3D 프린팅을 넘어, 이제는 4D 프린팅 시대가 온다!

내가 원하는 물건을 프린터만 있으면 

바로 그 자리에서 뽑을 수 있는 세상!

어릴 적 누구나 꿈꿨던 이야기죠?

<사진출처 : http://www.ted.com/talks/skylar_tibbits_the_emergence_of_4d_printing / TED / Skylar Tibbits / Feb 2013 >

최근 3D 프린터가 상용화되면서 

그 꿈이 현실이 되고 있습니다.

여기서 잠깐! 

3D 프린팅은 무엇일까요?

3D 프린팅은 설계도를 컴퓨터에 입력하면 설계에 따라 

3차원(3D)의 입체적 고체 물질을 프린트할 수 있는 기술입니다.

3D 프린팅은 최근에서야 대중화되었습니다.

 

그런데!

이미 3D 프린팅 기술이 

4D 프린팅으로 진화하고 있다는 사실!

믿어지시나요?

 

<사진출처 : http://www.ted.com/talks/skylar_tibbits_the_emergence_of_4d_printing / TED / Skylar Tibbits / Feb 2013 >

4D 프린팅 기술은 이미 2013년 4월,

미국 MIT 자가조립연구소 스카일러 티비츠 교수의

TED 강연을 통해서 알려졌습니다.

미국은 3D 프린팅에서 한 발 더 나간 기술을 

연구하기 시작한 것이죠!

 

스카일러 티비츠 교수의 강연

 ‘4D 프린팅의 출현(The emergence of 4D printing)’을

자세히 보고 싶으시다면 아래 링크로 접속하세요!

<사진출처 : http://www.ted.com/talks/skylar_tibbits_the_emergence_of_4d_printing / TED / Skylar Tibbits / Feb 2013 >

 

영상에서는 4D 기술의 원리와 정의를 설명하고 있습니다.

 또 1차원 선이 물 속에서 3차원 정육면체로 변하는 모습을 소개했습니다.

영상에서 기술의 핵심은 형상기억합금과 같은 

신소재를 3D 프린터로 출력하는 것이며,

출력한 물체가 시간이나 주변 환경이 변하면

 다른 모양으로 바뀌는 것이라고 언급합니다.

 

 

그렇다면 4D 프린팅은 도대체 어떤 기술일까요?

 

4D 프린팅은 3D 프린팅에 ‘변환’ 개념이 

추가된 것이라고 볼 수 있습니다.

기존의 3차원에 변환이라는 1차원이 추가되었기 때문에 

4D라는 이름이 붙은 것이죠!

3D + 변환 = 4D

 

여기서 변환은 무엇을 말할까요?

어떤 물체가 특정한 변화를 만나면 

형태를 스스로 변화시키는 것을 말합니다.

 

<사진출처 : http://www.ted.com/talks/skylar_tibbits_the_emergence_of_4d_printing / TED / Skylar Tibbits / Feb 2013 >

 

즉, 3D 프린터로 제품을 만들지만

출력된 물체는 시간 또는 주변 환경의 변화에 따라

 다른 모습으로 형태를 바꾸게 되는 것이죠!

 

정말 신기하고 놀랍죠?

 

이때, 어떤 조건에서 어떻게 변신하게 할 것인지는

엔지니어가 미리 스마트재료에 내장시키게 될 것이라고 하네요!

 

 

이해가 힘드신 분들을 위해 사진을 보며 

좀 더 자세한 예시를 들어보겠습니다!

 

<사진출처 : http://www.ted.com/talks/skylar_tibbits_the_emergence_of_4d_printing / TED / Skylar Tibbits / Feb 2013 >

 

위 사진과 같이 긴 막대기를 뽑고, 물 속에 넣어주면!

긴 막대기 입장에서 갑자기 환경이 바뀌게 됩니다.

4D 프린팅은 이 점을 이용했습니다.

 

환경이 바뀐걸 인지한 막대가 스스로 모양을 바꾸도록 만드는 것이죠.

긴 막대기는 위 사진처럼 물을 만남과 동시에!

모양을 육면체로 변환합니다.

 

이제 이해가 되셨나요?

 

 

그런데 여기서 잠깐!

3D 프린터가 있는데 굳이 왜

4D 프린터 기술이 필요할지 궁금하신 분들!

계시겠죠?

 

그런 분들을 위해 그 이유를 짚고 넘어가보겠습니다.

<사진출처 :  / pixabay / Pixaline >

예를 들어, 아주 큰 집을 3D 프린터로 프린팅하려면 어떻게 해야 할까요?

 

물론 집보다 큰 프린터가 있다면 바로 프린터 할 수 있겠지만!

그것에는 엄청난 비용이 필요하겠죠?

 

그래서 보통 3D 프린터로 이런 큰 물체를 프린팅하려면

아주 작은 부품을 인쇄하고, 그것들을 조립해야 합니다.

 

조립하는 과정도 꽤 많은 힘이 들겠죠?

 

여기서 3D 프린팅의 한계가 보이시나요?!

 

그럼 어떻게 하면 프린터보다 더 큰 물체를

 빠른 속도로 한 번에 프린팅할 수 있을까요?

 

바로 4D 프린팅 기술이 그 해답이 될 것이라고 합니다.

 

아래 동영상에서도 물체가 바뀐 환경에서 

여러 모양으로 변하는 모습을 볼 수 있습니다.

특히 옷 모양이 되는 건 정말 놀라운데요.

 

이처럼 3D 프린터보다 큰 물체를 작게 뽑아서,

꺼내면 환경변화를 인식하고 옷 모양으로 변하게 만들면?

 

프린터보다 큰 물체를 쉽게 뽑을 수도 있겠죠?

<사진출처 : https://vimeo.com/80287226 / Nervous System>

 

4D 프린팅 연구는 현재 소재 개발에 

초점이 맞춰져 있다고 하는데요!

앞으로도 한동안 계속될 것으로 전망된다고 합니다.

 

앞으로 5년 안에 4D 프린팅 기술로 완구와 같은

 단순한 물체를 얻을 수 있고,

20년 안에 더욱 복잡한 형태를 프린터 할 수 있을 것으로 보인다니!

우리도 앞으로 4D 프린팅의 진화를 눈 크게 뜨고 지켜봐야겠네요!

 

4D 프린팅이 개발된 세상!

그리 머지않은 미래일 텐데요!

 

운전자의 취향과 기분에 따라 자동차의 외관을 바꿀 수 있고,

도로가 파손되면 도로가 스스로 복구되는!

영화에서나 볼 법한 일들이 눈앞에서 펼쳐질 것입니다.

출력 후 자동적으로 조립되는 코끼리 모형 <사진출처 : MIT>

 

과거에 영화를 보며 실제로 이루어질지 

의문을 가졌던 것들이 현재 이루어진 것처럼!

4D 기술도 미래엔 자동차 분야, 국방 분야, 보건의료 분야 등 

다양한 분야에서 활용될 만큼 발전될 것이라고 믿습니다!