▲ 한국전기연구원(KERI)의 설승권 박사팀은 프리폼 디스플레이 및 헬스케어소자 구현을 위한 3D프린팅 기술을 개발하고 있다.

한국전기연구원(KERI)의 설승권 박사팀이 개발한 프리폼 디스플레이 및 헬스케어소자 구현을 위한 로봇암 기반 전방위 3D프린팅 기술이 ‘2023년 국가연구개발 우수성과 100선’에 선정됐다.

국가연구개발 우수성과 100선은 국가 발전을 견인해 온 과학기술의 역할에 대해 국민의 이해와 관심을 제고하고, 과학기술인들의 자긍심을 고취하고자 2006년부터 매년 진행돼 온 제도다. 

KERI 스마트3D프린팅연구팀의 설승권 박사팀이 개발한 ‘로봇암 기반 전방위(全方位) 3D프린팅 기술’은 로봇과 3D프린팅 기술을 접목해 평면이 아닌 제품 위에 바로 자유로운 형태로 전기가 통하는 소자 및 부품을 인쇄할 수 있는 기술이다. 

최근 가전제품, 전자기기, 자동차, 로봇 등에서 첨단화가 급속히 진행되면서 복잡하고 정밀한 신개념의 제조기술인 스트럭처 일렉트로닉스(Structural Electronics) 기술 실현할 수 있는 기술로 3D프린팅이 주목받고 있다. 일례로 3D프린팅을 통해 전기·전자기기의 회로를 직접 인쇄하거나 일체형 모듈을 제조함으로써 초경량 맞춤형 제품 생산이 가능한 것이다.

3차원 공간에 인쇄하기 위해 필요한 것이 전방위 3D프린팅 기술이다. 설승권 박사팀은 5축/6축의 자유도를 갖는 전방위 모션시스템을 개발했다. 이를 기반으로 대면적으로 마이크론 단위의 배선을 인쇄하는데 필요한 로봇암 활용 전방위 3D프린팅이 가능한 장비를 확보했다. 

또한 설승권 박사팀은 전방위 3D프린팅 기술을 활용해 ‘증강현실(AR) 기반 내비게이션을 구현하는 스마트 콘택트렌즈 핵심 기술’ 개발에도 성공했다. 이는 전압의 인가 없이도 3D프린터를 이용해 렌즈 디스플레이에 곡면으로 패턴을 인쇄해 AR을 구현할 수 있는 기술로, AR을 통해 사람의 눈앞에서 내비게이션이 펼쳐지는 것이 가능하다. 

이밖에도 설승권 박사팀은 체외 진단용 바이오센서 센싱부에 사용되는 기능성 3D구조체 제작 

기술 이전, 세계 최초 3D프린팅 기술로 초고해상 디스플레이 화소 제조기술 개발 등 다수의 3D프린팅 기술을 개발한 바 있다.

설승권 박사는 “미래 첨단기기는 플렉시블 및 웨어러블 등 기능 실현을 위해 자유 형상(Free-Form Factor)을 갖는 전자 소자를 요구한다”라면서 “3D 인쇄전자기술은 기존 제한된 소자 제조 방식의 한계를 돌파하는 전 세계적 유망 기술 분야이고, 그 중심에 KERI가 있을 것”이라고 전했다.

한편, KERI 이차전지연구단 하윤철 박사팀의 ‘불 타지 않는 전고체 이차전지용 황화물계 고체전해질 저비용 대량생산 기술’은 기계·소재 분야 최우수 성과로 선정됐다.올해 선정된 우수성과 100선 기술에게는 과학기술정보통신부 장관의 인증서와 현판이 수여되고, 관련 규정에 따라 사업 및 기관평가 등에서 가점을 받게 되며, 사례집으로도 발간돼 배포된다. 

▲ ‘로봇암 기반 전방위(全方位) 3D프린팅 기술’을 개발한 KERI 설승권 박사(뒷줄 左 첫번째)와 연구팀.