초록 ▼

□ 연구개요
Electrospinning-3D printing 융합 시스템은 사용자가 원하는 형태로의 구조 제어가 가능한 기술로 주목받고 있으나, 수많은 환경 요소에 지대한 영향을 받기 때문에 구조 제어 조건 변수에 대한 심도있는 연구가 필요하였다. 본 연구에서는 3D 모션과 정전기적 반발력에 복합적인 영향을 받는 jet의 랜덤 거동을 각 조건변수에 대하여 정량화 하고 electrostatic modeling을 통한 해석을 수행하여 다이렉트 패터닝(direct patterning)의 정확성 확보를 위한 제어 가능한 요인을 확인

□ 연구개요
Electrospinning-3D printing 융합 시스템은 사용자가 원하는 형태로의 구조 제어가 가능한 기술로 주목받고 있으나, 수많은 환경 요소에 지대한 영향을 받기 때문에 구조 제어 조건 변수에 대한 심도있는 연구가 필요하였다. 본 연구에서는 3D 모션과 정전기적 반발력에 복합적인 영향을 받는 jet의 랜덤 거동을 각 조건변수에 대하여 정량화 하고 electrostatic modeling을 통한 해석을 수행하여 다이렉트 패터닝(direct patterning)의 정확성 확보를 위한 제어 가능한 요인을 확인하였으며, 3D 모션에 기인하는 섬유 연신효과를 실험적으로 증명하여 나노 스케일 구조 형성 메커니즘을 규명하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
■ Electrospinning-3D printing 동시 제어 통합 시스템 구축
- Step motor를 이용한 X, Y, Z축 노즐 이동과 인가 전압의 자동 제어가 가능한 MEGA2560 + RAMPS1.4(arduino) 기반의 통합 시스템을 구축하였다. 또한 시린지 내부의 고분자 용액에 직접 접촉이 되지 않으며, 정밀한 토출량을 제어할 수 있도록 질소 가스압을 이용 가능한 노즐 구조를 설계하였다.
■ Electrospinning-3D printing의 jet 동적 거동 분석 및 구조 제어
- 극히 가는 직경의 나노섬유를 목표 좌표로 포집하기 위하여 용액특성, 용매특성, 표면전하밀도, 전기장 등 다양한 영향 인자에 기인하는 electrospun jet의 동적 거동을 실시간 계측하고 수치적인 정량화를 수행하였으며, 각 조건에 의한 jet의 bending instability 유발 원인을 체계적으로 규명하였다.
■ 3D printing 모션에 의한 jet 연신 효과 규명
- 정전기적 반발력과 기계적 신장력의 복합적인 요소에 영향을 받는 electrospinning-3D printing의 섬유 연신을 확인하였다. 프린팅 모션에 기인한 용액의 토출속도와 driving jet의 진행 속도 비교를 통한 연신 효과를 확인하였으며, 고분자 분자쇄의 견인력에 의한 연신 및 파단 효과를 조사하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
빠르고 예측이 어려운 동적 거동을 가지는 electrospun jet의 나노 섬유 패터닝 메커니즘 전반에 걸친 해석을 이끌어 내었기에 기존에 비해 진보된 학문적 성과를 도출하였다. 주목받고 있는 두 기술을 융합하고 각 기술의 한계를 극복할 수 있는 연구 개발로서 각 영향인자에 대한 실시간 계측 및 정량화에 기반한 타당하고 가시적인 근거를 통해 보다 성숙한 기술적 발전이 기대되는 결론을 도출하였다. 유효한 해석과 양적, 질적 고찰이 수행되어 산업적 적용을 위한 유용한 기초 자료로서 electr ospining-3D printing 기술의 성장에 기여할 것으로 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2. 연구 목표 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 11