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유리 3차원(3D) 프린팅은 광학, 반도체 기술 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 유망기술이다. 그런데 유리는 녹는 온도가 높다는 단점이 있다. 3D 프린터에 가장 많이 활용되는 플라스틱은 대부분 200~300캜에서 녹는 반면, 석영 유리를 녹이기 위해서는 온도를 1100캜까지 올려야 한다. 

이 점은 유리 3D 프린팅을 상업적으로 활용하는 데 큰 제약이 됐다. 고온의 유리를 바로 반도체 칩 위에 올려놓을 수 없는 노릇이기 때문이다.

최근 이런 한계를 극복할 새로운 유리 3D 프린팅 방식이 나왔다. 독일 카를스루에 공대 나노테크놀로지 연구소와 미국 어바인 캘리포니아대(UC 어바인) 등 국제 공동연구팀은 유리 가공 온도를 650캜까지 낮춘 3D 프린팅 방식을 국제학술지 ‘사이언스’ 6월 1일자에 발표했다. ^{doi: 10.1126/science.abq3037}

연구팀이 기존 온도보다 500캜 가까이 낮은 온도에서 유리 3D 프린팅을 해낸 비결은 ‘다면 올리고머 실세스퀴옥세인(POSS텾olyhedral Oligomeric Silsesquioxane)’이라는 신소재에 있다. 그간 유리 3D 프린팅에서 사용한 재료는 이산화규소 나노입자였다. 이산화규소의 경우 1100℃의 고온에서 가루를 녹여 굳히는 소결 과정을 반드시 거쳐야 한다. 한편, POSS는 이산화규소로 이뤄진 뼈대에 유기 작용기가 붙어있는 형태다. 650캜의 비교적 낮은 온도에서 소결 과정 없이 녹은 뒤, 투명하게 굳는 장점이 있다.

연구팀은 POSS를 3D 프린팅해 마이크로렌즈, 크리스탈 등 정교한 나노 구조물을 만드는 데 성공했다. 연구를 이끈 젠스 바우어 나노테크놀로지 연구소 나노구조 메타물질 그룹장은 “우리가 활용한 물질은 우수한 광학적 품질과 기계적 내구성, 가공 용이성을 갖춰, 앞으로 유리와 같은 무기물을 수 나노미터 규모로 3D 프린팅하는 데 새로운 지평을 열 것”이라고 했다.