국내 연구진이 정유 공장에서 버려지는 황을 활용해 스스로 움직이고 재활용까지 가능한 순환형 4차원(4D) 프린팅 기술을 개발했다.
김동균 한국화학연구원 화학소재연구본부 책임연구원과 위정재 한양대 교수, 김용석 세종대 교수 공동 연구진은 황 고분자로 온도와 빛, 자기장에 반응하는 4D 프린팅 기술을 세계 최초로 개발했다고 4일 밝혔다.
최근 정유 공정에서 버려지는 황 부산물을 황 플라스틱으로 재활용하는 연구 결과가 잇따라 나오고 있다. 황 플라스틱은 일반 플라스틱이 투과하지 못하는 적외선을 통과시켜 적외선 카메라 렌즈 소재로 사용할 수 있고, 중금속을 흡착해 수질 정화에도 활용할 수 있다.
하지만 황 플라스틱 내부가 그물처럼 얽혀 있고, 유동성이 낮아 3차원(3D) 프린팅 기술을 적용하는 데 한계가 있었다.
연구진은 황 플라스틱 내부 그물 구조를 느슨하게 설계해, 프린팅할 수 있도록 했다. 특히 황 플라스틱의 황 함량과 그물 구조를 정교하게 조절해 온도나 빛 같은 자극에 모양이 변하는 '형상기억'이 가능하게 하는 4D 프린팅 기술을 개발했다.
개발한 기술로 만든 소재에 특수 레이저를 8초간 비추면, 접착제 없이도 조각들을 단단하게 붙일 수 있었다. 또 연구진은 황 플라스틱에 철가루를 20% 혼합해 별도의 동력 없이 움직이는 1㎝ 이하 크기의 소프트 로봇도 개발했다.
김 책임연구원은 "이번 연구는 산업 부산물인 황을 첨단 로봇 재료로 업사이클링한 최초의 사례"라며 "스스로 움직이고 재활용까지 가능한 스마트 소재는 미래 소프트 로봇 및 자동화 산업의 핵심 동력이 될 것"이라고 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 지난해 11월 실렸다.
참고 자료
Advanced Materials(2025), DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202507057