초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 미리 프로그래밍 된 조성과 구조를 갖는 경사기능형 세라믹 구조물을 제조할 수 있는 새로운 개념의 광경화 기반 세라믹 3D 플라팅 기술을 개발하는 것임. 구체적으로, (1) 여러 종류의 세라믹 페이스트를 미리 프로그래밍된 양 만큼 static mixer에 주입하여 혼합하고, 이를 (2) 3차원적으로 압출함과 동시에 광경화하여 필라멘트를 고형화시켜 이를 3차원적으로 적층함으로서, 조성과 구조가 국부적으로 변하는 세라믹 구조물을 제조 할 수 있는 혁신적인 신기술을 개발 하고자 함.

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□ 연구개요
본 연구의 최종목표는 미리 프로그래밍 된 조성과 구조를 갖는 경사기능형 세라믹 구조물을 제조할 수 있는 새로운 개념의 광경화 기반 세라믹 3D 플라팅 기술을 개발하는 것임. 구체적으로, (1) 여러 종류의 세라믹 페이스트를 미리 프로그래밍된 양 만큼 static mixer에 주입하여 혼합하고, 이를 (2) 3차원적으로 압출함과 동시에 광경화하여 필라멘트를 고형화시켜 이를 3차원적으로 적층함으로서, 조성과 구조가 국부적으로 변하는 세라믹 구조물을 제조 할 수 있는 혁신적인 신기술을 개발 하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 연구성과 : 본과제의 최종목표를 성공적으로 달성하기 위해 연차별 목표를 명확히 수립하고 체계적으로 연구를 수행하였으며, 국제 SCI 논문 7편 게재 (세라믹분야 1위 저널 2편, 2위 3편 포함) 및 국내특허 출원 4건의 우수한 연구성과를 창출하였음.
2. 연차별 개발내용
(1) 1차년도 : 새로운 방식의 광경화기반 세라믹 3D 프린팅 기술 개발을 위해 (1) 세라믹 슬러리 제조 기술을 확보하였으며, (2) 제조된 슬러리의 레올로지 및 광경화 거동제어 기술 개발을 통해, (3) 기존 3D 프린팅 기술로는 구현이 힘든 free standing등의 구조를 구현할 수 있는 혁신적인 3D 플라팅 기술을 개발하였을 뿐만 아니라, (4) 튜브형 필라멘트 및 마이크로 다공성 필라멘트 제조기술 까지 확보하였음.
(2) 2차년도 : 1차년도에서 개발된 (1) 광경화기반 세라믹 3D 플라팅 기초기술’을 기반으로, 다중소재가 순차적으로 조성이 변하면서 정밀압출을 할 수 있는 ‘다종 소재 세라믹 3D 플라팅 기술’을 개발하고자 하였으며, 이를 위해 (2) 다종 소재 혼합 및 정밀 압출 기술 개발과 (3) 다종 소재 계면특성 제어 기술 개발 연구를 수행하였음.
(3) 3차년도 : 2차년도에 개발된 ‘다종 소재 세라믹 3D 플라팅 기술’을 기반으로 좀 더 정밀하게 조성 조절을 하여 경사기능형 세라믹 소재 제조용 3D 플라팅 시스템 구축 및 응용기술 개발하고자 하였으며, 이를 위해 (1) 다종소재 세라믹 3D 플라팅 시스템 구축, (2) 경사기능형 세라믹 구조체 제조 공정 및 구조체 신뢰성 확보와 (3) 응용분야 확대에 대한 연구를 수행하였음.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1) 새로운 개념의 광경화성 세라믹 3D 프린팅 기술 제시
- 미리 프로그래밍 된 방식으로 다종의 세라믹 페이스트를 압출하고 적층하는 방식으로 경사기능형 세라믹 소재를 제조할 수 있는 혁신적인 신기술을 개발하여 학문적으로 크게 기여하였을 뿐만 아니라, 기존의 소재로는 구현이 불가능한 매우 독특한 성능을 갖는 첨단 세라믹 복합소재를 개발할 수 있는 디자인 및 기술 플랫폼을 제시함.
2) 다양한 산업 분야에 활용
- 본 개발기술은 다양한 세라믹 소재에 적용이 가능하여, 구조, 에너지, 환경, 바이오의료등 다양한 산업분야에 활용이 가능한 공정기술로, 세라믹 3D 프린팅 기술 및 산업의 획기적인 발전을 견인할 것으로 기대됨.
3) 창의융합형 세라믹 3D 프린팅 전문 인력 양성
- 본 연구과제를 수행하여 원료소재기술-다종 소재 복합화기술-3D프린팅 기술-열처리 기술등 세라믹 3D 프린팅 기술 전반에 걸친 폭넓은 지식을 갖출 수 있을 뿐만 아니라 융합연구를 통해 문제해결력을 갖춘 인재 양성이 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구의 개요 ... 4
• (2) 연구의 필요성 및 중요성 ... 4
• (3) 연구목표 및 내용 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• (1) 새로운 개념의 광경화성 세라믹 3D플라팅 기술 제시 ... 18
• (2) 창의융합형 3D 프린팅 전문 인력 양성 ... 18
• (3) 원하는 조성/구조가 변할 수 있는 세라믹 구조체 제조 ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• (1) 임의조성/구조 조절이 가능한 세라믹 스캐폴드의 활용 ... 18
• (2) 다양한 산업 분야에 활용 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 29
• 끝페이지 ... 45