화학분자모형을 3D 프린팅 하기~!

이번 3D프린팅 아이디어 상품제작 경진대회에 참가하면서 화학분자모형을 3D프린팅하였습니다.(☞ 대회가 개최된 한국 전자전 2013이 궁금하시다면 [3D 프린팅 위주의 한국 전자전(KES) 2013 방문기입니다~!]를 클릭!) 물론 결과는 똑 떨어졌지만.. 많은 분들이 영감을 얻으셨으면 하는 바람에.. 물론 고생한게 아깝기도 하고 해서!!! 본격 포스팅 나갑니다!!!

 

 

 

현재 3D 프린팅이 가장 주목을 받는 분야는 피규어나 캐릭터, 모델링 분야라고 생각합니다. 아무래도 이 분야에서 3D 프린팅 기술의 강점을 십분 이용하기 쉽고 특히 피규어나 캐릭터, 그리고 모델링 분야에 관심이 많은 분들이 상대적으로 많다보니 주목을 많이 받는다고 생각합니다.

 

하지만 3D 프린팅이 발전을 하려면 여러 분야에서 두루두루 쓰여야 한다는 생각에 3D 프린팅 기술의 적용을 생각하기는 어렵지만 일단 3D 프린팅 기술을 이용하면 좋을 것 같은 분야가 뭐가 있을까 하던 차에 화학 분자모형을 떠올리게 되었습니다. 워낙 화학분자에 관한 응용 프로그램들이 잘 되어 있지만, 실제로 손으로 만질 수 있는 모형이 있다면 기하학적으로 반응이 어떻게 일어나는지 등의 새로운 아이디어를 생각해내는 것에 도움이 될 것 같았고 특히나 교육 목적에서 강점을 가질 수 있다고 생각했습니다.

 

워낙 한번 결심이 서면 일단 지르는 성격이라.. 화학분자모형을 3D 프린팅하기 위해 작업을 시작했습니다.

 

그럼 무슨 화학 분자모형을 뽑을까 생각하던 중 버크민스터풀러렌이라는 분자가 생각났습니다. 버크민스터풀러렌이라고 더 잘 알려져있는, 탄소원자 60개로 만들어져 있는 분자로 20개의 육각형과 12개의 오각형으로 구성되어 축구공 모양과 흡사하게 생긴 분자입니다. 1985년 Robert Curl, Harold Kroto 그리고 Richard Smalley에 의해 발견되었으며 이 공로로 이들은 1996년 노벨 화학상을 수상하였고, 이 풀러렌의 발견을 시작으로 수많은 관련논문들이 출판되었으며 나노과학과 나노기술이 급속도로 발전하게 되었습니다.

 

이 특징적인 모양과 기념비적인 의미를 가진 분자를.. 사실 분자모형 중 이게 젤 친숙하고 예쁘다고 생각해서.. 한번 3D 프린팅해보았습니다.

 

제작과정은 다음과 같습니다.

 

먼저 HyperChem™ 8.0 버전을 이용하여 C60 분자를 구성합니다.

 

 

 

 

첫번째 캡쳐는 balls & cylinders로 렌더링 한거고 두번째 캡쳐는 sticks로 렌더링 한 것입니다. 뭐 무슨 모드로 렌더링 하는지는 크게 중요하지 않습니다.

 

 

 

이것을 확장자가 PDB인 파일로 저장을 합니다.

 

 

 

 

그다음 UCSF Chimera 1.8 라는 프로그램을 이용하여 아까 저장한 C60.PDB 파일을 불러온 뒤 [Actions]-[Atoms/Bonds]-[ball&stick]을 선택하여 다음과 같은 모양으로 설정하여줍니다(이 밖에도 리본이나 구형으로도 만들 수 있습니다).

 

 

 

 

원하는 분자모형이 되도록 적용하였다면 [File]-[Export Scene...]를 사용하여 분자모형 모델을 STL형식의 파일로 저장합니다.

 

 

 

 

3D 프린팅은 종이모형을 취급하는 하우페이퍼(www.howpaper.com)와 레이저커팅/조각기를 취급하는 GCC(www.gcckorea.co.kr)를 운영하시는 양진국선생님께 출력의뢰드려서 Formlabs사의 Form1으로 출력하였으며(이자리를 빌어 감사의 말씀을 다시 전하고 싶습니다), 0.1mm layer로 clear resin을 이용하여 출력하였습니다.

 

 

Form1 3D 프린터로 출력되고 있는 버크민스터풀러렌 화학분자모형입니다.

 

 

 

 

 

서포트가 붙어있는 분자모형의 모습입니다.

 

 

 

 

 

서포트를 제거한 뒤의 모습입니다. 근데 저 서포트 떼는 게 보통 힘든게 아니더군요;;

 

 

 

 

 

서포트를 걍 손으로 막 잡아 뜯으면 저렇게 서포트가 붙었었던 자리에 찌꺼기가 남게 됩니다.

 

 

 

 

사포입니다. 열심히 열심히 갈아줍니다. 빨리빨리 갈아야 합니다.

 

 

 

사포질로 후처리(?!)를 해준 뒤 완성된 모습입니다.

 

  

 

미세하게 층이 보이긴 하지만.. 저 정도면 매우 만족스러운 퀄리티입니다.

 

 

사포질 한 부분은 저렇게 보입니다.

 

 

또다른 근접샷입니다.

 

 

조명 효과를 좀 줘본 컷입니다. 저 조명이 현관문 센서등이라는 것은 안자랑.

 

 

컴퓨터에서의 3D 모델과의 비교컷입니다.

 

 

 

3D 프린팅으로 화학 분자 중 하나인 버크민스터풀러렌(C60)을 만들어보았습니다.

 

실제로 손에 놓고 보면.. 꽤 뿌듯합니다.

 

 

"The power of the sun, in the palm of my hand"

 

의 기분이랄까.ㅋㅋ

 

 

여러분들도 한번 시도해보세요~! 3D 프린팅의 세계로~!

 

 

 

[2013년 11월 13일 네이버 오픈캐스트 정보플러스에 소개되었습니다! 감사합니다!]