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연구개요
본 연구에서는 3차원 인쇄 공정(3D printing process)과 열 인발 공정(thermal drawing process)을 융합하여 다양한 형상 및 재료를 사용할 수 있는 공정개발 연구를 수행하고, 연구된 공정을 이용하여 형상변형이 가능한 기능성 섬유를 제작하여 이를 의료기기에 활용하기 위한 응용 분야 연구를 수행함

연구 목표대비 연구결과
높은 자유도를 가진 섬유 형상변형 능력을 구현하기 위해서 다종재료 섬유 제작공정과 공압 장치 등 복잡한 형상을 제작할 수 있는 패턴 형성 공정에 관한 연

연구개요
본 연구에서는 3차원 인쇄 공정(3D printing process)과 열 인발 공정(thermal drawing process)을 융합하여 다양한 형상 및 재료를 사용할 수 있는 공정개발 연구를 수행하고, 연구된 공정을 이용하여 형상변형이 가능한 기능성 섬유를 제작하여 이를 의료기기에 활용하기 위한 응용 분야 연구를 수행함

연구 목표대비 연구결과
높은 자유도를 가진 섬유 형상변형 능력을 구현하기 위해서 다종재료 섬유 제작공정과 공압 장치 등 복잡한 형상을 제작할 수 있는 패턴 형성 공정에 관한 연구를 수행하였음. 더 자세히는 1) 3차원 인쇄 공정 연구, 2) 열 인발 공정 연구, 3) 응용 분야 연구로 나누어 연구과제를 수행하였음.

1. 3차원 인쇄 프리폼 (3D printed preform) 제작 연구
• 3차원 인쇄 공정에서 널리 사용되는 FDM (Fused Deposition Modeling) 방식을 이용해 프리폼을 제작하고, 제작된 프리폼의 열 인발 특성을 평가
• 프리폼 제작 단계에서 3차원 인쇄 공정을 이용하여 예비패턴을 제작하여, 별도의 패터닝 공정 없이 열 인발 후 섬유의 표면 혹은 내부에 원하는 패턴을 형성할 수 있도록 3차원 인쇄 형상에 제작 연구를 수행함
• 3차원 인쇄 공정으로 제작된 프리폼을 사용해 제작된 섬유의 기계적 물성 개선을 위한 프리폼 후처리 방식을 테스트하고 재료에 알맞은 처리 방식 데이터를 수집

2. 다종재료 co-feeding 시스템을 갖춘 열 인발 (thermal drawing) 공정 연구
• 3차원 인쇄로 제작된 preform 내부에 제작된 통로를 이용해 금속 와이어, 지능재료, 마이크로 채널 등을 함께 삽입해 섬유를 제작함으로써 재료의 다양화를 간단한 방식으로 구현함
• 섬유 인발 장치 내에 섬유 온도, 인장력, 인발 속도, 섬유 두께 등을 측정할 수 있는 실시간 계측 시스템을 구축하여 실시간으로 제작공정에 대한 데이터를 수집하고, 3차원 인쇄로 제작된 프리폼의 재료에 따른 인발 특성 평가 및 최적 가공 조건 탐색을 수행함
3. 응용분야 연구
• 본 연구에서 개발한 융합 공정을 이용하여 최소 침습 수술용 장치에 활용할 수 있는 기능성 섬유 제작 연구를 수행
• 기능성 섬유를 미세 유동 채널을 이용한 최소 침습 검사 및 약물전달에 활용하기 위한 응용 분야 연구를 수행하였음

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
• 본 연구를 통하여 다른 공정을 결합하여 복합재료로 이루어진 구조를 제작하는 새로운 마이크로/나노 생산방식을 제안하였으며, 복수의 공정을 복합적으로 사용하여 각 공정이 가진 단점을 상호 보완하는 새로운 형상 제작방식을 제안하여 기존의 마이크로 형상 제작공정을 이용하여 제작된 구동기의 한계를 극복할 수 있을 것으로 기대함.
• 본 연구를 통하여 얻은 마이크로/나노 구조를 가진 기능성 섬유 제작공정을 미세 의료로봇에 활용할 수 있는 구동기 제작에 활용함으로써 미세 의료로봇 제작에 필요한 원천기술 확보에 기여하여 미세 의료로봇 시장에서 국내 기술 경쟁력을 확보함으로써 미래성장 먹거리 창출과 세계 의료기 산업 시장의 우위 선점에 중요한 발판이 될 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2.1. 3차원 인쇄 프리폼 (3D printed preform) 제작 연구 ... 5
• 2.2. 다종재료 co-feeding 시스템을 갖춘 열 인발 (thermal drawing) 공정 연구 ... 5
• 2.3. 응용분야 연구 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 19