美 연구팀, 폐기 목재물로 3D프린터 필라멘트 개발 성공

산업 목재 폐기물로 제작…나무 손잡이 등 실험

미국 미시간공과대 연구팀이 산업용 목재 폐기물을 이용해 3D프린터에서 사용할 수 있는 나무로 만든 필라멘트를 만드는 데 성공했다.

3D프린팅 전문매체 3D프린팅인더스트리는 1일(현지시간) 미시간공과대 연구팀이 가구 목재 폐기물을 이용해 소재압출적층(FDM)방식 3D프린터에서 사용할 수 있는 목재 필라멘트를 만들었다고 보도했다.

FDM방식은 노즐에 열이나 압력을 가해 원료를 뽑아내는 방식으로 가장 저렴하고 널리 쓰이는 3D프린팅 방식이다. 필라멘트는 3D프린터에서 잉크 역할을 한다.

FDM방식 3D프린터는 노즐을 통해 소재를 압출하며 출력물을 쌓아 만든다.(사진=픽사베이)

대부분의 필라멘트는 플라스틱이나 금속 분말, 모래 등으로 만들어진다.

미국 미시간주에서는 하루에 150톤 이상 목재 폐기물이 나온다. 성과는 오픈소스로 유명한 조슈아 피어스(Joshua Pearce) 박사가 참여한 연구팀은 목재 폐기물의 환경적 영향을 줄이기 위해 창조적으로 재활용할 수 있는 방법을 찾았다.

연구팀의 성과는 목재 폐기물과 플라스틱 필라멘트에 많이 쓰이는 생분해성 플라스틱 PLA(Polylatic Acid)와의 조합 가능성을 보여준다.

나무 필라멘트 제작은 4단계로 이뤄졌다. 연구팀은 우선 미시간주에 있는 여러 가구제조사에서 목재 폐기물을 구매했다. 폐기물은 분쇄, 갈린 후 80미크론 메쉬(micron mesh) 체로 걸러져 PLA와 혼합될 수 있는 분말 형태로 만들어졌다.

연구팀은 PLA 펠렛을 210도까지 가열한 후 목재 분말과 혼합했다. 적정한 혼합물이 나오면 냉각시킨 후 압출 과정을 통해 필라멘트로 제작됐다. 제작된 목재 필라멘트 직경은 1.65mm로 시장에서 판매되는 표준 필라멘트 1.75mm보다 얇다.

연구팀은 목재 필라멘트를 이용해 나무 큐브나 손잡이, 서랍 손잡이 등을 만들며 시험했다. 출력 과정에서 연구팀은 목재 필라멘트로 노즐이 막히지 않도록 185도를 유지했다.

연구팀은 논문(바로가기)에서 “이번 연구는 가구산업에서 사용 가능한 출력물을 만들 수 있음을 보여줬다”며 “실험실에서 이뤄진 목재 필라멘트 출력 과정은 복잡하지 않았다”고 설명했다.