맞춤형 3D프린팅 기술로 융합 학문의 새 지평 열다
맞춤형 3D프린팅 기술로 융합 학문의 새 지평 열다
  • 김남근 기자
  • 승인 2016.09.02 15:07
  • 댓글 0
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[이슈메이커=김남근 기자]

맞춤형 3D프린팅 기술로 융합 학문의 새 지평 열다

 


기술의 대중화로 사회적 약자의 삶에 희망 제시

 


국내의 3D프린팅 기술이 점차 고도화되면서 활용할 수 있는 분야가 무궁무진해졌다. 3D프린팅은 전자, 자동차, 산업기계 분야를 넘어 의료, 항공 우주 등의 첨단 분야로도 확장되고 있다. 특히, 인간의 기대 수명이 늘어남에 따라 의료계의 3D프린팅 기술 수요는 상승곡선을 그리는 중이다. 3D프린팅 기술과 의학의 만남은 인간의 삶의 질 개선과 의료산업의 혁신을 가져올 것으로 전망된다.


 

- B.S. : Mechanical Engineering, INHA University (1993.02)
- M.S. : Mechanical Engineering, INHA University (1995.02)
- Ph.D.: Solid State Electronics, Royal Institute of Technology, Sweden (2005.12)

EXPERIENCES
- 1995.03~2000.10 Research engineer in TMA division in DEAWOO electronics
- 2000.11~2002.05 Senior research Engineer in lCOS in Samsung SDI
- 2005.12~2006.02 Royal Institute of Technology(KTH), Sweden/Researcher
- 2006.03~2008.02 독일 국가연구소 (Fraunhofer Institute (FhG), 나노기술 연구소 책임과학자(Senior Staff Member), 세계 3대인명사전 등재
- 2008.03~2009.08 Research Professor, Dept.?Mechanical Eng.,INHA University
- 2009.09~2013.02 조선대학교 전자공학과 교수, 나노-마이크로 디바이스 연구실
- 2013.03~ 인하대학교 기계공학과 교수, 지능센서 및 열제어연구실

 

 

3D프린팅 기술로 구현하는 근골력 안전시스템

맞춤형 제작은 3D프린팅 기술의 대표적인 장점으로 손꼽힌다. 의료계 및 학계에서는 이 같은 기술적 특성을 활용해 불편한 인체를 보완할 수 있는 결과물을 선보이고 있다. 이에 최근 인하대학교 기계공학과의 김주형 교수는 미래창조과학부 주관의 ‘3D프린팅 사업화 기술개발확산사업’의 책임자로 선정돼 3D프린팅 기술력 구현의 기회를 얻었다. 김 교수는 이번 사업 안에서 ‘작업자 및 사회적 약자 맞춤형 근골격 안전시스템 구현을 위한 복합 3D 프린팅 활용 창의기술개발과제’(FIT&WALK)를 도맡아 사업을 진행할 예정이다. 
 

  3년 동안 진행될 이번 연구 과제는 총 40억 원의 지원금을 포함하며 인하대학교를 주관기관으로 이화여자대학교 병원, 연세대학교, 재활공학연구소 및 ㈜HMH가 참여하는 대형 프로젝트다. 김 교수의 ‘FIT&WALK’ 사업단은 3D 프린팅 공정 기술을 이용한 인체 맞춤형 초경량형 근력보조시스템 개발을 구상해 3D 프린팅 인체 맞춤형 복합수지 성형기술 개발 및 3D 프린팅과 연관한 복합재 성형 융복합 기술 개발 등을 통해 웨어러블 로봇의 탄생을 현실화하는 데 힘을 쏟고 있다. 
 

  특히, 김 교수는 3D프린팅 기술의 엔지니어링 분야에 초점을 맞춰 새로운 소재 개발에 주력해왔다. 그는 이번 사업단을 구축하며 타 학교 및 기관과의 협력을 통한 학문적 융복합을 시도했다. 뿐만 아니라 사업단은 과제 진행에 앞서 협력 부서들과 작업자와 사회적 약자에게 실질적인 도움을 주고자 하는 목표를 공유해왔다. 이를 실현하기 위해서는 새로운 소재에 대한 개발 여부가 큰 역할을 하게 된다. 이에 김 교수는 기존의 소재를 대체하는 고강성의 플라스틱 소재와 메탈 소재, 세라믹 소재에 주목했고, 이를 통해 개발된 웨어러블 로봇은 근골격보조시스템으로서 사업별 보조 장비로 사업화해 건축, 철강, 조선, 장동차, 기계 관련 중하중 작업장에 쓰이게 된다. 또한, 재활보조기기의 역할을 담당해 사고 및 후천적 장애로 보행 및 일상생활에 어려움을 겪는 이들에게 사용될 예정이다. 
 

  김 교수는 상용화를 위해 합리적인 경제적 비용을 염두에 뒀다. 현재 수억 원대를 호가하는 웨어러블 로봇은 일반인이 손에 넣기 어려운 제품이기 때문이다. 그는 “새로운 기술 개발로 기술을 필요로 하는 이들에게 합리적인 비용을 제안할 것입니다. 저희는 기술의 개발 단계부터 사용할 사람의 입장에서 출발했습니다. 맞춤형 기술을 통해 한 사람만의 로봇을 만드는 데 주력할 예정입니다”라고 말했다. 


 

▲복합 3D프린팅 활용 창의기술개발 Kick-off meeting

 

 

학문적 융복합을 이끌어낼 3D프린팅 기술

센서와 에너지 분야를 연구해왔던 김주형 교수는 3년 전부터 3D프린팅에 기반한 소재 연구에 관심을 갖기 시작했다. 이후 김 교수는 인천 지역의 연구소 및 대학교 연구진들과 모여 포럼과 연구회를 진행하며 기술 개발에 대한 논의를 나눴고, 2014년부터 3D프린팅 소재를 이용한 웨어러블 로봇 제작에 초점을 맞추며 본격적인 연구를 준비해왔다. 또한, ‘맴스(MEMS) 기술’에 주목해 로봇뿐 아니라 신소재로 제작하는 또 다른 제품 개발을 위한 길도 열어뒀다. 이 같은 일련의 과정이 무리 없이 수행되고, 많은 연구자들이 참여해 학문의 발전을 이룩하려면 국내 학계와 3D프린팅 기술 분야의 학문적 융·복합이 필요하다고 김 교수는 힘주어 말했다. 실제 독일 등 과학기술 분야의 선진국에서는 학문에 대한 장벽이 무너지고 있다. 뿐만 아니라 학자에게 기술 개발에 대한 영역을 열어 공개경쟁을 언급하며 협력하는 연구 체계를 마련하게 되기를 희망했다. 그는 이를 FIT&WALK 사업단에 투영시켜 새로운 소재의 발견뿐 아니라 회로 제작에 대한 부분까지 계획하고 있다고 전했다. 
 

  한편, 김 교수는 뛰어난 기술력을 보유하고 있을지라도 소비자 중심의 기술이 아니라면 성공할 수 없다고 단언했다. 그는 연구의 비전이 새로운 소재 개발과 소비자 중심의 시스템을 구축하는 데 있다고 언급했다. 목적 지향적 연구를 진행해온 사업단은 향후에도 사용자에게 적합한 제품을 개발하는 데 매진할 예정이며 맞춤형 로봇 시장을 열어가는 데 힘쓰겠다고 밝혔다. 더불어 사업단은 고령화 사회로 흘러가는 세계적 흐름에 따라 근골격과 근육량 등의 신체적 수치를 정확히 맞춘 로봇을 제작할 계획이다. 김 교수는 “몸이 불편한 사람들은 걷는다는 사실 하나만으로 행복해 합니다. 평범한 삶에 감사할 수 있어야 하는데 그렇지 못한 현실이 안타깝습니다. 저희 기술을 통해 후천적 질환이나 사고로 인해 어려움을 겪는 이들에게 희망이 되고자합니다”라고 말했다. 
 

  앞으로 김 교수는 순수 기술 개발뿐 아니라 대학생 및 대학원생에 대한 창업시스템 마련에도 일조하겠다고 언급했다. 그는 3D프린팅 기술 소개 개발의 내용을 교과 과정에 포함해 진로 개척과 새로운 시야를 제시해주겠다는 포부를 밝히기도 했다. 이를 통해 공학의 재도약과 인재 확보의 기회를 마련하겠다는 그의 장기적인 혜안을 발견할 수 있었다. 국내 공학 기술의 발전과 학생들에게 새로운 원동력을 부여하기 위해 노력해온 김주형 교수. 소외 계층을 위해 보편적인 기술 개발에 주력할 그의 당찬 행보에 3D프린팅 기술 분야의 지형도가 달라질 것으로 예측된다.

 

 


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