AMS 연구실은 첨단 적층제조(Additive Manufacturing) 기술을 기반으로, 미래 제조산업의 혁신을 선도하는 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 기계공학을 중심으로 다학제적 접근을 통해, 새로운 제조 공정과 소재 개발, 그리고 이를 활용한 다양한 응용 분야의 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 특히, 다중재료 적층제조(MMAM), 탄소 기반 나노복합소재, 유연 센서, 식품 3D 프린팅 등 차세대 제조기술의 핵심 분야에서 국내외적으로 높은 연구 성과를 내고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 다중재료 적층제조 공정의 설계 및 최적화, 이종 재료 간의 접합 강도 및 신뢰성 평가, 그리고 복합 기능성 구조체의 개발입니다. 이를 통해 센서 내장형 소프트 그리퍼, 3차원 회로 기판, 스마트 인솔 등 다양한 첨단 제품을 제작하고, 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술을 개발하고 있습니다. 또한, 직접 잉크 쓰기, 용융 압출, 광중합 등 다양한 적층제조 공정을 활용하여, 복잡한 형상과 다층 구조의 유연 센서 및 전자소자를 구현하고 있습니다.
탄소나노튜브, 폴리디메틸실록산 등 탄소 기반 나노복합소재를 활용한 유연 센서 개발은 웨어러블 디바이스, 로봇, 의료기기 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 소재의 분산성, 전도성, 기계적 내구성 향상을 위한 최적화 연구와 함께, 센서의 회로 설계, 신호 처리, 내구성 평가 등 실용화에 필요한 전 과정을 체계적으로 수행하고 있습니다. 다중재료 적층제조 기술과 결합하여, 센서와 회로, 구조체를 일체형으로 제작하는 통합 제조 공정도 활발히 연구 중입니다.
식품 3D 프린팅 분야에서는 점성이 높은 식재료의 압출 특성, 온도 제어, 다중 노즐 시스템, 재료 혼합 및 토출 공정 등 식품 적층제조의 핵심 기술을 개발하고 있습니다. 맞춤형 식단 제공, 다양한 영양소 조합, 시각적·촉각적 만족도를 높인 식품 디자인 등 실질적인 응용을 목표로 하며, 식품 산업의 개인 맞춤화와 고부가가치 식품 개발에 기여하고 있습니다.
AMS 연구실은 정부, 산업계, 학계와의 활발한 협력을 통해, 연구 결과의 실용화와 기술 상용화에 힘쓰고 있습니다. 앞으로도 첨단 적층제조 기술과 융합 소재 개발을 통해, 미래형 스마트 제조 시스템과 인간-기계 인터페이스 분야의 혁신을 이끌어갈 것입니다.
다중재료 적층제조(Multi-material Additive Manufacturing, MMAM) 및 응용
AMS 연구실은 다중재료 적층제조(MMAM) 기술을 중심으로 다양한 물성의 이종 재료를 동시에 적층하는 혁신적인 제조 공정을 연구하고 있습니다. MMAM 공정은 전통적인 단일 재료 적층 방식의 한계를 극복하며, 서로 다른 기계적, 전기적, 화학적 특성을 가진 재료를 한 번에 적층하여 복합 기능성 구조체를 제작할 수 있습니다. 이를 통해 센서 내장형 소프트 그리퍼, 복합 기능성 디바이스, 3차원 회로 기판 등 다양한 첨단 제품의 개발이 가능해졌습니다.
연구실에서는 MMAM 공정의 설계 및 최적화, 이종 재료 간의 접합 강도 및 상호 간섭 문제 해결, 그리고 복합 구조체의 신뢰성 평가에 중점을 두고 있습니다. 특히, 열가소성 폴리우레탄(TPU), 에틸-시아노아크릴레이트, 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs), 은 페이스트, 폴리디메틸실록산(PDMS) 등 다양한 재료를 활용하여, 센서 내장형 소프트 그리퍼와 같은 차세대 로봇 부품을 성공적으로 제작하였습니다. 이러한 연구는 기존 제조 방식에서 어려웠던 복잡한 구조와 기능의 통합을 가능하게 하며, 스마트 로보틱스, 바이오메디컬, 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야로의 확장성을 보여주고 있습니다.
MMAM 기술의 발전은 미래 제조 산업의 패러다임을 변화시키고 있습니다. AMS 연구실은 다중재료 적층제조의 공정 신뢰성, 생산성, 그리고 상용화 가능성에 대한 연구를 지속적으로 수행하며, 산업계 및 학계와의 협력을 통해 실제 적용 사례를 확대하고 있습니다. 앞으로도 MMAM 기반의 복합 기능성 구조체 개발을 통해, 맞춤형 스마트 디바이스 및 차세대 제조기술의 선도적 역할을 이어갈 것입니다.
탄소 기반 나노복합소재 및 유연 센서 개발
AMS 연구실은 탄소나노튜브(CNT), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNTs), 폴리디메틸실록산(PDMS) 등 탄소 기반 나노복합소재를 활용한 유연 센서 및 전자소자 개발에 주력하고 있습니다. 이러한 나노복합소재는 우수한 전기적, 기계적 특성을 바탕으로, 압력, 변형, 접촉 등 다양한 외부 자극에 민감하게 반응하는 센서 제작에 적합합니다. 연구실에서는 직접 잉크 쓰기(Direct Ink Writing, DIW), 용융 압출, 광중합 등 다양한 적층제조 공정을 적용하여, 복잡한 형상과 다층 구조의 유연 센서를 구현하고 있습니다.
특히, 탄소나노튜브/폴리머 복합체를 이용한 압력 감응 센서, 스트레인 센서, 촉각 센서 등은 웨어러블 디바이스, 로봇, 의료기기, 스마트 인솔 등 다양한 분야에 적용되고 있습니다. 연구실은 소재의 분산성, 전도성, 기계적 내구성 향상을 위한 최적화 연구와 함께, 센서의 회로 설계, 신호 처리, 내구성 평가 등 실용화에 필요한 전 과정을 체계적으로 수행하고 있습니다. 또한, 다중재료 적층제조 기술과 결합하여, 센서와 회로, 구조체를 일체형으로 제작하는 통합 제조 공정도 활발히 연구 중입니다.
이러한 연구는 기존 실리콘 기반 센서의 한계를 극복하고, 자유로운 설계와 대량 생산이 가능한 차세대 유연 전자소자 개발에 기여하고 있습니다. AMS 연구실은 앞으로도 고감도, 넓은 감지 범위, 우수한 내구성을 갖춘 유연 센서 및 스마트 소재 개발을 통해, 미래 지능형 시스템과 인간-기계 인터페이스 분야의 혁신을 이끌어갈 계획입니다.
식품 3D 프린팅 및 맞춤형 식품 제조 기술
AMS 연구실은 식품 3D 프린팅 분야에서도 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 식품 적층제조 기술은 기존의 식품 가공 방식과 달리, 다양한 식재료를 정밀하게 적층하여 맞춤형 식품을 제작할 수 있는 혁신적인 방법입니다. 연구실에서는 점성이 높은 식재료의 압출 특성, 온도 제어, 다중 노즐 시스템, 재료 혼합 및 토출 공정 등 식품 3D 프린팅의 핵심 기술을 개발하고 있습니다.
특히, 병원 등에서 환자 맞춤형 식단 제공, 다양한 영양소 조합, 시각적·촉각적 만족도를 높인 식품 디자인 등 실질적인 응용을 목표로 하고 있습니다. 어묵, 초콜릿, 생선살 등 다양한 식재료를 활용한 3D 프린팅 실험을 통해, 재료의 유변학적 특성에 따른 최적의 적층 조건을 도출하고, 구조물의 정밀도와 조리 후 품질 유지에 관한 연구도 병행하고 있습니다. 또한, 다중 재료 동시 적층이 가능한 듀얼 노즐 시스템을 개발하여, 복합 재료 기반의 식품 구조체를 신속하고 정밀하게 제작할 수 있도록 하였습니다.
이러한 연구는 식품 산업의 개인 맞춤화, 고부가가치 식품 개발, 그리고 미래형 식품 제조 공정의 혁신에 크게 기여하고 있습니다. AMS 연구실은 앞으로도 식품 3D 프린팅 기술의 상용화와 대중화를 위해, 식품 소재 연구, 공정 자동화, 위생 및 안전성 평가 등 다양한 연구를 지속적으로 추진할 예정입니다.
