# data[].attributes.body
메카트로닉 제품의 대표적인 예로는 지능형 로봇, 드론, 자동화 설비가 있다.
‘군사용 드론’의 소형 총탄 발사나 기계적인 움직임, 센서를 통해 정찰하고 목표를 조준하는 등이 메카트로닉스의 사례이다.
최근에는 치과몰드 제조용 3D 프린터를 제조한 사례가 있는데 의료 분야에서는 마이크론 수준의 매우 작은 크기의 물체를 촬영한 현미경 영상인 ‘미세 3차원 영상’을 진단에 활용한다고 한다.

# data[].attributes.headline
1. 오늘 우리가 학습한 메카트로닉스

# data[].attributes.body
1. 오늘 우리가 학습한 메카트로닉스, 나노기술, 3D 프린팅 중 하나를 고릅니다.

- 이 때 모둠원과 선택한 주제가 겹치지 않도록 적절하게 역할을 분담합니다.

2. 자신이 선택한 기술의 활용 사례를 조사합니다.

- 기술에 대한 설명이나 원리가 아닌 실제로 어떤 분야에 어떻게 활용되고 있는지를 조사합니다.

3. 자신이 조사한 내용을 정리하여 패들릿에 탑재하고 모둠원과 공유합니다.

- 조사한 내용을 모둠원에게 친절하고 알기 쉽게 설명합니다.

# data[].attributes.body
나노기술

나노로봇을 사용해 현대기술로 불가능한 수술, 치료등을 함

의학이나 기계공학등의 활용되는중

# data[].attributes.body
(발표자 하헌성)

3D 프린팅의 활용

항공이나 자동차 분야에 사용 되었지만 최근에는 의료나 식품 같은 분야에도 사용되고 있다.
의료 분야에서는 인공 장기나 귀, 관절, 치아, 의수와 같은 것들을 제작하고 있다.
또한 식품 분야에서는 입체 초콜릿이나 쿠키를 만든다.

미국의 NASA 에서는 우주에서 막을 음식을 만들기 위해 3D 푸드 프린터를 개발하기도 했다.

# data[].attributes.body
메카트로닉스:김도윤
3D프린트:김성익
나노기술:이민석
발표:조윤준

# data[].attributes.body
4차산업혁명시대에 접어들면서 수많은 기술들이 대두되기 시작했는데 그중에 하나에 속하는 3d프린팅기술에 대해 알아보려고 합니다. A4용지 프린터가 가정에 보급되고 상용이 오래전에 되었고 3d프린터 또한 미래에는 모든집에 하나씩 가지고 있다고 미래에 생각하고 있습니다. 하지만 지금은 많은 문제점이 있고 해결해야되는 문제들이 많이 있습니다. 특히 3d프린터가 무엇인가를 만드는데에 기술이 점점변해가고 있는 반면에 엄청난 단점인 자주 고장이 난다는 단점이 있습니다. 앞으로 해결해야되는 과제가 많지만 개념과 앞으로 나아가고 있는 미래, 왜 3d프린팅을 사용해야하는지 등 여러가지를 한번 알아보는 과정을 거쳐보도록 하겠습니다.

3d프린팅은 기본적으로 3차원에서 형체를 만들어가는 과정입니다. 어떻게 만들어가는 걸까요? A4용지로 프린터를 뽑을때 인터넷에 필요한 문서를 출력한다던가, 내가 제작한 문서를 출력하곤 하죠? 3d프린터도 이와 비슷합니다. 내가 직접 모델링하여 파일을 3d프린터로 출력할 수 있고, 사람들이 만들어 놓은 파일을 플랫폼에서 구해 출력을 테스트해볼수있습니다. 이렇게 만들어진 파일을 가지고 프린터에 입력하면 연속적으로 잉크를 녹여 뿌리듯 3d형태의 고체재료를 녹여 천천히 쌓아갑니다. 수치에 따라 적은량으로도 얼마든지 속을 채우느냐 비우느냐에 따라 외형적으로 같은 제품을 만들수가 있습니다. 여기에서 가장 큰 장점은 적은 재료로도 생각보다 난잡한 모양을 구성할 수 있습니다. 파일을 넘겨 받을때는 메모리칩을 사용할 수도 있고 와이파이를 통해 파일을 전송할수있습니다. 이 점은 중요하지 않아 다음으로 넘어가겠습니다.

기술이 아직 좋지 않을때에는 빠르게 시초제품을 만들거나 1회용으로 사용할 수 있는 제품에만 적합해서 아이들 장난감처럼 만들기도 하였지만 기술의 발전으로 빠르게 대량 생산이 가능해지고 있습니다. 위에서 말한 과제를 해결 할 수 있으면 3d프린팅의 미래는 무궁무진하고 앞으로의 수요를 따라올수 없을정도로 발전할 수 있을거라 생각합니다. 이와 마찬가지로 시장규모가 현재부터 2026년까지 400억 달러가 넘을거라 추측하고 있습니다. 현재에도 그렇게 시장규모가 크진 않지만 많은 상황에서 상용화단계에 있고 소리소문없이 우리들의 주변환경과 상황을 조금씩 변화시키고 있습니다. 정말로 수많은 산업에서 활용되고 사용되고 있지만 눈에 결과가 나타나고 있는 분야를 소개 해보도록 하겠습니다.

3d프린팅의 기술이 좋지 않을때 시초제품이나 1회용으로 사용했었다는 말을 앞에서 언급했었습니다. 그 이유는 빠르고 비용적인면에서 매우매우 저렴하기 때문입니다. 아이디어를 내었을때 현실로 이것을 구현하는데 까지 시간과 비용을 줄이는것은 매우 중요하기 때문입니다. 제조를 한번정도 해보셨을거라면 금형이나 도구를 만드는데에 적게는 수백 많게는 수억이 들정도로 어마어마한 비용과 시간이 들어갑니다. 이것을 극복하려는데 의의가 존재합니다. 그래서 지금소개하려는 자동차는 예전부터 지금까지 3d프린팅을 활용해왔습니다. 다양한 부품을 만들어가면서 설계와 생산에 걸리는 시간을 대폭 감소시켜 활용되고 있는데 특히 자동차를 수집하는 사람들에게 매우 큰 장점으로 작용합니다. 예를 들면 생산이 중단된 부품을 3d프린팅하여 만들어 내가 가지고 있는 자동차에 그대로 이식시킬 수 있기 때문입니다. 그러면 폐차해야될 자동차를 복원시킬 수 있으니 매우 좋다고 생각합니다.

두번째로 비행기가 있습니다. 비행기에서는 무게를 줄이는게 매우 중요하다는건 알고 계실거라 생각합니다. 왜냐하면 무게에 따라 연료소비를 줄일 수 있기 때문입니다. 여기에서 3d프린팅은 개별 부품의 무게를 감소시키고 몇배더 강한 부품을 만들 수가 있습니다. leap라는 엔진은 항공이나 우주 산업에서 잘팔리는 엔진이라고 합니다. 이것으로 한화로 약 33억이 넘는 돈을 절약할 수 있다고하니 3d프린팅은 항공과 우주산업에서 가뭄에 단비같은 존재라고 할 수 있습니다. 또한 후에 재료가 폐기물로 될 가능성조차 해결할 수 있으니 효과가 그 이상으로 다가옵니다.

세번째 안경과 신발같은것도 3d프린팅으로 만들 수 있으나 저의 눈길이간건 보건의료분야입니다. 최근 10년동안 10만개가 넘어가는 인공관절이 3d프린팅에 의해 만들어 졌습니다. 그리고 손발이 사고 때문에 잘려나가 인공적으로 뼈를 만들어 보조대를 달아 실제 존재했었던 사람의 신체처럼 만들 수도 있습니다. 또한 사람 치아에 해당하는 임플란트를 만들어서 10년이 넘도록 문제가 없음을 증명했습니다. 앞으로의 미래에는 신체장기도 일부 만들 수 있지 않을까 미래에 대해 기대하고 있습니다. 미래에는 음식, 교육, 소비재등 다양한 분야에서도 3d프린팅이 활약할 수 있지 않을까 생각하고 있지만 앞으로 해결해야될 과제는 매우 많습니다. 중요한건 현재도 기술력이 결코 낮지 않다는점을 알고 계셨으면 좋겠습니다.

# data[].attributes.body
3d 프린팅은 보건의료분야에서 활용 될 수 있다. 최근 10년동안 10만개가 넘어가는 인공관절이 3d프린팅에 의해 만들어 졌으며 손발이 사고 때문에 잘려나가 인공적으로 뼈를 만들어 보조대를 달아 실제 존재했었던 사람의 신체처럼 만들 수도 있다고 한다. 앞으로의 미래에는 신체장기의 일부도 만들어질 수 있지 않을까 라는 기대를 하고 있다.

# data[].attributes.body
보건의료분야입니다. 최근 10년동안 10만개가 넘어가는 인공관절이 3D프린팅에 의해 만들어 졌습니다. 그리고 손발이 사고 때문에 잘려나가 인공적으로 뼈를 만들어 보조대를 달아 실제 존재했었던 사람의 신체처럼 만들 수도 있습니다.
또한 사람 치아에 해당하는 임플란트를 만들어서 10년이 넘도록 문제가 없음을 증명했습니다.

# data[].attributes.body
문화산업에서도 3D프린팅 기술이 대세이다.
애니메이션을 제작하기도 하고, 의상을 제작하기도 한다.
애니메이션 제작 기법중 하나인 클레이 애니메이션에도 변화가 일고있다 일일이 손으로 빚어야하는 모형으로 구현하는 '클레이 애니메이션'은 3D프린팅으로 대체될 전망이다.
해외의 예술계에서도 3D 프린팅을 활용한 사례가 늘고있다. 파리의 퐁피듀센터에서는 3월 "세계를 프린팅하라" 라는 제목의 전시가 열렸다. 디지털기술, 특히 3D프린팅을 주제로 하였다.
이밖에도 스위스의 드자흐와수치는 독특한 모양의 큐빅 조각을 3D프린팅으로 만들기도 하였고 미국의 조각가 케빈카론은 3D프린팅과 프로토 타이핑을 사영하여 대형조각 작품의 제작기간을 단축하는 작업을 선보였다
상상하는 모든것이 제약없이 구현되는 것이라면 3D 프린팅은 예술가의 창의성을 무한히 확장하게 해줄 수 있음이 분명하다. 하지만 일각에서는 똑같이 찍어내는 행위가 과연 예술인지에 대해 회의적으로 보기도한다. 이러한 우려에 대해 호드 립슨른 이렇게 말한다 " 재료와 양이 정해져있어도 요리를 하는 사람에 따라 음식의 맛이 달라지는 것처럼 3D 프린팅을 통한 예술 작업 역시 예술가의 역량과 환경에 따라 얼마든지 다른 결과를 얻을수 있다"

# data[].attributes.body
바이오메카트로닉스의 한 예로는 , MIT 교수의 업적을 살펴볼 수 있다. 그는 개구리의 다리의 근육을 수술하여 기계 물고기에 부착했고 전기적 자극을 근육 섬유에 흘려줌으로써 그 물고기가 헤엄칠 수 있도록 하였다. 이 실험의 목적으로는 사람의 근육, 골격 그리고 신경 시스템과 상호작용할 수 있는 기기를 만들고자 하는 것이다. 그리고 결국 이러한 기기들이 트라우마 또는 선천적으로 손상되거나 잃어버린 사람의 운동 능력을 도와주기를 기대하고 있다.

# data[].attributes.body
나노기술
자가조립 나노물질을 이용해 정상조직에는 영향을 미치지 않고 암세포만 선택적으로 제거할 수 있는 기술을 개발하였다.

# data[].attributes.body
분말형태의 나노탄소튜브와 고분자 중합체를 결합하면
섬유를 만들 수 있는데 이렇게되면 형상제어를 할 수 있는 섬유를 만들 수 있다. 이 섬유를 이용하면 이미지적인 마케팅분야를 넘어 실물마케팅이 더 활성화 될 것 같다 특히 의류분야 마케팅은 적당한 틀만 있으면 디자인 한 이미지를 바로 형상화 하여 홍보할 수 있게되며
바뀌는 형태로 인해 여러상품을 하나의 나노튜브로형태화해서 보여줄 수 있다고 생각한다 매우 강하고 유연하여 실제로 마케팅 뿐 아니라 건축과 반도체 등 여러방면에서 전망이 좋아 연구하고있는 기술로 꿈의소재라고도 불려 다양한방면으로 연구중이다. 실제로 방탄복을 개선중이며 마케팅 형태화도 개발중이다.

# data[].attributes.body
사업의 주축인 신형 프린터 개발을 끝냈다. 메타바이오메드는 새 프린터를 활용한 비임상 동물실험을 준비할 예정이다.3일 메타바이오메드에 따르면 신형 3D 프린터는 생분해성 고분자 물질을 활용해 치과용 멤브레인 등을 생산할 예정이다.치과용 멤브레인은 치주조직 재생을 유도하는 의료기기를 말한다. 염증과 외상으로 손상된 치주조직이 재생하려면 별도의 공간을 확보해야 한다. 그러지 않으면 해당 부위에 잇몸이 자라면서 치주조직이 재생할 공간이 없어진다.치과용 멤브레인은 차단막 역할을 해 치주조직이 자라도록 돕는다. 특히 메타바이오메드가 신형 3D 프린터를 개발한 재료는 몸속에서 녹아 없어진다. 환자들은 치과 시술 후 멤브레인을 별도로 제거하는 불편을 겪지 않아도 된다.3D 프린팅은 3D 기술을 적용한 프린터로 물체를 뽑아내는 기술이다. 종이를 인쇄하는 것처럼 3차원 공간에서 사물을 인쇄하는 기술이다. 보건의료 분야에서는 안면 재건 수술 등 성형외과와 정형외과, 치과 등 다양한 분야에 쓰이고 있다.

# data[].attributes.body
로봇메카트로닉스연구실 최태용 책임연구팀은 농업용 로봇을 개발했다.
이로봇은 스마트팜 같은 원예시설에서만 활동할수있다는 점이 있긴하지만 혼자서 작물을 인식하고 수확한후에 저장한다음 충분히 저장됬다 인식하면 이송로봇을 부르게 해서 곡식을 운반한다. 사람에 비해서 80퍼센트 효율을 낼수있는 이로봇은 농민들을 위해 더연구가될것이라고한다
출처 : 노컷뉴스 조근호 기자

# data[].attributes.body
메카트로닉스 응용사례

메카트로닉스는 많은 학문분야가 융합된 기술로 현재도 많이 쓰이고 추후에도 많은 곳에서 사용될 것이다.

현재 테슬라로 대표되는 자율주행 자동차와 지능형 인공지능 로봇, 사물인터넷등이 있다

# data[].attributes.body
예술분야 메카트로닉스 입니다. 지구촌 사람들이 모이는 대규모 축제인 올림픽에서 는 스포츠 경기 외에도 다양한 이벤트가 진행된다. 그 중 제 이슨 브루지스Jason Bruges의 The Constant Gardeners는 BMW 자동차 공장에서 사용되었던 로봇 팔을 활용한 새로운 예술을 제안해 이목을 끌었다.

# data[].attributes.body
나노 기술의 예 중 태양전지에 사용되는 나노기술에는 크게 2가지가 있는데 하나는 태양 전지로 입사된 빛이 표면에 반사되어 다시 빠져나가지 못하도록 나노 두께의 박막을 여러 겹으로 겹친 빈사 반지막을 만드는데 이용되고 나머지 하나는 생산된 전력을 외부로 인출하는 투명 전극을 만드는데 필요한 나노 입자의 제조에 사용된다.

# data[].attributes.body
3D 프린팅 의약분야의 기술 적용 사례로는 인간의 귀, 부목, 무릎반월상 연골, 이식용 프린터, 칩위의생체, 3D 두개골, 치의학, 의족 등등 으로 사용된다.

# data[].attributes.body
메카트로닉스

무인카페의 로봇은 사람의 대신해서 커피를 만들어
판매하고있다.

여러 분야에서 사용되고 있으며 사람이 하기 힘들거나 어려운 일을 하고있다.

# data[].attributes.body
“현재 주얼리 업계에서는 수지를 재료로 쓰는 3D 프린터가 주종을 이루고 있습니다. 하지만 이같은 DLP 장비는 뚜렷한 한계가 있었습니다. 그런 상태에서 우리는 최근 100% 왁스 재료를 쓰는 「3D SYSTEMS」의 ‘ProJet MJP 2500W’ 장비를 접할 수 있었습니다. 이 장비를 처음 보는 순간 ‘우리가 오랫동안 찾던 장비가 바로 이 장비’라고 판단하게 됐습니다.”

수지 장비는 표면이 매끄럽게 나온다는 장점을 갖고 있지만, 구조적인 몇 가지 한계를 갖고 있다.

가장 중요한 한계점은 주물의 어려움이라고 볼 수 있다. 수지는 주조에서 열을 가하면 연소되면서 열팽창하는 현상을 보인다는 태생적 한계가 있다. 그러다보면 수지를 둘러 싼 석고들이 무너져 내릴 수 있다, 그렇다보니 수지 재료를 활용하여 주물을 부을 때에는 더욱더 세심한 주물 기술이 필요하다고 볼 수 있다.

그래서 외부 주물 전문 업체의 힘을 빌려야 하는 경우가 많다. 그 연장선에서 백금 주얼리 주물 작업을 할 때에는 더욱더 큰 어려움이 따른다.

하지만 왁스를 쓰는 장비의 경우는 이러한 문제점을 일거에 해소할 수 있게 된다. 주물 작업의 부담이 없고, 백금을 비롯한 다양한 소재의 주물 작업도 간편해진다.

서포트 설계가 불필요한 시스템

또한 수지를 활용한 3D 프린터 장비의 경우는 바닥에서 길게 뻗어있는 서포트 때문에 표면이 넓은 제품을 출력할 때 중력의 영향을 받을 수밖에 없다. 이에 따라 출력물의 외형에 일정한 변형이 올 수 있다. 하지만 서포트 설계가 필요 없는 왁스 장비의 경우는 중력으로 인한 영향을 전혀 받지 않게 된다.

그래서 출력물을 뽑아내 조립을 할 때 조립이 정확하게 이뤄지게 된다.

아울러 수지 재료를 활용한 장비의 경우는 출력 작업 후 서포트를 제거하는 작업 과정 또한 만만치 않다. 그리고 표면의 서포트 자국을 지워내는데도 시간이 적지 않게 걸린다. 아울러 와이어 형태의 서포트 작업 때문에 형상 출력의 제한도 있게 마련이다.

반면 왁스 재료를 쓰는 프린터의 경우는 서포트를 제거하는 과정이 매우 간단하고, 이에 따라 서포트 자국을 지우는 작업도 필요하지 않다. 여기에 와이어 형태의 서포트가 필요없기 때문에 형상 출력의 제한도 없다.

“하지만 그 동안 업계에 수지 타입의 3D 프린터가 넓게 퍼질 수밖에 없었던 이유가 있었습니다. 기존 왁스 타입의 프린터들이 있긴 있었는데, 제작 속도가 너무 떨어진다는 한계가 너무 컸던 거죠.”

그런 상황에서 안 대표가 ‘ProJet MJP 2500W’ 장비를 보는 순간 눈이 번쩍 떠지게 됐던 것이다. 바로 이 장비의 놀랄만한 프린팅 속도 때문이었다. 기존 왁스 장비가 갖고 있었던 한계를 단번에 해소한 매우 생산성이 높은 장비였다.

“또한 수지 타입 프린팅 장비에 비해 대용량 사이즈 출력이 가능하다는 점도 장점입니다. 그래서 한꺼번에 많은 양의 프린팅을 할 수 있어서 생산성이 높아질 수 있습니다.

여기에 예상 프린팅 시간, 재료 소요량도 미리 알 수 있도록 표시가 되는 등 장비의 편의성도 좋은 편입니다”

원래 이 회사는 독일제 고성능 수지 타입 3D 프린터 3대를 가동 중이었다. 이 상태에서 최근 왁스 타입의 ‘ProJet MJP 2500W’까지 갖추게 돼 출력 서비스를 한층 더 업그레이드 할 수 있게 됐다. 여기에 원본 기사 출신으로서 주얼리 제품을 만드는데 따르는 여러 가지 문제에 대한 컨설팅도 곁들이고 있어서, 이 회사의 인기는 더 높아질 전망이다.

# data[].attributes.headline
메카트로닉스 10402 권혁규

# data[].attributes.subject
메카트로닉스 10402 권혁규

# data[].attributes.body
https://youtu.be/fGWoKD7HZsM
기존의 전기자동차를 뛰어넘은 태양광 패널을 자동차에 부착시켜 태양광에너지와 전기에너지로 달리는 자동차이다 자동차에서의 센서는 카메라라고 생각을 하고 컨트롤러는 브레이크나 헨들 같은 것 이라 생각하고 액추에이터는 구공기관이라고 설명 가능할 것 같다

# data[].attributes.body
1. 나노기술

2. 사례
반도체, 탄소나노튜브, 림피드 (은의 항균, 살균, 탈취기능, 첨단나노기술을 복합응용하여 암내, 액취, 탈취 등 땀냄새제거제품) 개발을 하여 특히나 의학계열에 도움이 되고 발달이 되는 이용사례가 많이 있었다

앞으로의 전망은 앞서 말한 사례들을 활용해서 난치병과 질병 치료에 유용하게 쓰일 전방이고 초미세 다기능나노물질과 세포 나노미세환경, 바이오센서 세포 분석법, 질병진댜 연구에 사용될 예정이고

효소를 사용하지않고 당분자에 대한 선택도와 감도가 우수한 센서를 만들어가고 있는 상황이다

3. 요약
아직까지 큰 사례는 많이 없지만 앞으로의 전망이 더욱 기대되는 기술이다.

# data[].attributes.body
3D프린팅

# data[].attributes.body
나노기술이란
물질이 나노단위로되면 물질의성질이 변하는것을 이용한기술입니다.
이러한 나노기술은 여러방면으로 사용되는데
사람을 살리는 의료분야부터
전자기기,심지어는 유리는 만드는데도 나노기술이 사용됩니다.
나노기술을 사용하는 구체적인 예시로는 양자컴퓨터,양자태양전지,나노자석등이 있습니다.
이중 나노자석은 강한 자성을 띠는 나노섬유에 자성이 옅은 나노 두께의 철-코발트 코팅을 입히는 방법을 사용했습니다.
이를 통해 기존 희토류계 영구자석 대비 자기 에너지 밀도를 146% 수준까지 끌어올렸습니다.
심지어 도금층의 두께를 조절할 수 있어 가격이 비싼 희토류 사용량도 줄일 수 있게 됐습니다.

# data[].attributes.body
물론 3D프린팅이 주택 부족을 해소하는 데 얼마나 효과가 있을지에 대해선 논란이 있다. 철골조 기둥이 없는 3D프린팅의 성격상 주로 단층 주택 건축에 그치고, 주택 공급 효과가 큰 고층주택 건축에는 적용하기 어려운 탓이다. 하지만 개성있는 단독 주택 설계를 원하는 수요자나 땅값이 싼 벽지 등의 무주택 서민들에겐 실용적인 주택 건축 기술로 여전히 주목받고 있다.

포틴트리의 프랑수와 페로 전무는 보도자료를 통해 “3D프린팅을 사용하면 더 빨리 더 저렴하게 지을 수 있어 저렴한 비용으로 내집 마련을 할 수 있다”고 말했다. 그는 “또 더 적은 재료로 건물을 지을 수 있기 때문에 미래 세대를 위해 지구 자원을 보존한다는 의미도 있다”고 덧붙였다.

# data[].attributes.body
나노기술
나노는 그리스어로 안쟁이를 뜻하는 나노스 에서 유래된 말로 나노기술은 물질을 나노미터의 영역,원자나 분자 단쥐에서 조작하거나 제어하는 기술이다.
나노기술의 특징은 생태모방기술,친환경성,높은기술집약도,경제성 이 있다
나노기술은 레저용품,자동차,인공근육,나노 주사 바늘 등에 활용된다.

# data[].attributes.body
탄소나노튜브 기반으로 박테리아와 바이러스를 제거할 수 있는 식수 필터가 있다