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연구 전체 개요도. PLA-Steel 필라멘트 사용 시 배출되는 나노입자의 정량·정성 분석 결과, 적철석 (hemtatie)을 포함한 금속 산화물 입자임을 발견했다. |
[대학저널 온종림 기자] 가톨릭대학교 에너지환경공학과 대기환경연구실(Air Quality Research Lab.) 윤종상 교수 연구팀이 인하대학교 환경공학과 전기준 교수 연구팀과 공동연구를 통해 3D 프린팅 환경에서 금속 산화물 나노입자가 공기 중으로 배출될 수 있음을 세계 최초로 실험적으로 입증했다.
이번 연구는 가톨릭대 에너지환경공학과 박은진 석사과정생이 제1저자로 참여했으며, 연구 결과는 환경 분야 상위 4.9% 저널인 Journal of Hazardous Materials(IF:11.3)에 게재됐다.
3D 프린팅 기술은 산업·가정·학교 등 다양한 환경에서 널리 활용되고 있으나, 출력 과정에서 배출되는 초미세·나노입자의 인체 및 환경 영향에 대한 우려는 지속적으로 제기돼 왔다. 기존 연구는 PLA, ABS 등 일반 플라스틱 필라멘트에 집중돼 있어 금속 복합 필라멘트의 위해성은 충분히 규명되지 않았다.
윤종상 교수팀은 스테인리스 스틸이 포함된 PLA 필라멘트를 사용해 출력 과정 중 배출되는 나노입자의 물리·화학적 특성을 정량·정성적으로 분석했다. 그 결과, 일반 PLA 필라멘트 대비 수십 나노미터 크기의 입자가 두 배 이상 다량 배출되는 것이 확인됐다.
전자현미경 분석에서는 독특한 flake(박편) 형태의 입자가 관찰됐으며, 이들은 α-Fe2O3(hematite)가 풍부한 금속 복합 나노입자로 확인됐다. 연구팀은 이러한 입자가 호흡기를 통해 인체에 노출될 경우 잠재적 독성 및 건강 위해성을 유발할 가능성이 높다고 설명했다.
윤종상 교수는 “이번 연구는 향후 독성 평가, 환경 노출 모델링, 실내 작업환경 관리 기준 수립 등 다양한 후속 연구의 기초자료가 될 것”이라며 “공공 안전 가이드라인과 실내 환경 안전관리 기준 마련에도 기여할 것으로 기대한다”고 전했다.
윤종상 교수팀이 주도한 이번 연구는 정보통신기획평가원-학석사연계ICT핵심인재양성사업 및 한국연구재단 기본연구 지원을 바탕으로 수행됐다.
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