Q : 3D를 넘어 4D프린팅을 자세히 알려주세요. 

A : 2013년 4월, 미국 MIT 자가조립연구소 스카일러 티비츠 교수가 ‘4D 프린팅의 출현(The emergence of 4D printing)’이라는 제목의 TED 강연을 하면서 세상에 처음 알려졌고, 누적 조회수 약 200만 회를 기록할 정도로 인기를 끌었습니다.

이 기술의 핵심은 형상기억합금 같은 스마트재료를 3D 프린터로 출력하는 것입니다. 출력된 물체는 시간 또는 주변 환경이 변하면 다른 모양으로 변신합니다. 이 기술에 4D란 이름이 붙은 것도 기존의 3차원 입체(3D)에 시간이라는 1차원(1D)이 추가됐기 때문입니다. 어떤 조건에서 어떤 모양으로 바꾸게 할지는 엔지니어가 미리 프로그래밍 합니다(스마트재료에 내장합니다).

‘4D 프린터’로 찍어낸 물체는 인간의 개입 없이 열이나 진동, 중력, 공기 등 다양한 환경이나 에너지원에 자극 받아 변합니다. 마치 전선이나 모터 없이 로봇을 움직이겠다는 말입니다. 놀랍게도, 나노공학에서는 가능합니다. 바로 자가변형(selftransformation) 또는 자가조립(self-assembly)이라는 기술입니다. 단백질 같은 생체분자들이 스스로 결합해 특정 모양을 갖추는 원리를 공학적으로 응용한 건데, 몸 속에서 특정 환경에 노출됐을 때 뚜껑을 열어 약물을 전달하는 나노로봇이 대표적입니다. 다시 말해 자가변형 또는 자가조립 기능이 가능한 물체를 3D 프린터로 출력하는 게 4D 프린팅입니다.