▲ MIT 연구소에서 발표한 자가변환 가능한 4D 프린팅 (출처 : MIT Self-Assembly Lab).

최근 3D 프린팅을 넘어 4D프린팅에 대한 관심이 높아짐에 따라 헬스케어, 사회기반시설, 자동차, 항공, 방위산업 등에서의 기술개발이 활발하게 이루어지고 있는 것으로 나타났다.

KOTRA 실리콘밸리 무역관에 따르면 4D프린팅이 각 나라 정부의 지원과 글로벌 기업·대학연구소들의 연구개발로 성장 초기 단계에 들어온 것으로 나타났다.

4D프린팅이란 온도와 시간 등과 같은 외부 특정 자극 요소에 의해 특성과 습성이 자가변환할 수 있는 생산기술을 말한다.

4D프린팅은 현재 자가변환이 가능한 형상기억소재 등의 소재 개발과, 제조과정에서 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 혁신적인 프린팅 기술에 초점을 맞춰져 개발이 진행 중이다.

글로벌 조사기관 Markets and Markets 보고에 따르면, 4D 프린팅 시장은 2025년까지 5억3,800만달러에 이를 것으로 조사되고 있다.

4D프린팅의 주된 응용분야는 헬스케어, 사회기반시설, 자동차·항공·방위산업, 제조 및 패키징·내구소비재등 분야로 꼽히고 있다.

헬스케어분야의 경우 스마트 약리학, 개인 맞춤형 의약품, 프로그램형 세포 개발로 질병 치료등에 유용한 활용이 기대되며 사회기반시설의 경우 특정 목적을 위해 상하수도관의 자가변환 기술을 통해 관을 확장하거나 축소하는등 상화수도관 개발 접목도 기대가 된다.

또한 자동차 코팅부문 활용시 환경변화에 맞게 차량 외관 부식을 방지하거나, 재질의 유연성과 강도를 자유롭게 조절하고 항공기의 외부 손상에도 자가 수선을 이루게 하거나 군용장비로 외부의 빛의 굴절을 이용해 은폐하는 군복 개발에도 나서고 있다.

이처럼 대부분의 기술들은 아직 개발 초기 단계에 머물러 있는 상태이지만 현재 미국에서는 정부의 지원 아래에 대학교 연구소와 글로벌 선두 프링팅 기업간의 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.

피츠버그 스완슨 공대, 하버드 공대, 일리노이 공대는 정부의 지원 아래 시간이 지남에 따라 자가변환이 가능한 4D프린팅 기술을 개발하고 있다. 콜로라도 볼더 대학의 경우, 싱가포르 SUTD(Singapore University of Technology and Design)와 함께 4D 프린팅 기술을 개발하고 있다.

MIT 공대 자가변환 연구소(Self-Assembly Lab)는 프린터 시장 글로벌 선두기업 스트라타시스(Stratasys)와 파트너십을 통해 4D프린팅 기술을 개발 진행 중이다. United States Army Research는 4D프린팅 기술개발 대학연구소(하버드대학교, 피츠버그대학교, 일리노이대학교)에 총 85만5,000달러를 지원할 예정으로 개발된 4D프린팅 기술은 헬스케어와 자동차산업 등 다양한 분야에 활용할 계획이다.

KOTRA 실리콘밸리 무역관은 “4D 프린팅이 시장에서 상용화되기 위해서는 상대적으로 높은 개발비용 및 기술 표준화 문제에 대한 해결이 요구된다”며 “현재 4D 프린팅 시장 제조기업은 한정돼 있기 때문에 기업들의 맞춤형 수요에 대해 능동적으로 대처하기 위해서는 초기 개발과정에 대해선 투자와 지원이 필요하다”고 밝혔다.