’ 개발 등 4D 프린팅과 관련된 연구를 진행하고 있다.

  * 과제명: 창의소재 활용이 가능한 3D 프린팅 콘텐츠 형상관리 시뮬레이터 연구

  ∘ (수상작품) 연구팀이 아이디어로 제안한 SW는 4D 프린팅에 적용할 수 있는 형상기억합금(SMA)의 움직임을 모사하여 사용자에게 4D 프린팅 물체의 형상이 변형되는 과정을 모니터로 보여주고, 실제 제작 시 물체의 형상 변화에 오류가 있을지 여부를 알려준다.

  * 형상기억합금(SMA) : 특정 온도 또는 자극이 주어졌을 때 일어난 일시적인 모양이 변형되었다가 다시 처음 상태로 되돌아오는 합금

(상) 4D 프린팅의 개념을 설명하는 모식도. (중) 이용구 교수팀의 4D 프린팅 시뮬레이터로 큐브 변형 과정을 볼 때의 이미지. (하) 연구팀이 제작한 실제 큐브 사진

□ (핵심 기술) 4D 프린팅의 핵심 기술은 ‘최종 결과물을 구현하기 위한 초기 형태를 3D 프린터를 이용해 어떻게 출력할 것인가’이다. 이용구 교수팀이 수상한 ‘4D 프린팅 시뮬레이터’는 시뮬레이터에 입력한 정규화 된 데이터를 기반으로 3D 프린터로 출력한 결과물의 형상과 물리적 성질, 외부 환경 요인 등을 고려해 시간에 따른 출력물의 변화를 예측할 수 있다.

  ∘ 또한 이를 역으로 이용하면 최종 변화된 모양을 얻기 위해 3D 프린터로 출력해야 하는 물체의 초기 상태를 예측할 수 있다.

□ (향후 계획) 연구진은 형상기업합금(SMA) 뿐만 아니라 4D 프린팅에 적용할 수 있는 다른 스마트 소재인 하이드로겔*, 형상기억고분자* 등을 시뮬레이트 할 수 있도록 소프트웨어의 기능을 확장시킬 계획이다.

  * 하이드로겔(Hydrogel) : 수분·온도·pH 등에 의해 초기 상태보다 팽창하는 성질을 가짐
  * 형상기억고분자(SMP) : 특정 온도 또는 자극이 주어졌을 때 가해진 일시적인 변형으로부터 처음 상태로 되돌아오는 고분자

□ 이용구 교수는 “이번에 제안한 SW를 사용하면 4D 프린팅 물체를 제작하는 시간과 비용을 효과적으로 줄일 수 있다”며 “향후 온도·습도·pH(수소이온농도) 등 외부 환경과 3D 프린팅 소재 등에 따른 예측 값을 표준화해 다른 연구자들이 공유할 수 있도록 온라인에 서버를 구축해 공개할 계획”이라고 말했다.   

□ (시상식) 제28회 글로벌SW공모대전 시상식은 11월 28일(월) 오후 5시 30분 서울 코엑스에서 열리는 ‘제17회 SW산업인의날 기념식’에서 진행된다.     <끝>

대외협력팀