3D 프린터 노즐, 약품·자체 치유 소재 제조 혁신 가능 — MIT가 개발한 삼축 전자스프레이 설계로 클린룸 제작 불필요

출처: Tom’s Hardware

(이미지 출처: Getty Images)

3D 프린팅은 요즘 거의 모든 제조 공정에 빠르게 스며들고 있으며, 오늘은 또 하나의 이정표를 세웠습니다. MIT 연구팀은 트라이액셜 전자스프레이 방출기—여러 액체를 동시에 분사해 삼중층 방울로 굳히는 작은 노즐—을 3D 프린팅하는 새로운 활용법을 찾아냈습니다. 이러한 방출기는 주로 약물 제조에 사용되지만, 자기 치유 재료 및 그 외 다양한 분야에도 적용됩니다.

작게 설계된 3D 프린팅 노즐 어레이는 기존 방식에 비해 이론적으로 제작이 더 쉽고 비용도 저렴하며, 기존 디자인보다 훨씬 효율적이라고 보고되었습니다. 더 일관되고 맞춤형 방울을 제공해 층을 이룬 약물의 생산 속도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 자기 치유 재료, 바이오센서, 조영제, 태양전지 코팅, 임플란트 코팅 등 다양한 시나리오에도 활용될 수 있습니다.

기술 자체가 완전히 새로운 것은 아니지만, 이 장치들의 복잡한 설계와 미세한 공차 때문에 전통적으로는 반도체 등급 클린룸이 필요했습니다. 이번 MIT의 새로운 접근법은 치과에서 충치를 메우는 데 사용하는 것과 유사한, 레진에 UV 빛을 비추는 표준적인 3D 베트 폴리머화 방식을 이용해 약 1 cm² 면적에 16개의 트라이액셜 노즐 어레이를 만들 수 있게 했습니다. 내부 네트워크까지 모두 정밀하게 정의됩니다.

대체로 기존의 동축 전자스프레이 기술은 두 층에 제한되거나 동시에 사용할 수 있는 노즐 수가 제한적이었으나, MIT의 새로운 어레이는 제작이 비교적 간단하고 상용화가 용이한 큰 도약이라 할 수 있습니다. 어떤 프린터가 필요한지 궁금하다면, 25 µm 두께의 레이어를 출력할 수 있고, 인간 머리카락 폭의 약 1/3 정도 너비를 다룰 수 있는 기계여야 합니다. 연구팀이 사용한 Asiga Max X27 프린터는 약 13,000 달러 정도이며, 이는 의료 연구에 투입되는 거대한 예산에 비하면 작은 금액에 불과합니다.

3D 프린팅을 통해 방출기를 몇 시간 안에 제작할 수 있을 뿐 아니라, 기존 변형을 넘어선 설계 개선도 가능해졌습니다. 연구원 중 한 명인 Luis Fernando Velásquez‑García는 “[우리 팀]은 반도체 클린룸에서는 이런 장치를 만들 수 없었다”고 말하며, 3D 프린터 덕분에 실험 설계를 빠르게 반복할 수 있었다고 강조했습니다. 새로운 모델은 노즐의 유량과 전압을 매우 정밀하게 조정할 수 있어 각 미세 방울 층을 맞춤화할 수 있습니다.

이러한 정밀한 방울 제조 능력은 여러 분야에 적용될 수 있는데, 가장 눈에 띄는 것은 의료 분야입니다. 예를 들어, 위에서 녹아 사라지는 보호층과 장에서 활성화되는 실제 약물 층을 가진 층층 약물을 만들 수 있습니다. 경구용 약물 외에도, 미세 입자는 피부 크림, 젤, 상처 드레싱, 주사제 등에도 활용됩니다.

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Bruno Ferreira는 Tom’s Hardware의 기고 작가입니다. 그는 PC 하드웨어와 각종 주변기기에 수십 년간 종사했으며, 개발자 경력도 가지고 있습니다. 세부 사항에 집착하고 자신이 사랑하는 주제에 대해 장황하게 이야기하는 경향이 있습니다. 작업을 하지 않을 때는 주로 게임을 하거나 라이브 음악 공연·페스티벌에 참여합니다.