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[디지털 경제에서 분자경제로, 리모컨서 피부 및 혈관까지 분자들의 빌딩블록(Building Blocks) 기술로 무엇이든지 입체로 찍어내는 (1) 3차원 프린팅 방식(3D 입체 인쇄술, 3D stereolithography/SLA)의 POE(Printed Organic Electronics)나 (2) 스프레이 방식의 SOE(Sprayed Organic Electronics) 제품의 등장, 3차원 프린터 잉크 대신 액체 플라스틱(고분자) 사용해 모양 및 구조 같은 모형 만들어내, 여러 분야 시제품 제작에 활용, 2050년 경부터는 분자들의 자기복제 및 자기조립/자기조직화 베이스의 분자제조공정(Molecular Fab)으로 모두 전환 예정, 설계도면(지식)을 다운 받으면 액체 플라스틱 고분자 및 수소-탄소-질소-산소 분자들이 그에 따라 빌딩블록되는 무엇이든지 만들어 먹고 사용하는 지식+분자경제의 융합 등장, Fab@Home, Fab@Personal, Fab@Auto, Cell printing, Organ printing 등장(Digital to Molecular Economy, Molecular Fab with Knowledge of Patents to Customers or Personalization, 3D Stereolithography, Ink-jet printing creates tubes of living tissue(23/Feb/2007))
영화 마이너리티 리포트(Minority Report)1)를 보면 존앤더튼 형사와 법무부 검사가 자동차 제조공장에서 전자총으로 서로 싸우고 있는 장면이 나온다. 그런데 이 장면을 자세히 보면 자동차들이 5초에 한 대씩 만들어지는데 사람은 아무도 없고 디자인 및 공정 프로세스 프로그램에 따라 수소, 탄소, 질소, 산소분자들이 프린팅 방식이나 스프레이 방식으로 인쇄 또는 뿌려지고(Spray or perfuse) 자기복제-자기조립-자기조직화에 따라 플라스틱, 철, 옷감 등으로 빌딩블록되고 이들이 다시 레고처럼 쌓아 올려져 순식간에 자동차 한 대가 생산되는 것이다. 이게 바로 2050년 경에 등장하는 분자경제, 분자제조공정의 모습이다. 오늘의 주제는 이 것인데, 차원용 소장은 이미 그의 책인 <매트릭스 비즈니스> 제 5부의 <차세대 비즈니스 모델로의 전환 : 디지털 경제에서 -> 지식+분자경제 경제 모델>2) )에서 이에 대한 자세한 소개를 하고 있다. 오늘은 더욱 구체적인 사례를 들어보기로 한다.
[목차]
1. 왜 프린팅/스프레이 방식인가?
2. 3차원 프린터의 3차원 입체 인쇄술(Stereolithography, SLA), 미국의 3D Systems 및 Z Corporation
3. 가정 안으로 들어오는 자기복제 및 자기조립의 공장, Fab@Home 및 RepRap
4. 3차원 프린터는 전자제품이나 생체조직까지 한번에 찍어내, Flexonics(프린팅접힘기계전자공학)의 등장
5. 리모컨에서 디스플레이까지 찍어내, Dimatix, Epson, Motorola, 삼성전자
6. 피부에서 혈관까지 생체조직을 찍어내(Organ Printing)
7. 피부 프린팅 또는 스프레이방식으로 화상치료에 활용
8. 기타 3차원 분자 프린팅, 분자들의 빌딩블록 및 전도성의 고분자 기술에 도전하는 사례들
1. 왜 프린팅/스프레이 방식인가?
사무실 한 구석에 처 박혀 있는 잉크젯 프린터가 다시 스포트라이트를 받고 있다. 전자산업과 생명공학에 응용되어 휴대폰을 한 번에 찍어내거나 콩팥 같은 인체조직을 만들어 내는 기술이 등장하고 있기 때문이다. 레이저 프린터에 밀려 천덕꾸러기로 취급 받던 잉크젯 프린터가 다시 스포트라이트를 받고 있다. 단순한 종이 인쇄에서 벗어나 전자산업과 생명공학에 응용되고 있기 때문이다.
최근 잉크젯 프린터로 휴대폰을 한 번에 찍어낼 수 있고 인체의 콩팥을 만들어 낼 수 있는 기술이 새롭게 등장하고 있다. 핵심 아이디어는 잉크젯 프린터의 카트리지에 기존의 잉크 대신 액체 상태의 고분자나 생체물질을 넣은 후 이들을 층층이 인쇄하거나 분사해 3차원 구조물인 전자제품이나 인체조직을 만드는 것이다.
2. 3차원 프린터의 3차원 입체 인쇄술(Stereolithography, SLA), 미국의 3D Systems 및 Z Corporation 아이가 갖고 놀던 장난감 로봇의 다리가 부러졌다. 엄마는 울고 있는 아이에게 금방 새 다리를 만들어 주겠다고 한다. 어떻게 집에서 로봇 다리를 만들어낼 수 있을까? 종이 대신 입체를 찍어내는 3차원 프린터만 있으면 가능한 일이다. 최근 가정용에서 전자제품 생산용까지 다양한 3차원 프린터가 개발되고 있다.
일단 인터넷에 접속해 장난감 회사로부터 로봇다리의 3차원 설계 도면(이것이 바로 지식이다. 앞으로 이러한 특허 관련 지식이 고객으로 이동되고 거래되는 경제로 진입하게 되는데 이게 바로 유비쿼터스 사회인 것이다. 지식이 분자와 더불어 상품화되어 거래되는 것이다)을 내려 받는다. 그 다음 로봇다리를 만들 재료(분자 또는 고분자)를 선택한 뒤 프린터 버튼을 누른다. 컴퓨터에 연결된 잉크젯 프린터에는 잉크 대신 로봇 다리를 만들 액체 플라스틱 분자들이 들어 있다. 프린터는 도면대로 플라스틱을 층층이 쌓아 로봇다리를 찍어낸다.
3차원 프린터 기술은 미 캘리포니아주에 위치한 3D시스템즈사(3D Systems)3) 의 사장인 척크 홀(Chuck Hull)이 1986년 최초로 발명했다. 그는 이 기술에 입체 인쇄술(stereolithography/SLA)이라고 이름 붙였다. 이 프린터는 자외선(Violet, Ultra Violet)을 쪼이면 딱딱하게 굳는 고분자 액체를 사용했다. 이후 InVision-SR-3D 4)프린터 및 SLA Systems 5) 등 다양한 3차원 프린터가 개발됐으며 최근에는 컬러를 구현한 제품도 나왔다. 3차원 프린터는 입체를 만들 재료를 층층이 뿌리면서 그 사이 사이에 접착제를 넣어준다.
[그림 : SD Systems 사의 InVision-SR 3-D Printer(우) 및 이를 이용해 만든 플라스틱 모델 및 프로토타이프(좌). 사진 : 3D Systems]
미국의 Z코퍼레이션(Z Corporation) 6) 은 컬러 잉크를 접착제 방울에 추가해 다채로운 색깔을 구현했는데 디자이너나 엔지니어들의 설계 모형이나 실제 모형 제작을 지원한다. 이 회사의 Spectrum Z510 풀 컬러 시스템은 고화질의 풀 컬러 모형을 알맞은 가격으로 빠르게 제작할 수 있도록 한다. 최상의 잉크젯 Printing 기술로 명확히 특징을 표현, 향상된 정확도 및 정확한 색상을 지닌 파트(Part)를 만들기 때문에, 마무리 단계에 있는 설계 개념의 형상 모델을 인쇄하고 평가할 수 있다. 고화질 모델을 3D로 빠르게 인쇄하기 때문에 더 이상 모형이 완성되기를 기다릴 필요가 없다. 독창적인 24비트 컬러의 3D Printing 기능으로 원래의 설계 데이터를 정확하게 나타내는 컬러 모델을 제작할 수 있다. 컬러 모델은 다른 어떤 쾌속 조형물보다 더 많은 정보를 전달해 주기 때문에, 제품 개발 측면에서 전략적 우위에 서게 된다.
[그림 : Z Corporation 사의 흑백 ZPrinter 310 Plus(좌)와 고화질 풀 칼러 지원 Spectrum Z510 시스템(우). 사진 : Z Corporation]
3차원 프린터는 항공우주, 자동차, 건축, 전자 등 다양한 분야에서 시제품 제작에 활용되고 있다. 신형 중장비에 맞는 핸들을 디자인한다고 생각해보자. 컴퓨터로 설계한 뒤 일단 3차원 프린터로 찍어내 본다. 실제 제품과 달리 프린터로 찍어낸 핸들은 플라스틱 재질이지만 모양과 구조는 똑같다. 따라서 플라스틱 핸들을 신형 중장비에 붙여 성능과 외관의 문제점을 따져보고 고칠 수 있다. 새로운 신발을 만들 때도 3차원 프린터로 모형을 찍어 디자인을 검토하고 있다. 고가의 예술작품 모형도 이렇게 만들어낸다.
[그림 : 3차원 프린터로 만드는 리모컨. 사진 : 조선일보/BBC]
3. 가정 안으로 들어오는 자기복제 및 자기조립의 공장, Fab@Home 및 RepRap
그렇지만 현재 산업체에서 사용되고 있는 3차원 프린터는 가격이 2만 달러에서부터 비싼 것은 150만 달러나 된다. 엄마가 부서진 로봇 다리를 만들려고 사기엔 너무 비싸다. 미국 코넬대의 호드 립슨(Hod Lipson) 박사와 박사과정의 이반 맬런(Evan Malone) 연구원은 이 문제를 해결하기 위해 2006년 10월, 집에서 모든 제품을 만들어 볼 수 있다는 뜻의 팹앳홈(Fab@Home)7) ) 프로젝트를 시작했다. 최근 연구팀은 2400달러(한화 225만원)대의 저렴한 3차원 프린터를 선보였다.
[그림 : 미국 코넬대의 Fab@Home 프로젝트에서 개발한 3차원 프린터인 Fabber. 사진 : Hod Lipson / Evan Malone]
팹앳홈 프로젝트가 개발한 3차원 프린터 ‘패버(fabber)는 Freedom fabricator의 약자로 가정에서 쓰는 전자레인지(Microwave oven) 크기다. 연구팀은 가격을 줄이기 위해 완제품 형태로 판매하지 않고 집에서 조립하도록 했다. 조립 PC가 일반 PC보다 훨씬 저렴한 것과 같은 이치다. 프린터 구동에 필요한 소프트웨어나 디자인, 조립, 작동 설명서도 프로젝트 홈페이지에서 무료로 내려 받을 수 있게 했다. 또한 산업용 제품과 달리 개인용 데스크탑 컴퓨터로 구동할 수 있게 해 말 그대로 집에서 입체를 찍어낼 수 있도록 했다. 더욱이 많은 참가자들의 공유 및 피드백을 위해 위키피디아(Wikipedia)8) 방식의 홈페이지를 구축했다.
패버는 실리콘에서부터 회반죽(plaster), 고무찰흙(play-doh), 심지어 초콜릿(chocolate) 및 얼음(icing)까지 다양한 재료를 사용할 수 있다. 이것을 층층이 쌓아 도면대로 입체를 만들어내는 것이다. 다른 제품과 달리 하나의 모형을 만드는 데 여러 가지 재료를 함께 쓸 수도 있다. 연구팀이 공개한 동영상을 보면 패버가 실리콘을 층층이 쌓아 전구를 찍어내는 것을 볼 수 있다.
[그림 : 코넬대에서 개발된 3차원 프린터가 실리콘으로 전구를 만들어내는 모습. 코넬대 제공/조선일보]
[동영상 보기 - 실리콘으로 전구 만들기-02249-07-2007-TRM-01-K.WMV/16.6MB]
http://web.mae.cornell.edu/ccsl/temp/EvanMalone/FabAtHome/SqueezeBulbDemoMovie.wmv
[동영상 보기 - 임베디드 시계로 실리콘 고무 손목시계 밴드 만들기 - 02249-08-2007-TRM-01-K.WMV/29.2MB]
http://web.mae.cornell.edu/ccsl/temp/EvanMalone/FabAtHome/WatchbandDemoMovie.wmv
[동영상 보기 - Fab@Home personal fabber 3d printer-02249-22-2007-TRM-01-K.WMV/22MB]
http://www.fabathome.org/wiki/uploads/e/e5/Fab@Home.wmv
[동영상 보기 - Self-assembly & Perfusion at 3D Printer-02249-24-2007-TRM-01-K.MOV/20MB]
http://www.skyventure.co.kr/innovation2005/new_product/upfiles/printer.mov
[동영상 보기 - YouTube - 3D Print Trailer Rapidobjects]
http://www.youtube.com/watch?v=TAPggVIRYvE
영국의 Universit of Bath 대학의 Adrian Bowyer9) 교수는 스스로 복제되는 3차원 프린터(A self-replicating 3D printer)를 개발했다. 이를 "스스로 복제하는 신속한 프로토타이퍼(self replicating rapid prototyper or RepRap)10)라 하는데, 이는 3차원 프린터의 비용을 최대한으로 낮출 수 있고 향후 집에서 망가진 물건들이나 예비품들을 그저 재-프린팅하기만 하면 된다. 물론 새로운 물건들도 원하는 대로 만들 수 있다.
[그림 : 저온에서 녹는 합금을 이용해 자율 로봇에 프린트된 금속 서킷 회로. 사진 : Adrian Bowyer]
Bowyer11) 교수는 2004년 2월에 RepRap의 아이디어를 창안하여 지금은 레이저나 주요 스텝없이 스스로 영구히 복제하는 그러한 3차원 물질을 빌딩블록시킬 수 있는 프린터를 개발하고 있다. 따라서 RepRap은 아주 실용적인 3차원 프린터로 돈 없이도 부를 창출할 수 있는 방법이며(Wealth without money), 그러므로 이 아이디어는 글로벌 자본주의를 없앨 수 있는 최상의 아이디어로 각광 받고 있다. 분자들의 자기복제 및 자기조립베이스의 물건들을 만들 수 있으므로 환경도 그만큼 보호할 수 있다.
[동영상 보기 - RepRap의 3차원 프린터로 찍어내는 다양한 장면]
http://reprap.org/bin/view/Main/RepRapVids
4. 3차원 프린터는 전자제품이나 생체조직까지 한번에 찍어내, Flexonics(프린팅접힘기계전자공학)의 등장
잉크젯 프린터로 일체형 전자제품을 찍어내려는 아이디어는 2002년 12월 프랑스 니스에서 열린 로봇 알고리듬 워크숍에서 미 버클리 소재 캘리포니아대학의 존 캐니(John Canny)12) 교수가 내 놓은 것이다. 그는 잉크젯 프린터로 일체형 전자제품을 만드는 아이디어를 발표했다. 이 프린터에는 잉크 대신 각종 전자제품의 소재가 되는 고분자 물질들이 들어 있다. 제품의 케이스를 만들고 이 속에 전자회로판, 부품, 스위치 등을 채우는 기존 방식 대신 액체상태의 고분자 입자를 분사해 층층이 쌓아올려 제품의 케이스와 전자회로를 동시에 찍어내는 것이다. 연구팀은 이미 트랜지스터, 콘덴서, 유도 코일, 반도체 부품 등의 전자부품을 프린트하는 방법을 개발한 상태다. 프린터를 이용하면 기존 반도체 제조공정에서처럼 값비싼 재료를 깎아 버리지 않아도 된다. 또한 모든 제품을 한 번에 제작하기 때문에 조립과정(assembly)이 사라져 생산단가가 크게 낮아진다. 이들은 이를 플렉소닉(프린팅접힘기계전자공학, Flexonics, Printable Flexure-Based Mechatronics)라 부르는데 고성능의 절연체 구동체를 만드는 것이 그 목표이다.
이와 같은 기술이 완벽해진다면 라디오, 리모콘, 휴대폰과 같은 제품이 한 번에 제작될 수 있다. 또 투명한 고분자와 플라스틱 광 방출장치를 사용한다면 전구를 프린트할 수 있고, 전기를 발생시키는 버튼을 만들거나 전기가 가해지면 구부러지는 로봇용 인조근육을 만들 수 있다.
잉크젯 프린터를 이용한 이 기술의 가장 큰 장점은 모든 제품을 한 번에 제작하기 때문에 일일이 조립하는 과정이 필요 없다는 것이다. 제품의 생산단가가 크게 낮아질 수 있다. 물론 이 기술에도 단점은 있다. 한 번 고장나면 부품을 교체할 수 없기 때문에 수리할 수 없다는 것이다. 또 고분자는 기존의 실리콘보다 가격이 싼 데 비해 성능이 떨어진다는 점도 문제다.
[그림 : John Canny 교수가 최근 구축한 X-Y-Z 3차원 축의 3D 프린터. 사진 : John Canny]
[그림 :John Canny 교수가 3D 프린터로 찍어낸 구동체 부분. 사진 : John Canny]
5. 리모컨에서 디스플레이까지 찍어내, Dimatix, Epson, Motorola, 삼성전자 특히 최근 전기가 흐르는 고분자 물질로13) 만든 전자부품들이 개발되면서 3차원 프린터의 가능성이 더 높아지고 있다. 고분자 물질은 바로 잉크 카트리지에 적용할 수 있기 때문이다. 미국 다이매틱스(Dimatix)14) 사는 전자제품용 회로, 바이오 물질, 파넬, 디스플레이 등을 찍어낼 수 있는 3차원 프린터를 개발해 시판 중이며 엡손과 모토로라와 같은 대기업들도 이 분야에 대규모 투자를 하고 있다. 삼성전자도 곧 가동될 8세대 LCD 라인부터 3차원 프린트 공정을 적용할 것으로 알려지고 있다.
[그림 : 다이매틱사의 3차원 프린터로 서킷 보드를 찍어내는 모습. 사진 : 사진 : Dimatix.com]
[그림 : 다이매틱사의 3차원 프린터를 이용한 제품군. 이들은 프린팅 공정을 Drop-on-demand라 한다. 사진 : Dimatix.com]
[동영상보기-다이매틱사의 3D 프린터로 서킷 보드를 찍어내는 공정(Printing Objects)- 02249-15-2007-TRM-01-K.WMV/2.8MB. 사진 : Dimatix.com]
http://www.dimatix.com/flash/printingObjects.wmv
[자료보기-Simple Tools for Ink Jet Printing on Flexible Substrates, Presented by Martin Schoeppler, USDC's 5th Annual Flexible Displays & Microelectronics Conference, February 7-9, 2006, Phoenix, Arizona U.S.A., 02249-16-2007-TRM-21-K.PDF/404KB]
http://www.dimatix.com/files/USDCFlexFeb2006.pdf
6. 피부에서 혈관까지 생체조직을 찍어내(Organ Printing)
한편, 2003년 1월 22일 영국의 과학주간지 '뉴사이언티스트'는15) 미 사우스캐롤라이나 의대(Medical University of South Carolina)의 블라디미르 미로노프(Vladimir Mironov)16) 박사 연구팀이 잉크대신 생체물질(세포 덩어리)을 뿜어내 3차원 튜브 모양의 인체조직을 합성했다고 보도했다. 3차원 구조를 만들기 위해 생체물질과 함께 특수 겔(Gel)을 층층이 교대로 프린트했다. 생체물질은 아주 가까이에서 융합되는 특성이 있고, 무독성이자 생분해성인 특수 겔은 20℃ 이하에서 액체, 32℃ 이상에서 고체가 되는 특성이 있다(The non-toxic, biodegradable gel is liquid below 20 °C and solidifies above 32 °C). 생체물질은 고온에서 고체 겔의 틀 안에서 융합된 후 다시 온도를 낮춰주면 겔이 액체로 빠져나가고 3차원 생체조직만 남는 것이다.
[그림 : 장기 프린팅 하기. 사진 : 뉴사이언티스트]17)
[사진 : 혈관(Blood vessels)을 프린팅하는 것은 대단한 도전. Image: SUSUMU NISHINAGA/SPL]
연구팀은 햄스터의 난소세포를 이용해 이와 같은 실험에 성공했다. 앞으로는 이 방법을 이용해 동맥, 정맥, 모세혈관, 세포(Cell printing) 등의 혈관조직을 프린트할 계획이다. 하지만 콩팥과 같은 큰 인체조직을 만들어내기 위해서는 충분한 산소와 영양분을 공급하는 문제가 해결돼야 할 것으로 보인다.
7. 피부 프린팅 또는 스프레이방식으로 화상치료에 활용
엉뚱한 말처럼 들리지만, 실제 미국의 여러 대학에서 이 기술이 연구되고 있다. 클렘슨 대학(Clemson University in South Carolina)의 토마스 볼랜드(Thomas Boland)18) ) 교수, 앞서 소개한 사우스캐롤라이나 의대의 블라디미르 미로노프(Vladimir Mironov)19) 교수 및 웨이크 포레스트 의대(Wake Forest University School of Medicine in Winston-Salem, N.C)의 안소니 아탈라(Anthony Atala)20) ) 교수 연구진들이 공동으로 진행중인 피부 프린팅(skin-printing) 기술은 변형시킨 잉크젯 프린터를 이용해 화상치료에 활용할 수 있는 인간 피부조직(sheets of human skin)을 만드는 작업이다.
[그림 : Thomas Boland 교수가 제공하는 Roadmap to Organ Printing 및 3차원 튜브]
[관련 소스]
[Vladimir Mironov 교수의 Nanobiotech Powerpoint Presentation-120장 슬라이드-02249-21-2007-TRM-120-K.PPT/46MB] http://cba.musc.edu/faculty/files/Nanobiotech.ppt
[The New Scientist - Ink-jet printing creates tubes of living tissue(22/Jan/2003)]
http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn3292
[Trends in Biotechnology, V21, N4, April 2003 - Organ printing: computer-aidedjet-based 3D tissue engineering-02249-23-2007-TRM-05-K.PDF/1.4MB] http://didattica.polito.it/pls/portal30/sviluppo.dotto.download_file?p_id=498
[Experts hail tissue-printing work of S.C. scientists" from Charleston.Net(17/Feb/2003)]
http://www.swampfox.ws/experts-hail-tissue-printing-work-of-sc-scientists/
[Clemson and MUSC Use Inkjet Printers To Print Living Tissue(06/Feb/2003)]
http://www.swampfox.ws/clemson-and-musc-use-inkjet-printers-to-print-living-tissue/
[Tissue-engineering.net] http://www.tissue-engineering.net/
[동영상 보기 - YouTube-Organ Repair: ScienCentral News Video]http://www.youtube.com/watch?v=rv6ZJeEBOPo
지금까지 화상 환자들은 자기 신체의 다른 부위에서 떼어낸 피부(grafts of skin)를 이식하는 치료방법을 주로 사용해왔다. 인공피부나 다른 사람의 피부를 이식하는 방법도 쓰이긴 하지만, 부작용이 심해 잘 사용하지 않았다. 또한 자기 피부를 이식하더라도 불완전한 부분이 많다. 가장 큰 문제는 이식하기 위해 떼어낸 피부 부위에 흉터가 남는 것이다. 피부는 표피, 진피, 피하조직의 3가지로 구성된다. 이중 표피는 손상되더라도 재생이 되지만, 진피는 재생되지 않는다. 즉, 화상치료를 위해서는 표피와 진피를 함께 떼어내기 때문에 흉터가 남을 수밖에 없다.
‘피부 프린팅’이 피부 이식술과 가장 크게 다른 것은 흉터 없이 치료가 가능하다는 점이다. 또한 피부이식술에 사용되는 것보다 한층 튼튼한 피부를 만들고, 수술 후 부작용을 획기적으로 줄일 수 있다. 연구진들은 피부 프린팅 기술을 이용해 살아있는 조직(a sheet of living tissue)을 만들기 위해 휴렛패커드와 캐논의 구형 프린터를 변형시켜 거즈(gauze scaffolding) 위에 잉크 대신 세포를 분사(spray cells)했다. 구형 프린터를 사용하는 이유는 분사노즐의 구멍이 넓어(nozzles have larger holes) 세포가 파괴(damage)될 가능성이 낮기 때문이다. 물론 피부 프린팅 기술은 아직 초기단계에 불과하다. 하지만 연구에 참가하고 있는 웨이크 포레스트 대학의 안토니 아탈라는 수년 안에 피부 프린팅을 의학적으로 활용할 수 있을 것”이라고 전망했다
피부 프린팅 기술은 피부이식술에 사용하는 세포배양 기술(cell-cultivation technology)에서 나왔다. 환자의 건강한 세포를 거즈(gauze)나 콜라겐(collagen) 위에서 배양하는 방법이다. 아탈라는 “두 기술의 차이는 어떻게 세포들을 하나의 조직으로 만드느냐에 있다”고 말했다. 그는 “피부이식술은 세포가 조직을 이룰 때까지 기다려야 하는데 반해 프린팅 기술은 표피, 진피, 피하조직에 맞춰 3단계로 분사하기 때문에 기다릴 필요가 없다”고 설명했다.
2005년에는 미 워싱턴대의 가버 포각 교수가 생분해성 겔에 세포를 뿌려 세포층을 만든 뒤 이들을 쌓아 올려 이식용 피부를 만드는 프린터 기술을 개발했다고 ‘피지컬 리뷰 레터즈(Physical Review Letters)’에 발표했다.
한편 일각에서는 피부 프린팅 기술의 위험성을 지적했다. 코넬대학 윌리엄 랜돌프 화상센터의 로저 유르트 소장은 “프린팅 기술을 이용해 세포를 빠른 속도로 증식시키는 것이 비정상적인 성장으로 이어질 수 있다”며 “피부 프린팅이 세포 배양법보다 더 위험할 수 있다”고 지적했다.
8. 기타 3차원 분자 프린팅, 분자들의 빌딩블록 및 전도성의 고분자 기술에 도전하는 사례들
[8-1] [부산대 이광희 교수와 아주대 이석현 교수, 100% 전기 통하는 플라스틱 개발, 전기가 흐르는 플라스틱은 30년 전에 개발됐지만 순수한 금속성을 가진 것은 이번이 처음이어서 잘 휘어지는 디스플레이의 실현 시기를 앞당길 것으로 기대, 자기안정화 분산중합반응기법(Self-stabilized dispersion polymerization)이라는 독창적인 합성법으로 전도성의 고분자(Conductving polymer) 폴리아닐린(Polyaniline)개발, 두루마리 디스플레이나 입는 컴퓨터와 같은 제품의 실용화를 가능, '네이처'지의 2006년 5월 4일자에 "재료과학 : 고분자 플라스틱이 금속임을 보이다(Materials science: Polymers show they're metal)"라는 별도 해설이 포함된 주요 논문인 "폴리아닐린 고분자내에서의 금속성 전도 발견(Metallic Transport in Polyaniline)"이라는 논문으로 게재, 네이처지는 "플라스틱이 진짜 금속이 될 수 있음을 보여줬다"며 이번 연구가 전도성 고분자 연구의 새 장을 연 것으로 높이 평가(15/May/2006)]
http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/02166-09-2006-TRM-05-K.htm
[8-2] [미국 Carnegie Mellon 대학, 사람이나 사물을 3차원 이미지나 비디오/DVD로 창조한 후 이를 인터넷으로 원격이동 시킨 다음, 인조 원자를 이용한 빌딩블록 자기복제 방식으로 3차원의 이미지나 비디오/DVD 파일을 실제 사람이나 사물을 만드는 기술에 도전, 만약 성공하면 비디오컨퍼런싱 기술보다 더욱 유용한, 실제 사람/실제 사물과 같은 방 안에서의 작업이나 대화 가능, 결국 인터넷을 통한 사람이나 사물이 원격 이동 되어진 상황 발생('Teleporting' over the internet, Computer scientists in the US are developing a system which would allow people to "teleport" a solid 3D recreation of themselves over the internet. They might be able to replicate three-dimensional objects out of a mass of material made up of small synthetic "atoms".(25/Jul/2005)]
http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/02105-05-2005-TRM-08-K.htm
[8-3] [인터넷으로 원자구조의 분자 재료들과 상품 제조법 및 요리법을 다운 받아 여러분 가정의 분자 제조기에 입력하면 원하는 제품과 물질들을 마음대로 만드는 시대로 진입, Douglas Mulhall의 분자의 미래 소개, MIT 공대 글로벌 국가를 대상으로 분자 제조기 개발 Fab Lab 시설 확장, 이러한 데스크탑 디지털 제조기나 퍼스널 팹을 만들려면 GRAIN 기술에 도전해야(You can download any molecules and its recipes through the internet, and you can put them into Molecular Assembler for any products or materials. See Douglas Mulhall's Our Molecular Future, and MIT set a Fab Lab at Ghana and other countries(15/Sep/2004)]
http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/02010-17-2004-TRM-10-K.htm
[8-4] [영국의 QinetiQ - 서킷회로(circuitry), 안테나(antennas), 알에프아이디(RFID), 센서(Sensors)를 만들기 위한 자라는 금속(growing metal)의 환경친화적(eco-friendly)인 혁신적인 금속 프린팅 기술 개발, 이를 마술적인 매직 잉크라 함, 조만간 1센트(10원)의 저렴한 RFID 시대 열어(UK Firm, QinetiQ developed 'Magic Ink' as Metal Printing that makes Metal Grow, which is an eco-friendly way of "growing" metal for circuitry or antennas(21/Jul/2004)]
http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/01991-06-2004-TRM-05-K.htm
[8-5] [미국 Xerox의 계열사인 팔로알토연구소(PARC) 최초의 반도체 직접회로(IC)를 제트-프린터(Jet-Printer)로 찍어내는 POE(Printed organic electronics) 개발 - 최초의 플라스틱 트랜지스터 개발, 접고 펼 수 있고 몸에 지니고 다닐 수 있는 이동성, 저손실에 영구성의 플렉서블 트랜지스터 개발, 플렉서블 디스플레이 혁명 예고(28/Oct/2003)]
http://www.studybusiness.com/HTML/Digital/01904-12-2003-DIG-10-K.htm
[8-6] [미국 Rolltronics 사의 SOP(Silicon on Plastic or Polymer) 두루마리 트랜지스터 개발 - 인쇄기로 찍어내는 둘둘마는(Roll-to-roll, R2R) 컴퓨터/디스플레이의 개발(31/Mar/2003)]
http://www.studybusiness.com/HTML/Digital/01828-15-2003-DIG-17-K.htm
[8-7] [잉크젯 프린팅 기술로 살아있는 조직(Tissue) 튜브나 기관(organ)을 프린팅하여 만들어, 조만간 인간의 조직이나 기관을 만들어 성장시켜 이식이 가능한 시대가 도래(10/Feb/2003)]
http://www.studybusiness.com/HTML/Bio/01787-09-2003-BIO-04-K.htm
[8-8] [테크놀로지 리뷰지의 앞으로 10년 내에 우리의 세상을 바꿀 10대 이머징 기술 소개 중 - 주사할 수 있는 조직 엔지니어링(Injectable Tissue Engineering(03/Feb/2003)]
http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/01799/01799-02.htm
9. 결론
머지 않아 잉크젯 프린터로 각종 전자제품뿐만 아니라 인체조직을 찍어내는 세상이 올지도 모른다. 이제 사무실이나 공부방의 한구석에 처박혀 있는 잉크젯 프린터를 새롭게 대해야 하지 않을까? 3차원 프린터는 미래의 홈쇼핑 형태를 바꿀지도 모른다. 예를 들어 TV홈쇼핑을 보다가 마음에 드는 휴대전화기가 있으면 주문배송을 요청하는 것이 아니라 설계도면을 내려 받는 형태가 될 수 있다. 내려 받은 설계도면으로 3차원 프린터에서 휴대전화기를 찍어내면 불과 몇 분 안에 TV에서 광고하던 휴대전화기가 내 손에 들어오게 된다. 그때가 되면 공장과 가정의 구분이 사라지고, 인터넷이 유통망을 대신하게 될 것이다.
다시 말해 디지털 경제에서 분자경제로 진입하고 있다. 인터넷에서 필요한 지식들인 특허, 설계도면, 디자인, 공정 프로세스, 자기복제, 자기조립, 자기조직화 및 기타 요리법을 다운 받고, 수소, 탄소, 질소, 산소를 다운 받던지 대기에서 수집하여 이를 분자 제조기에(지금은 3차원 프린터이지만) 입력하면 언제 어디서나 원하는 모든 것을 만들어 먹고 사용하는 세상으로 진입하는 것이다. 이 것이 바로 차원용 소장이 늘 얘기하는 2150년까지 확연히 다가올 디지털 + 지식 + 분자의 경제이다. 조만간 Fab@Home, Fab@Microoven, Fab@Refrigerator, Fab@Personal, Fab@Auto 등의 분자 제조기가 등장할 것이다.
[소스]
[CAD Digest-Rapid Prototyping]
http://www.caddigest.com/subjects/reviews_hw/rp.htm
[조선일보-리모컨서 피부•혈관까지… 입체로 찍어낸다(17/Jan/2007)]
http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2007/01/17/2007011700845.html
[New Scientist Tech-Desktop fabricator may kick-start home revolution(Jan/2007)]
http://www.newscientisttech.com/article/dn10922-desktop-fabricator-may-kickstart-home-revolution.html
[New Scientist Tech-A plane you can print(21/Jul/2006)]
http://www.newscientisttech.com/article/dn9602
[New Scientist Tech-3D printer to churn out copies of itself(18/Mar/2005)]
http://www.newscientisttech.com/article/dn7165
[BBC-US robot builds copies of itself(11/May/2005)]
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4538547.stm
[Skyventure.co.kr-낡은 프린터의 새로운 활용(2005)]
http://www.skyventure.co.kr/innovation2005/new_product/list.asp?Num=522&Atc
[BBC-Printers produce copies in 3D(06/Aug/2003)]
http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/3126625.stm
[EMC on Life in Information : 통권 20호-잉크젯 프린터-글│이충환│월간 과학동아 기자(2003)]
http://korea.emc.com/local/ko/KR/news/on_life/2003_spring/34.jsp
[신동아-도깨비방망이로 변신한 3차원 잉크젯프린터(25/Feb/2003)]
http://www.donga.com/docs/magazine/shin/2003/02/25/200302250500045/200302250500045_1.html
키워드 : 디지털 경제에서 분자경제로, 리모컨서 피부 및 혈관까지 분자들의 빌딩블록(Building Blocks) 기술로 무엇이든지 입체로 찍어내는 (1) 3차원 프린팅 방식(3D 입체 인쇄술, 3D stereolithography/SLA)의 POE(Printed Organic Electronics)나 (2) 스프레이 방식의 SOE(Sprayed Organic Electronics) 제품의 등장, 3차원 프린터 잉크 대신 액체 플라스틱(고분자) 사용해 모양 및 구조 같은 모형 만들어내, 여러 분야 시제품 제작에 활용, 2050년 경부터는 분자들의 자기복제 및 자기조립/자기조직화 베이스의 분자제조공정(Molecular Fab)으로 모두 전환 예정, 설계도면(지식)을 다운 받으면 액체 플라스틱 고분자 및 수소-탄소-질소-산소 분자들이 그에 따라 빌딩블록되는 무엇이든지 만들어 먹고 사용하는 지식+분자경제의 융합 등장, Fab@Home, Fab@Personal, Fab@Auto, Cell printing, Organ printing 등장, Digital to Molecular Economy, Molecular Fab with Knowledge of Patents to Customers or Personalization, 3D Stereolithography, Ink-jet printing creates tubes of living tissue.
1) http://www.studybusiness.com/HTML/MB/17chapter/e-book_436.htm#3
2) http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/02106-17-2005-TRM-20-K.htm
3) http://www.3dsystems.com/
4) http://www.3dsystems.com/products/multijet/invision/index.asp
5) http://www.3dsystems.com/products/sla/index.asp
6) http://www.zcorp.com/kr/
7) http://www.fabathome.org/wiki/index.php?title=Main_Page
8) http://www.wikipedia.org/
9) http://staff.bath.ac.uk/ensab/
10) http://reprap.org/bin/view/Main/WebHome
11) http://reprap.org/bin/view/Main/AdrianBowyer
12) http://www.cs.berkeley.edu/~jfc/
13) http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/02166-09-2006-TRM-05-K.htm
14) http://www.dimatix.com/
15) http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn3292
16) http://cba.musc.edu/faculty/MironovV.htm
17) http://www.newscientist.com/data/images/ns/cms/dn3292/dn3292-2_587.jpg
18) http://people.clemson.edu/~tboland/OP/
19) http://cba.musc.edu/faculty/MironovV.htm
20) http://www1.wfubmc.edu/oprd/physdetail.htm?PhysicianID=843