인공 장기 만들고 배기 가스 줄이는 잉크 기술 [우리가 몰랐던 과학 이야기] (162)

출처=codingmix.com

잉크(INK) 하면 여러분은 무엇이 떠오르나요? 첨단산업보다는 잉크제트 프린터, 만년필 등 레트로(복고풍) 이미지가 아마 가장 먼저 연상될 텐데요. 하지만 기술의 발전에 따라 기존에 우리가 알고 있던 상식을 뛰어넘는 잉크들이 등장하고 있습니다. 

쓱쓱 그리기만 하면 전자회로가 완성되는 금속 잉크부터, 인공 장기를 만드는 바이오 잉크, 그리고 자동차 배기 가스로 만든 ‘에어잉크’까지 미래 산업은 물론이고 환경까지 염두에 둔 기술에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

◆전기가 통하는 전도성 금속 잉크

출처=올드시티스테이션펍(oldcitystationpub)

전도성 잉크는 전기가 통해 이렇게 부릅니다. 은이나 구리 등 전도성이 높은 물질을 섞어 만드는데, 이를 통해 그림처럼 그리듯이 전기회로를 만들어낼 수 있는데요. 

전도성 잉크를 이용하면 고체인 금속에 비해 크기와 두께를 줄일 수 있고, 낮은 온도에서도 접합할 수 있으며 가공성도 우수해 전자파 차폐 필름, 태양전지, RFID(전자 태그) 안테나, 웨어러블(착용형) 신축 전극 등 부품 산업의 필수 소재로 자리 잡고 있습니다. 

출처=아이디테크엑스(IDTechEx)

하지만 전도성 충전제로 주로 사용되는 금속인 은(silver)은 구리에 비해 산화가 잘 되지 않는다는 장점이 있지만, 가격이 비싸고 대부분 일본 수입에 의존하고 있었는데요. 

지난해 말 한국전기연구원(KERI)이 전기 및 열 전도성이 우수한 소재인 그래핀과 가격이 저렴한 구리를 결합한 ‘구리-그래핀 전도성 잉크’를 개발, 국산화에 성공했습니다. 이를 통해 안정적인 제품 개발 및 공급, 그리고 가격 경쟁력 확보까지 할 수 있게 되었습니다. 

◆인공 장기 만드는 바이오 잉크

출처=all3dp.com

바이오 잉크는 살아있는 세포 또는 바이오 분자를 포함하고 있습니다. 이를 바탕으로 바이오 프린팅 기술에 응용해 구조물을 제작할 수 있는 소재를 뜻합니다. 

3차원(3D) 프린터에 넣으면 인공 장기를 만들 수 있고, 세포를 의도하는 대로 배양할 수도 있습니다. 3D 프린팅이 인공 조직과 장기를 만드는 생명공학 융합기술로 진화한 예입니다. 

출처=httpsk://pegus.digital

바이오 잉크는 살아있는 세포를 출력하기 위해 생체 적합성을 지닌 고분자를 소재로 쓰는데요. 생체재료 등이 소재인 만큼 세포와의 적합성 및 그 안에 저장 공간을 확보해야 합니다. 이를 위해 생분해성과 프린팅을 위한 유동학적 특성, 사용처에 따른 기계적 특성까지 고려해야 합니다. 3D 바이오 프린팅 기술의 발전에 따라 인공 혈관과 조직, 뼈, 장기까지 제작 연구도 활발하게 이루어지고 있습니다. 

◆자동차 배기 가스로 만든 에어 잉크

출처=그라비키 랩스(GRAVIKY LABS)

자동차 배기 가스로 잉크를 만든다? 조금은 생소하면서도 특이한 이 제품은 바로 에어잉크(AIR-INK)입니다. 자동차 배기 가스를 필터링 하고 정화할 때 채취한 탄소를 정제해 만드는데요. 

에어잉크가 든 펜 1개당 디젤엔진 차량이 40~50분 주행하면 나오는 배기 가스 양이 활용된다고 합니다. 

출처=그라비키 랩스(GRAVIKY LABS)

에어잉크를 만들기 위해서는 필터와 센서 등이 탑재된 메커트로닉스 시스템인 ‘KAALINK’를 차량 발전기 등 배기 파이프에 장착해야 합니다. 이를 통해 배기 가스를 추출합니다. 그리고 먼지와 중금속 등 유해한 독성물질은 화학공정을 통해 정제과정을 마치면 걸러지고, 잉크의 주원료인 안료가 탄생합니다. 이에 따라 배기 가스 중 미세먼지의 95%까지 걸러내는 효과까지 있어 환경을 오염시키는 요인을 효과적으로 줄여줍니다. 

4차 산업과 만나 첨단 제품을 만들고, 우리 생명과 환경을 지키는 역할까지 상상을 뛰어넘어 진화하고 있는 잉크 기술이 신기하기만 한데요. 사실 우리는 생활에서 흔히 잉크가 쓰인 제품을 사용하고 입기도 합니다. 한화솔루션의 ASR(알칼리수용성수지)는 인쇄 잉크와 종이 코팅용 수용성 수지 및 에멀션(emulsion·마그네틱 테이프의 표면에 코팅되어 있는 산화물)으로 이용되고 있는데요. 기존 유성제품을 수성화한 친환경 수지로 목재와 금속 코팅에도 활용되고 있습니다. 생활의 편리함은 물론이고 인간과 자연을 향해 더욱 발전하고 있는 잉크 기술에 지속적인 관심과 응원 부탁합니다. 

한화솔루션 블로거