이전에도 보도한 적이 있지만, 3D 프린팅에는 재료 문제가 있습니다. 대부분의 필라멘트는 여전히 석유 기반이며 생분해되지 않아, 귀여운 벤치 보트 미니어처를 출력한 사람보다 훨씬 오래도록 남아있을 것입니다. 이러한 상황에서 위스콘신-플래트빌 대학교(물론이죠!)에서 새롭게 특허를 받은 획기적인 기술이 주목받고 있습니다. 연구진은 상한 우유를 3D 프린팅에 사용할 수 있는 생분해성 복합재료로 바꾸는 방법을 알아냈습니다 .
우유로 휴대폰 거치대를 만드는 건 좀 이상하게 들릴 수도 있지만, 플라스틱과 음식물 쓰레기가 넘쳐나는 세상에서 이런 기발한 아이디어는 어쩌면 도움이 될지도 모릅니다. 이 아이디어의 핵심은 놀랍도록 간단합니다. 우유에는 카제인과 유청 같은 단백질이 있는데, 이 단백질들을 가공해서 기존 고분자 물질과 혼합하면 3D 프린팅에 사용할 수 있는 소재를 만들 수 있다는 것입니다. 상한 유제품을 버리는 대신, 연구팀은 이 단백질들을 추출해서 3D 프린팅 원료로 재활용하는 방법을 개발했습니다. 그 결과물은 "프린팅 가능한 치즈"는 아니지만, 3D 프린터에 사용하기에 적합하고 주로 유제품 폐기물에서 추출한 플라스틱 대체재입니다.
이러한 변화는 갑자기 나타난 것이 아닙니다. 지난 몇 년 동안 3D 프린팅 업계는 실패한 출력물과 서포트를 분쇄하여 재활용 필라멘트로 만드는 것부터 취미로 3D 프린팅을 하는 사람들이 플라스틱 오류를 재압출할 수 있는 가정용 필라멘트 재활용 장치에 이르기까지, 자체적인 환경 오염 문제를 해결하기 위한 다양한 방법을 조용히 연구해 왔습니다. 또한 수용성 및 퇴비화 가능한 소재 에 대한 관심도 높아지고 있으며, PET 음료수 병 , 버려진 플라스틱 식기, 포장재 조각 과 같은 일상 폐기물을 재활용 가능한 필라멘트로 바꾸려는 풀뿌리 운동도 활발히 진행되고 있습니다. 이러한 모든 접근 방식은 완벽하거나 보편적으로 실용적인 것은 아니지만, 적층 제조의 환경 발자국을 줄이는 데 기여하고 있습니다.
이 프로젝트가 주목할 만한 이유는 지속가능성 측면뿐만이 아닙니다. 물론 지속가능성은 큰 장점이지만, 코로나19 팬데믹 기간 동안 학교와 소비자들의 수요 급감으로 낙농업자들이 수백만 갤런의 우유를 버려야 했던 사태가 이 프로젝트의 시작점이 되었습니다. 이 연구는 농업 분야에서 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 화석 연료에 의존하지 않고도 첨단 제조 공정에 활용할 수 있는 원료를 개발했습니다 . 특히 3D 프린팅 분야에서는 기존 프린터나 작업 방식을 완전히 재고하지 않고도 필라멘트가 화석 연료에만 의존하지 않는 미래를 제시합니다.
이 프로젝트는 위스콘신대학교 플랫빌 캠퍼스 기계산업공학과 학과장인 존 오비엘로단 박사와 화학과 부교수인 조셉 우 박사가 주도했습니다. 연구진은 적절한 강도와 유연성을 얻기 위해 단백질 종류, 순도, 혼합 비율을 조정하는 데 수년간 공을 들였는데, 이는 많은 생체 재료 아이디어가 실패하는 지점입니다 . 이 프로젝트는 단순히 이것저것 실험해 보는 것이 아니라, 기계공학과 화학 전공 학생들이 실제 재료 과학 연구에 매진하여 기존 3D 프린터에서 과도한 오염 없이 출력 가능한 소재를 만들어낸 결과물입니다.
이 기술이 상용화된다면 그 파급 효과는 상당히 클 것입니다. 바이오 유래 필라멘트는 환경에 미치는 영향을 줄이고, 재료 공급망을 다양화하며, 유제품 생산자들에게 새로운 수익원을 창출할 수 있습니다. 이는 적층 제조에 순환 경제 개념을 적용한 훌륭한 사례로, 폐기물과 석유화학 제품 사용량을 줄이고, 애호가와 기업 모두 기존 프린터를 계속 사용할 수 있도록 해줍니다 . 화려하지는 않지만, 3D 프린팅이 '취미용 장난감'에서 주류 제조로 나아가기 위해 필요한 바로 그런 소재 혁신입니다.
Bector
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