나무에도 천에도 회로를 굽는다, 집중 마이크로웨이브 3D 프린팅의 등장

3D 프린터가 만드는 건 이제 플라스틱만이 아니에요

3D 프린터 하면 보통 뭐가 떠오르세요? 아마 녹인 플라스틱을 층층이 쌓아 피규어나 부품을 찍어내는 장면일 거예요. 그런데 최근 뉴아틀라스(New Atlas)가 소개한 기술은 그 상식을 흔들어 놔요. 집중 마이크로웨이브(focused microwaves)를 이용해서 거의 아무 표면에나 실제로 작동하는 전자 회로를 구워 붙이는 기술이 등장했거든요. 나무 위든, 옷감 위든, 종이 위든 상관없어요.

이게 뭐냐면요, 기존에도 "인쇄 전자공학(Printed Electronics)"이라고 불리는 분야가 있긴 했어요. 잉크처럼 된 전도성 금속 입자를 뿌리거나 찍어서 회로를 그리는 방식이죠. 문제는 그 잉크를 진짜 전기가 흐르는 회로로 만들려면, 금속 입자들을 서로 붙여야 해요. 이 과정을 소결(sintering)이라고 불러요. 보통은 150~300도 정도로 오븐에 넣어 굽거나, 레이저로 쪼여주는데요. 이러면 종이는 탄산화되고, 옷감은 녹고, 나무는 그을려버려요. 쓸 수 있는 재료가 극히 제한됐던 거예요.

마이크로웨이브가 바꿔놓은 게임

이번에 발표된 기술의 핵심은 전자레인지처럼 마이크로웨이브를 쓴다는 거예요. 그런데 우리 집 전자레인지처럼 사방에 퍼뜨리는 게 아니라, 아주 좁은 영역에 집중시켜요. 마이크로웨이브는 금속 입자 자체를 선택적으로 가열하는 특성이 있어서, 금속은 순식간에 뜨거워지지만 그 아래 나무나 천, 종이는 거의 데미지를 받지 않아요. 종이 위에 은(silver) 나노 입자 잉크로 회로를 그린 뒤 이 기술을 적용하면, 종이는 멀쩡하고 회로만 깔끔하게 전기가 흐르게 되는 식이죠.

실제 연구팀은 이 방식으로 NFC 안테나를 나무, 천, 심지어 깨지기 쉬운 유기물 위에도 구현해냈어요. NFC는 우리가 교통카드 찍을 때 쓰는 바로 그 근거리 무선 통신 기술이에요. 즉, 나무 명함에 마이크로웨이브로 회로를 구워 넣으면, 휴대폰을 갖다 대는 것만으로 연락처가 전송되는 명함이 되는 거죠. 게다가 공정 시간이 수 초에서 수십 초 수준이라 대량 생산에도 적합하다고 해요.

인쇄 전자의 큰 그림 속에서

이 기술이 업계에서 어떤 위치인지 한번 짚어볼까요? 유연 전자(flexible electronics) 분야는 삼성이나 LG 같은 한국 대기업들이 오래 투자해 온 영역이에요. 접히는 디스플레이, 입는 센서, 피부에 붙이는 의료 패치 같은 걸 만들려면 딱딱한 실리콘 기판이 아닌, 휘어지거나 일회용인 재료 위에 회로를 올릴 수 있어야 하거든요. 기존 방식으로는 저온 공정 플라스틱(PET, PEN) 정도까지만 감당할 수 있었어요.

그런데 이번 집중 마이크로웨이브 방식은 종이, 천, 나무, 심지어 식품 포장재까지도 회로의 기판으로 쓸 수 있다는 가능성을 열어줘요. 경쟁 기술로는 광소결(photonic sintering)이 있어요. 아주 짧은 시간에 강한 빛을 쏴서 금속만 가열하는 방식인데, 장비가 비싸고 투명한 재료에는 잘 안 통해요. 집중 마이크로웨이브는 이런 한계를 우회할 수 있어서, 실용화 가능성이 더 커 보인다는 평가가 나와요.

한국 개발자에게 던지는 실용적 메시지

"나는 웹 개발자인데 이게 나랑 무슨 상관?" 싶을 수 있어요. 그런데 생각해보면 의외로 가까운 이야기예요. 한국은 IoT, 스마트팩토리, 스마트팜, 리테일 기술 쪽에서 세계적으로 활발한 시장이거든요. 집중 마이크로웨이브 소결 기술이 상용화되면, 일회용 센서나 환경 모니터링 태그, 재활용 가능한 NFC 라벨 같은 제품이 훨씬 싸게 만들어질 수 있어요. 그러면 이 장치들에서 올라오는 데이터를 처리할 백엔드, 관리할 모바일 앱, 분석할 대시보드가 전부 필요해져요. 하드웨어 혁신이 결국 소프트웨어 시장을 만드는 거죠.

또 하나, 만약 여러분이 임베디드나 펌웨어 분야에 관심이 있다면 이 기술은 거의 무한한 폼팩터의 디바이스가 가능해진다는 뜻이에요. 기존엔 상상만 하던 형태의 기기들 말이에요. 예를 들면 NFC가 내장된 종이 영수증, 사용 후 찢어 버리는 일회용 의료 패치, 옷감에 직접 새겨진 바이탈 센서 같은 것들이요. 이런 장치들의 펌웨어와 통신 프로토콜을 다룰 줄 아는 사람의 가치는 앞으로 더 커질 거예요.

마무리

한 줄로 정리하면, 이제 "회로가 어디에 올라갈 수 있는가"의 경계가 종이와 나무까지 넓어졌다는 거예요. 소프트웨어는 물리적 세계의 구석구석으로 파고들고 있고, 그 물리적 세계는 점점 더 값싸고 유연하고 친환경적인 재료로 만들어지고 있어요. 여러분이 지금 만드는 서비스가 언젠가 나무로 된 IoT 기기 위에서 돌아가게 된다면, 어떤 새로운 경험을 설계할 수 있을까요?