정임두 교수팀, 열처리 없는 3D프린팅 기술 개발
4중 위조 방지 정보 암호화 시스템에도 활용
상온에서 3차원(3D) 퀀텀닷 구조물을 만들 수 있는 기술이 개발됐다.
UNIST(총장 이용훈)는 정임두 기계공학과 및 인공지능대학원 교수팀이 '원스톱 페로브스카이트 퀀텀닷(PQD) 적층 제조기술'을 개발했다고 30일 밝혔다. PQD로 상온에서 추가 열처리 없이 에펠탑 같은 복잡한 형상을 3D프린팅하는 기술이다.
퀀텀닷은 자체적으로 빛을 내는 수 나노미터 크기의 반도체 결정이다. 퀀텀닷으로 3D형상을 만들려면 장시간 열을 가해야 하고, 열에 취약한 탓에 특성이 저하될 수 밖에 없었다.
특히 PQD는 발광 효율이 좋고 색상 가변성도 갖추고 있어 다양한 3D프린팅 구조물에 적용하는 연구가 이어졌다.
하지만 프린팅을 위한 긴 열처리 과정에서 특성이 저하되거나 형상이 변형되는 한계성도 나타났다.
정 교수팀은 PQD에 하이드록시프로필 셀룰로스(HPC) 폴리머와 휘발성 용매를 넣어 상온에서 퀀텀닷-폴리머 소재를 적층해 구조물을 만들 수 있는 기술을 개발했다. HPC 폴리머로 추가 열처리 없이 상온에서 프린팅 소재를 안정적으로 압출하고, 휘발성 용매 다이클로로메테인(DCM)으로 용매를 잘 증발시켜 소재가 뭉치지 않고 증착할 수 있도록 유도했다.
이어 HPC 양, 노즐 속도, 소재 압축 압력 등 3D프린팅에 영향을 주는 변수를 최적화해 에펠탑, 피라미드 등 복잡한 구조물을 3D프린팅으로 제작하는 데 성공했다.
특정 파장에 발광하는 PQD 특성과 3D프린팅으로 만들 수 있는 기하학적 형상을 응용해 4중 위조 방지 및 정보 암호화 시스템도 구현했다.
정임두 교수는 “퀀텀닷 3D프린팅 공정을 열처리나 광경화처리 없이 단순화해 상온에서도 안정적으로 프린팅이 가능하다”며 “위조 방지나 정보 암호화 뿐만 아니라 퀀텀닷 기반 광전자 및 에너지 응용 분야 확장에 기여할 것”이라고 말했다.
이 연구 성과는 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈' 3월 온라인에 게재됐다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
