추운 겨울을 녹인 강대인의 학구열, 세계 무대에서도 주목 받다

 올해 초 우리 대학교 구성원의 학술적 성과가 주목할 만하다. IT, 인공지능, 로봇기술, 생명과학이 주도하는 4차 업혁명이 세계적으로 주목 받고 있다. 특히최근 3D프린터가 많은 관심을 받고 있는 가운데 우리 대학교 임기택 교수 연구진은 농사를 짓고 난 후 버려지는 부산물을 활용해 3D 프린터 원료를 개발했다.

 또한 우리 대학교 학생들이 지난달 2일부터 5일간 개최된 2017 태국 방콕 국제 지식재산·발명·혁신·기술 전시회에서 금상 3점, 은상1점을 수상했다. 특히 송교욱 군(시스템경영공학과·12학번)이 개발한 압력 자가 발전기는 최근 세계적화두인 그린 에너지 관련 제품으로 인정받으며 금상과 함께 최우수해외발명상을 수상하는 영예를 안았다.

 이에 본지에서는 임기택 교수 연구진과 송교욱 군을 만나 각자의 성과에 대한이야기를 들어보고자 한다.

■ 농업부산물 미강을 활용해 3D 프린터 원료 개발- 임기택 교수(바이오시스템공학과) 연구진 인터뷰

왼쪽부터, 서유리 양(석사1학기)·정규민 군(석사1학기)·임기택 교수·김혜빈 양(석사3학기)

“자신의 아이디어를 자신있게 말하라”

3D프린터의 필라멘트 재료로 이용되는미강 바이오소재의 개발과 실험과정에 대해서 설명해달라.
  3D프린터에 잉크 대신 사용되는 연료가 필라멘트 이다. 우리 연구팀은 미강과 PCL(고분자재료 복합체)을 유기용매로 혼합해 기계에 넣어 온도와 노즐의 속도를 조절해 필라멘트를 만들었다. PCL은 생체에 적합한 고분자재료 복합체로 몸 안에 들어가도 유해성분이 없다고 식품의약처에서 승인을 받은 것이다.

왜 현미를 백미로 도정할 때 발생하는 부산물인 ‘미강’을 선택했나?
  미강이란 벼에서 왕겨를 뽑고 난 다음 현미를 백미로 도정하는 공정에서 분리되는 고운 속겨를 말한다.

  3D 프린터의 필라멘트의 주요 재료는 플라스틱인데, 이러한 플라스틱 필라멘트는 의료분야에 필요한 뼈를 만들 때 유해성분이 있지 않을까, 농업부산물인 미강을 PCL에 섞으면 기존의PCL보다 친환경적이면서 유해성분이 없지 않을까 생각해서 농업 부산물을 사용하게 됐다. 그중 미강은 단백질, 식이섬유, 식물성 오일, 미네랄 등의 미량원소를 골고루 함유한 바이오 소재인데 연 40만 톤의 발생량 중에 5%만 현미유로 사용되고 있다. 이외에 버려지는 것들이 아까워서 바이오 소재로 이용하고자 했다.

연구를 진행하면서 난관은 없었나?
 연구를 진행할 때마다 난관이 있었다. 미강가루와 PCL을 섞는 비율과 이들을 녹이는 적절한 온도를 못 찾아 한두 달 정도 헤맸다. 처음에는 유기용매없이 순수한 미강가루와 PCL을 섞어서 넣었는데 녹지 않고 타버려서 노즐이 막힌 적도 있었다. 온도를 맞출 때도 처음 백 도에서 녹였는데 국수처럼 뚝뚝 끊겨서 나왔다. 필라멘트가 노즐에서 녹아서 나오는데 아직 기계가 들어오지 않아 핀셋으로 잡아당기고 물로만 냉각을 하려다 보니 굵기가 일정하지 않아 3D프린터에서 뽑히지 못한 것도 있다.

어떤 점을 보완할 계획인가?
 원료를 성분검사 했는데 혼합 과정에서 유해성분을 씻어내는 정제를 잘하지 못해서 생각보다 미강의 화학적 성분이 높게 나오지 못했다. 미강의 성분을 높게 포함 시킬 수 있는 방법과 미강을 섞는 방법도 새롭게 개발할 것이다.

이 연구의 발전방향은 어떠한가?
 바이오 필라멘트를 사용해 3D 프린터로 작은 뼈를 만들어 강도나 유해성분이 있는지 검사한 후 사람 뼈로 대체할수 있는 바이오 의료산업을 생각하고있다. 3D프린터로 치아 같은 작은 뼈는 쉽고 빨리 만들 수 있어 가격이 더 저렴해지고, 아무래도 식물의 좋은 성분으로 만들다 보니 부작용이 적어질 것으로 기대하고 있다.

이번 개발로 4차산업시대에 각광 받고 있는 3D프린터를 한층 더 발전시킬 수 있을거라는 기대를 받고 있다.
 3D프린터 산업이 워낙 각광을 받고있다. 이중 필라멘트는 우리나라에서개발되는 것이 별로 없고 수입에 의존하다 보니 새로운 필라멘트를 개발하면 국내 필라멘트 시장이 커질 것이라고 확신을 하고 있다.

앞으로의 연구계획은 어떤가?
 미강 뿐 만아니라 돼지 뼈, 계란 껍질등 다양한 것을 이용해 필라멘트를 만드는 연구를 이어갈 것이다. 농업과 의료를 복합하는 응용사업으로 연구를 진행하고 있다.

마지막으로 이번에 새롭게 만난 신입생들에게 전하고 싶은 말은?
우리 연구도 새롭게 아이디어를 내고 이를 실험을 하고, 이에 대한 성과로 특허를 신청한 것이다. 그러니 신입생들도 여러 아이디어를 자신있게 이야기하고 실험을 하면 분명 좋은 결과를 낼 것이다. 즐겁게 맡은 일을 하면 좋겠다.

▲정규민 군이 미강과 PCL(고분자재료 복합체)을 혼합해 필라멘트를 추출한 후 냉각시키고 있다.

▲미강과 PCL을 혼합해 추출한 바이오 소재 필라멘트를 3D프린터에 넣어 프린팅을 하고 있다.

 김혜진 기자
<hg802@kangwon.ac.kr>