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title: "POSTECH, 3D 프린팅 금속 표면 거칠기로 고분자 접합 강도 2배 이상 끌어올림"
published: 2026-05-10T06:05:05.534Z
canonical: https://jeff.news/article/2504
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# POSTECH, 3D 프린팅 금속 표면 거칠기로 고분자 접합 강도 2배 이상 끌어올림

POSTECH 연구팀이 레이저 기반 금속 3D 프린팅에서 생기는 거친 표면을 결함이 아니라 접합 성능 향상 요소로 활용하는 기술을 개발했다. 티타늄 합금 표면 거칠기를 20~70마이크로미터 범위에서 제어했고, 실리콘 계열 고분자 접착 강도는 매끄러운 표면 대비 최대 229% 이상 개선됐다.

- POSTECH 연구팀이 금속 3D 프린팅의 “울퉁불퉁한 표면”을 오히려 접착력 강화에 써먹는 기술을 개발함
  - 기존 제조에서는 매끈한 표면이 더 좋다는 인식이 강했는데, 이번엔 그 반대 방향으로 간 셈임
  - 금속과 고분자를 붙일 때 복잡한 화학 표면 처리 없이 구조 설계만으로 접합 강도를 높이는 접근임

- 연구팀이 쓴 공정은 레이저 기반 금속 3D 프린팅(PBF-LB/M)임
  - 레이저 출력, 스캔 속도, 간격을 조절해 티타늄 합금 표면 거칠기를 20~70마이크로미터 범위에서 제어함
  - 하나의 부품 안에서도 위치별로 다른 거칠기를 주는 ‘공간 맞춤형 표면 설계’도 구현함

- 성능 수치가 꽤 선명하게 나옴
  - 실리콘 계열 고분자인 EcoFlex, Dragon Skin, PDMS를 대상으로 실험함
  - 최적 거칠기를 적용했을 때 매끄러운 표면 대비 접착 강도가 2배 이상 증가함
  - EcoFlex는 214%, Dragon Skin과 PDMS는 각각 229% 향상됨
  - PDMS는 최대 717킬로파스칼 접합 강도를 기록함

> [!IMPORTANT]
> 이 연구의 핵심은 “더 강한 접착제”가 아니라 “표면 구조를 잘 설계하면 접합 자체가 강해진다”는 점임.

- 원리는 찍찍이와 비슷함
  - 거친 금속 표면의 미세 돌기와 틈 사이로 액체 상태 고분자가 스며듦
  - 고분자가 굳으면서 금속 표면과 서로 맞물리는 인터로킹(interlocking) 구조가 생김
  - 동시에 실제 접촉 면적도 넓어져 접착력이 커짐

- 적용처는 소프트 로봇, 의료기기, 항공·모빌리티 쪽으로 열려 있음
  - 금속은 강하지만 딱딱하고, 고분자는 유연하지만 구조적 강성이 약함
  - 둘을 안정적으로 붙일 수 있으면 딱딱한 뼈대와 부드러운 피부를 한 부품 안에서 같이 설계할 수 있음
  - 인체 삽입형 의료기기처럼 단단한 부품과 말랑한 접촉부가 함께 필요한 분야에서도 의미가 있음

- 연구 지원과 발표 경로도 국내 기술 생태계 기준으로 눈여겨볼 만함
  - 한국연구재단, 방위사업청 민군기술협력사업, 산업통상자원부, 과학기술정보통신부, 한국기초과학지원연구원이 지원함
  - 연구 결과는 제조·생산공학 분야 국제학술지 Virtual and Physical Prototyping에 게재됨

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## 기술 맥락

- 이 연구에서 선택한 방식은 접착제나 화학 처리보다 표면 형상을 제어하는 쪽이에요. 금속과 고분자는 물성이 너무 달라서 그냥 붙이면 쉽게 떨어지는데, 공정 중 생기는 거칠기를 이용하면 추가 공정을 줄이면서 접합 강도를 올릴 수 있거든요.

- PBF-LB/M 공정이 중요한 이유는 레이저 출력, 스캔 속도, 간격 같은 제조 파라미터로 표면 거칠기를 직접 조절할 수 있기 때문이에요. 별도 후처리로 표면을 다시 만드는 게 아니라, 부품을 찍어내는 단계에서 접합 성능까지 같이 설계하는 접근에 가까워요.

- 특히 하나의 부품 안에서 부위별로 다른 거칠기를 구현했다는 점이 큽니다. 소프트 로봇이나 의료기기는 모든 부분이 똑같이 강하게 붙어야 하는 게 아니라, 어떤 곳은 단단히 고정되고 어떤 곳은 유연하게 움직여야 하거든요.

- PDMS에서 최대 717킬로파스칼 접합 강도를 낸 건 단순한 실험실 데모 이상의 의미가 있어요. 미세유체 장치나 인체 접촉형 부품처럼 실제 사용 중 반복 변형이 생기는 구조에서는 접합부가 먼저 망가지는 경우가 많아서, 이 숫자가 설계 여유를 만들어줄 수 있어요.

## 핵심 포인트

- 금속 3D 프린팅 표면 거칠기를 접합 강도 향상에 활용함
- 티타늄 합금 표면 거칠기를 20~70마이크로미터 범위에서 제어함
- EcoFlex는 214%, Dragon Skin과 PDMS는 각각 229% 접착 강도가 향상됨
- PDMS는 최대 717킬로파스칼 접합 강도를 기록함
- 소프트 로봇, 의료기기, 항공·모빌리티 분야 활용 가능성이 언급됨

## 인사이트

제조 공정에서 결함처럼 보이던 표면 거칠기를 기능으로 바꾼 케이스라 흥미로움. 소프트 로봇이나 웨어러블처럼 단단한 구조와 말랑한 재료를 같이 써야 하는 분야에서는 이런 접합 기술이 제품화 난이도를 크게 낮출 수 있음.