▲ 무전해도금법 기반 고전도성 구리 3D프린팅 잉크 및 프린터.

한국전기연구원(KERI, 원장 최규하) 나노융합센터 설승권 박사 팀이 전압을 인가하지 않고 화학반응을 통해 금속을 도금할 수 있는 ‘무전해도금법’을 활용한 ‘고전도성 구리 3D프린팅 기술’을 개발했다.

이 기술은 기존에 KERI가 보유한 전기도금법 방식의 한계를 뛰어넘는 기술로 일상생활에서 3D프린터의 활용범위를 획기적으로 넓힐 것으로 기대된다.

연구책임자인 설승권 박사는 개발성과의 기술사업화를 목표로 기존 전기도금법 기반 3D프린팅 기술이 갖는 간단한 공정의 장점은 그대로 가져가면서도 보다 저렴하고, 빠르며, 폭넓게 사용할 수 있는 고전도성 금속 3D프린팅 기술개발을 위해 ‘무전해도금’ 방식에 주목했다.

무전해도금법은 도체뿐만 아니라 플라스틱과 같은 섬유류 등 전기가 통하지 않는 부도체에 적용될 수 있어 할용 폭이 매우 넓고, 전기도금법보다 도금층이 치밀하며, 불규칙한 표면상에도 군일한 두께의 도금이 가능하다는 장점이 있다.

무전해도금법 기반 3D프린팅 기술은 총 2단계로 구성되는데 우선 촉매가 포함된 잉크로 2차원 패턴 혹은 3차원 구조물을 인쇄하고, 무전해도금법을 활용해 인쇄된 구조물에 구리를 코팅함으로써 고전도성 패턴을 제조하는 구조다.

이러한 특징으로 인해 복잡한 형상의 3차원 기판에도 빠르고 단순하게 2차원 및 3차원 입체 형태의 구리배선과 전극 등을 제작할 수 있고, 구리 등의 산화 방지를 위한 작업이나 전도도를 높이기 위한 추가적인 열처리 과정이 필요 없는 것도 큰 장점이다.

연구책임자인 설승권 박사는 “이 기술을 통해 만든 구리 인쇄물의 전도성은 일반 구리의 약 70% 수준으로 매우 높다”며, “패턴 혹은 3차원 구조물 프린팅 후 전도도를 높이기 위한 추가적인 열처리 단계가 따로 필요 없어 공정이 단순하고 대면적에도 활용이 가능한 기술로 향후 3D프린팅의 활용범위를 넓힐 수 있는 획기적인 기술”이라고 밝혔다.

이번 성과는 인쇄회로기판(PCB)과 웨어러블기기 제조업체들의 많은 관심을 받을 것으로 연구팀은 전망하고 있는데 현재 성과에 대한 원천특허 출원을 완료했으며, 상업화를 위한 기술이전 수요업체 탐색 및 협의를 통해 사업화를 추진할 예정이다.