에펠탑이나 스핑크스 같은 복잡한 3D 마이크로 구조물을 60초 내에 인쇄할 수 있는 고속 연속 프린팅 기술이 개발됐다.

UNIST는 정임두 기계공학과 교수 연구팀이 별도 용기 없이 유리 피펫(스포이드)에 매달린 수지 방울 내부에서 직접 3차원 구조를 형성하는 디스펜싱 기반 체적 적층 제조 (DVAM) 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

이 기술은 피펫 끝에 맺힌 액체 원료 방울에 빛을 쏴 원하는 모양대로 굳혀(경화) 형상을 만든다. 45~75초가량 걸리는 단일인쇄가 끝나면, 수초 내에 완성된 부품을 기판위에 떨어뜨려 배출하고 새로운 수지 방울을 보총한다.

연구팀은 특히, 굴절률 매칭 유체 부재와 곡면형 수지 계면으로 인해 필연적으로 발생하는 렌즈 효과 및 이미지 왜곡을 막기위해 굴절 보정 프로세스를 개발했다. 

이 프로세스는 형 딥러닝 기반 객체 탐지 알고리즘을 활용해 다양한 조건에서도 방울의 프로파일을 실시간 정밀하게 추출한다. 스넬 법칙을 적용한 역 광선 추적 알고리즘을 수행, 빛 경로와 에너지 선량을 픽셀 단위로 정밀하게 보정할 수 있다.

스넬법칙은 빛이 매질을 통과할 때 입사각과 굴절각의 비가 절대 굴절률의 비와 일정한 관계를 보이는 현상이다.전파가 서로 다른 매질(공기나 지면) 경계에서 굴절·전반사 현상을 설명할 때 쓰인다.

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패턴 보정을 통해 큐브, 피라미드, 별 기둥 등 다양한 기하학적 구조의 인쇄 충실도(IoU)가 대폭 향상됐다는 것이 연구팀 설명이다. 내부가 빈 구멍이나 약 150 μm 두께의 얇은 격자 빔 같은 미세 구조까지 구현했다.

정임두 기계공학과 교수는 "에펠탑이나 스핑크스, 생각하는 사람 등 복잡하고 자유로운 형태의 3차원 객체 10개를 10분 만에 연속으로 인쇄하는 데 성공했다"고 말했다.