▲ (차례로) 이용구 교수팀의 4D 프린팅 시뮬레이터로 큐브 변형 과정을 볼 때의 이미지. 연구팀이 제작한 실제 큐브 사진.

GIST(광주과학기술원) 이용구 교수 연구팀이 ‘제28회 글로벌SW공모대전’에서 미래창조과학부 장관상(은상)을 수상했다고 28일 밝혔다.

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 모사하는 소프트웨어로서 ‘SMA 4D 프린팅을 위한 형상변형 예측 시뮬레이터’를 제안해 우수한 평가를 받았다.

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.

수상한 이용구 교수팀은 2015년부터 미래창조과학부와 정보통신기술진흥센터가 추진하는 IT?SW융합산업원천기술개발사업의 지원으로 ‘4D 프린팅 시뮬레이터 기술’ 개발 등 4D 프린팅과 관련된 연구를 진행하고 있다.

수상작품은 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.

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.

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

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.

▲ 글로벌SW공모대전에서 미래부 장관상을 수상한 GIST 이용구 교수(중앙) 연구팀.