์ด ๋ฌธ์์ ์๋ณธ์ ์ธ๋ถ ์ํค์์ ๊ฐ์ ธ์์ต๋๋ค.
1. ํด๋ฆฌ์ ์ฐ (Poly Lactic Acid / Poly LActide)[ํธ์ง]
์ฃผ๋ก ์ฅ์์์ ์ฌํ์์ ๋ฑ์ ์๋ฌผ๋ก ๋ง๋๋ ์๋ถํด์ฑ ์์ง์ด๋ค. ์ ์ฐ์ ๋จ์์ฒด๋ก ์ง๋ ์คํฉ์ฒด์ด๋ฉฐ ๋ณดํต ์ ์ฐ ๊ทธ ์์ฒด๋ฅผ ์คํฉํด์ ํฉ์ฑํ๊ธฐ ๋ณด๋จ ๋ฌด์์ ์ฐ์ ring open polymerizationํด์ ๋ง๋ ๋ค. ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ์นํ๊ฒฝ(์๋ถํด์ฑ) ๊ณ ๋ถ์ํํฉ๋ฌผ ์ค ๊ฐ์ฅ ๋ง์ด ์์ฐ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ์๋ถํด ์ฐ๋ฌผ์ด ์ ์ฐ์ด๋ผ ์์ฒด์ ๋ ์ฑ์ ์์ผ๋ ๋ถํด ์ ์ฃผ๋ณ์ pH๊ฐ ๋ฎ์์ง๋ ๋จ์ ์ด ์๋ค. ๊ธฐ๊ณ์ ๊ฐ๋๋ ์์ฃผ ์ข์ ํธ์ ์๋๋ ์ธ์ฒด์ ๋ฌดํดํ๊ณ ๋ฐ์ด์ค๋งค์ค์์ ์์ฐ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฉฐ ๊ฐ๊ณต์ฑ์ด ์ฐ์ํ๋ค๋ ์ฅ์ ๋๋ฌธ์ ์ฌ๊ฑด ์ฑํ์์ ์ ์ธ์ฒด์ ์ฝ์ ํ๋ ๋ถํ์ ๋ง๋ค ๋ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๋ค. ๋๋ถ์ด ๊ณ ๊ธํ ํฐ๋ฐฑ์ ์ฌ๋ฃ๋ก๋ ์ฐ์ด๊ณ [1] ์กฐ์ง๊ณตํ ์ธํฌ๋ฅผ ์ง์งํ๋ ์ง์ง์ฒด(scaffold)๋ก ์์ฃผ ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ, 3D ํ๋ฆฐํฐ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ฌ๋ฃ๋ก๋ ๊ฐ๊ด๋ฐ๊ณ ์๋ค.
์ฌ์ฌ์ฉ ๋ฐ ์ฌํ์ฉ[2]์ ๊ฐ๋ฅํ์ง๋ง ํ๊ตญ์์๋ ์์ง๊น์ง ์๋ถํด์ฑ ๋ฌผ์ง์ ์ฒ๋ฆฌํ๋ ํ์ ์ ยท์ฐ์ ์ ๋ฅ๋ ฅ์ด ์์ด ๊ทธ๋ฅ ์ผ๋ฐ์ฐ๋ ๊ธฐ๋ก ๋ฐฐ์ถํด์ผ ํ๋ค.
1.1. 3D ํ๋ฆฐํ ์์[ํธ์ง]
์ด ์ค 3D ํ๋ฆฐํ
์ ์์ด์๋ ABS์ ํจ๊ป ๊ฐ์ฅ ๋ง์ด ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ณ ๋ถ์์ด๋ค. ABS(ํ๋ผ์คํฑ)์ ๋ฌ๋ฆฌ ์์ถ์ฑ์ด ๋ํ ํธ์ด๋ฉฐ, ์ฅ์์ ์ ๋ถ์ ์ฃผ ์ฑ๋ถ์ผ๋ก ๋ง๋ค๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์์ ๊ณ์ด์ ABS๋ณด๋ค๋ ์นํ๊ฒฝ์ ์ธ ํธ์ด๋ค. ABS์ ๋ฌ๋ฆฌ ์ญํ ๋์๊ฐ ๊ฑฐ์ ๋์ง ์์ผ๋ฉฐ[3] ์ธ์ฒด์ ์ ํดํ ์์๊ฐ ๊ฑฐ์ ๋ฐ์ํ์ง ์๋๋ค. ๋ค๋ง ์ถ๋ ฅ์์ ๋ฏธ์ธ๋จผ์ง๋ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ํ๊ธฐํ๋ ๊ฒ์ด ์ถ์ฒ๋๋ค. ๋ํ ๊ท ์ด์ด๋ ์์ถ ํ์ ๋ฑ์ด ์ ๋ค๋ ์ฅ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค. ํ์ง๋ง ABS์ ๋นํด ์๋์ ์ผ๋ก ๋น์ผ ํธ (๋๋ต 10~20% ์ ๋)์ด๊ณ , ํ๊ฐ๊ณต์ด ABS ์์ฌ๋ณด๋ค๋ ์ด๋ ต๋ค๋ ๋จ์ ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ค.
3D ํ๋ฆฐํฐ๋ฅผ ์ฒ์ ์ ํ๋ ์ฌ์ฉ์๋ผ๋ฉด, PLA๋ฅผ ์ ํํ๋ ๊ฒ์ด ๊ฐ์ฅ ๋ฌด๋ํ๋ค. ABS์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ์ต๊ธฐ์ ์ฝํ๋ฏ๋ก ๋ณด๊ด ์ ์ฃผ์ํด์ผ ํ๋ค.[4] ๋ณดํต์ ์ฌ์ฉํ๊ณ ๋์ ์ต๊ธฐ์ ๊ฑฐ์ ์ ํจ๊ป ์ฉ๊ธฐ๋ ์งํผ๋ฐฑ์ ๋ฃ์ด์ ๋ณด๊ดํ๋ค. ๋๋ฌด ์ต๊ธฐ๊ฐ ์ฐผ๋ค๊ณ ์๊ฐ๋๋ฉด 40-45๋๋ก ๋ฌ๊ตฐ ์ค๋ธ์ 4์๊ฐ์ฏค ๊ฑด์กฐ์ํค๋ ๊ฒ๋ ๋ฐฉ๋ฒ.
์ค์ PLA ์ถ๋ ฅ๋ฌผ์ ABS ์ฌ์ง๊ณผ ๋น๊ตํ๋ฉด ์ฝ๊ฐ ๋ถ์์ง๊ธฐ ์ฌ์ด ํน์ฑ์ด ์์ผ๋ ์ฝ๊ฒ ๋ถ์์ง์ง๋ ์์ผ๋ฉฐ ํฐ ๋ชจ๋ธ์ ์ถ๋ ฅํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ABS ์ฌ์ง๊ณผ๋ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๊ท ์ด์ด๋ ํจ, ์์ถ ํ์์ด ์ ์ ํธ์ด๊ณ ABS์ ๋ฌ๋ฆฌ ์๋ฌผ์ฑ ๋์๊ฐ ๋๋ฉฐ ๋ฐ์ง์ด๋ ํน์ฑ์ด ์๊ณ ํ๋ผ๋ฉํธ ์์๋ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง๊ฐ ๋์ค๊ณ ์๋ค. ABS์ ๋ฌ๋ฆฌ ์จ๋๊ฐ ๋ด๋ ค๊ฐ๋ ์์ถ์ด ์ ์๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋น๊ต์ ์์ ์ ์ธ ์ถ๋ ฅ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ๋ณ๋์ ํํธ๋ฒ ๋๊ฐ ํ์์์ผ๋ฉฐ, PLA๋ก ์ถ๋ ฅํ ๋ชจ๋ธ์ ํผํผํ์ง๋ง ์๋์ ์ผ๋ก ์ ๋ถ์ค๋ฌ์ง๋ ์ฑ์ง์ด ์์ด ๊ณ ์จ์์ ์ฌ์ฉํด์ผ ํ๋ ์ํฉ์์๋ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ค. ๊ณ ์จ์ ์ํฉ์์ ๊ผญ ์ฌ์ฉํด์ผํ๋ค๋ฉด 65๋๋ก ๋ฌ๊ตฐ ์ค๋ธ์์ ๋ฃ์ด ์์ํ ๋๊ฐ์ 3์ธํธ ๋ฐ๋ณตํ์ฌ, ์ด๋๋ง ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ด์ด์ฑ์ ์ด๋ ์ ๋ ํ๋ณดํ ์ ์๋ค.
PLA ์ถ๋ ฅ๋ฌผ์ ์๋ช ์ ์์จ์ ๊ฑด์กฐํ ๊ณต๊ธฐ ์ ์ด๋ง์ผ๋ก๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ํ๋ผ์คํฑ๊ณผ ๋น์ทํ์ง๋ง ์ฃผ๋ก ์๋ถํด์ ์ํ ์๋ช ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ์ฅ ํฐ ๋น์ค์ ์ฐจ์งํ๋ค. ์ค์ ์ฌ๋ก๋ก ๋ฏธ์๋ฌผ์ด ๊ฑฐ์ ์๋ ๊นจ๋ํ ์ํ์ ๋ฌผ์์์๋ ํ์ง ์ ํ๊ฐ ๊ฑฐ์ ์์ผ๋ฉฐ ์ดํญ๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ฏธ์๋ฌผ์ด ๋ค์ ์์๊ฐ๋ฅํ ํ๊ฒฝ์์๋ ์๊ฐ์ ๋ด์ ํ์ง ์ ํ๊ฐ ์ก์์ผ๋ก๋ ํ์ธ ๊ฐ๋ฅํ ์์ค์ผ๋ก ๋ชฉ๊ฒฉ๋์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋ฏธ์๋ฌผ์ด ํ๋ฐํ ๊ณ ์จ ๋ค์ตํ ํ๊ฒฝ์ผ์๋ก ์๋ช ์ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ์ํฅ์ ์ค๋ค.
PLA+๋ผ๋, ๊ฐ์ฑ์ ์ผ๋ฐ PLA๋ณด๋ค 3๋ฐฐ ์ ๋ ๋๋ฆฐ ํ๋ผ๋ฉํธ๋ ์๋ค.
3D ํ๋ฆฐํฐ๋ฅผ ์ฒ์ ์ ํ๋ ์ฌ์ฉ์๋ผ๋ฉด, PLA๋ฅผ ์ ํํ๋ ๊ฒ์ด ๊ฐ์ฅ ๋ฌด๋ํ๋ค. ABS์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก ์ต๊ธฐ์ ์ฝํ๋ฏ๋ก ๋ณด๊ด ์ ์ฃผ์ํด์ผ ํ๋ค.[4] ๋ณดํต์ ์ฌ์ฉํ๊ณ ๋์ ์ต๊ธฐ์ ๊ฑฐ์ ์ ํจ๊ป ์ฉ๊ธฐ๋ ์งํผ๋ฐฑ์ ๋ฃ์ด์ ๋ณด๊ดํ๋ค. ๋๋ฌด ์ต๊ธฐ๊ฐ ์ฐผ๋ค๊ณ ์๊ฐ๋๋ฉด 40-45๋๋ก ๋ฌ๊ตฐ ์ค๋ธ์ 4์๊ฐ์ฏค ๊ฑด์กฐ์ํค๋ ๊ฒ๋ ๋ฐฉ๋ฒ.
์ค์ PLA ์ถ๋ ฅ๋ฌผ์ ABS ์ฌ์ง๊ณผ ๋น๊ตํ๋ฉด ์ฝ๊ฐ ๋ถ์์ง๊ธฐ ์ฌ์ด ํน์ฑ์ด ์์ผ๋ ์ฝ๊ฒ ๋ถ์์ง์ง๋ ์์ผ๋ฉฐ ํฐ ๋ชจ๋ธ์ ์ถ๋ ฅํ๋ ๊ฒฝ์ฐ์๋ ABS ์ฌ์ง๊ณผ๋ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๊ท ์ด์ด๋ ํจ, ์์ถ ํ์์ด ์ ์ ํธ์ด๊ณ ABS์ ๋ฌ๋ฆฌ ์๋ฌผ์ฑ ๋์๊ฐ ๋๋ฉฐ ๋ฐ์ง์ด๋ ํน์ฑ์ด ์๊ณ ํ๋ผ๋ฉํธ ์์๋ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง๊ฐ ๋์ค๊ณ ์๋ค. ABS์ ๋ฌ๋ฆฌ ์จ๋๊ฐ ๋ด๋ ค๊ฐ๋ ์์ถ์ด ์ ์๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๋น๊ต์ ์์ ์ ์ธ ์ถ๋ ฅ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. ๋ณ๋์ ํํธ๋ฒ ๋๊ฐ ํ์์์ผ๋ฉฐ, PLA๋ก ์ถ๋ ฅํ ๋ชจ๋ธ์ ํผํผํ์ง๋ง ์๋์ ์ผ๋ก ์ ๋ถ์ค๋ฌ์ง๋ ์ฑ์ง์ด ์์ด ๊ณ ์จ์์ ์ฌ์ฉํด์ผ ํ๋ ์ํฉ์์๋ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ค. ๊ณ ์จ์ ์ํฉ์์ ๊ผญ ์ฌ์ฉํด์ผํ๋ค๋ฉด 65๋๋ก ๋ฌ๊ตฐ ์ค๋ธ์์ ๋ฃ์ด ์์ํ ๋๊ฐ์ 3์ธํธ ๋ฐ๋ณตํ์ฌ, ์ด๋๋ง ํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ด์ด์ฑ์ ์ด๋ ์ ๋ ํ๋ณดํ ์ ์๋ค.
PLA ์ถ๋ ฅ๋ฌผ์ ์๋ช ์ ์์จ์ ๊ฑด์กฐํ ๊ณต๊ธฐ ์ ์ด๋ง์ผ๋ก๋ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ํ๋ผ์คํฑ๊ณผ ๋น์ทํ์ง๋ง ์ฃผ๋ก ์๋ถํด์ ์ํ ์๋ช ๊ฐ์๊ฐ ๊ฐ์ฅ ํฐ ๋น์ค์ ์ฐจ์งํ๋ค. ์ค์ ์ฌ๋ก๋ก ๋ฏธ์๋ฌผ์ด ๊ฑฐ์ ์๋ ๊นจ๋ํ ์ํ์ ๋ฌผ์์์๋ ํ์ง ์ ํ๊ฐ ๊ฑฐ์ ์์ผ๋ฉฐ ์ดํญ๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ฏธ์๋ฌผ์ด ๋ค์ ์์๊ฐ๋ฅํ ํ๊ฒฝ์์๋ ์๊ฐ์ ๋ด์ ํ์ง ์ ํ๊ฐ ์ก์์ผ๋ก๋ ํ์ธ ๊ฐ๋ฅํ ์์ค์ผ๋ก ๋ชฉ๊ฒฉ๋์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋ฏธ์๋ฌผ์ด ํ๋ฐํ ๊ณ ์จ ๋ค์ตํ ํ๊ฒฝ์ผ์๋ก ์๋ช ์ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ์ํฅ์ ์ค๋ค.
PLA+๋ผ๋, ๊ฐ์ฑ์ ์ผ๋ฐ PLA๋ณด๋ค 3๋ฐฐ ์ ๋ ๋๋ฆฐ ํ๋ผ๋ฉํธ๋ ์๋ค.
2. ์ค๊ตญ ์ธ๋ฏผํด๋ฐฉ๊ตฐ[ํธ์ง]
ํญ๋ชฉ ์ฐธ์กฐ.
3. ๋ํ๋ฏผ๊ตญ์ ํ๋ก๋ ์ฌ๋ง ๋จ์ฒด[ํธ์ง]
[1] ๋ถํด๋๋ฉด ์ ์ฐ์ด ๋๊ธฐ์ ์ด์ ๊ฐํด๋ ํ๊ฒฝ ํธ๋ฅด๋ชฌ์ผ๋ก๋ถํฐ ์์ ๋กญ๋ค. ๋ค๋ง ํ๊ตญ์์๋ PLA๋ณด๋ค๋ ๋์ผ๋ก ์ ๋ ๋ง์ด ์ด๋ค.
[4] PLA๊ฐ ์ต๊ธฐ๋ฅผ ๋จน์ผ๋ฉด ์ถ๋ ฅํ ๋ ๋
ธ์ฆ์์ ๋์ค๋ฉด์ ์์ 'ํกํก' ์๋ฆฌ์ ํจ๊ป ๊ธฐํฌ๊ฐ ์๊ธฐ๋ฉด์ ์ถ๋ ฅ๋๋ค.