현재 카페 등에서 사용되는 컵홀더는 대부분 일회용 종이 컵홀더이다. KB금융지주 경영연구소 자료(2019)에 따르면 한국 성인은 1인 당 연간 353잔의 커피를 마신다. 컵 홀더를 매일 사용한다면 일년에 350개가 넘는 컵홀더가 버려지는 셈이며, 이는 자원 낭비, 환경 오염과도 직결된다. 또한, 종이 컵홀더는 낮은 단열성을 가지고 있어 뜨거운 음료를 담을 경우 손에 열기가 그대로 전달된다는 문제점 또한 존재했다. 이를 해결하기 위해 단열성이 좋으며 친환경적인 컵홀더를 제작하고자 했다.
일반적인 물체는 인장력을 작용해 한 방향으로의 길이가 늘어나면 수직 방향으로의 길이는 감소한다. auxetic 구조의 물체는 한 방향으로의 길이가 늘어나면 수직 방향으로의 길이도 늘어나는 성질을 가지고 있다. 이를 컵홀더에 적용시켜 둘레가 늘어날수록 그 두께 또한 늘어나, 손으로의 열 전도도가 낮은 컵홀더를 제작하였다.
작품은 탄성이 있는 tpu 소재를 이용해 3d 프린팅으로 제작했다. 여러 개의 auxetic 단위체들을 원기둥 형태로 연결한 설계도를 사용했다. tpu 소재의 특성으로 컵홀더를 컵에 끼울 수 있었다. 컵홀더를 용기에 끼울 때 컵홀더의 두께가 늘어나며, auxetic 구조의 특성으로 컵홀더의 두께가 늘어나 손에 닿는 부분과 용기 간 공기층이 형성된다. 실험 결과 제작한 컵홀더의 열 전달도가 종이 컵홀더보다 낮음을 확인할 수 있었다.
제작한 컵홀더는 기울기가 없는 용기를 포함해 모든 종류의 용기에 사용 가능하다. 또한, tpu 소재를 이용해 친환경적이며 재사용 가능하므로 경제적이다. 본 과제를 수행하며 최종 시안을 3d 프린터로 만들었다. 그러나 이를 보다 저렴한 방식으로 대량생산한다면 제작 비용을 줄여 적절한 비용으로 판매할 수 있을 것으로 예상된다.