[와우! 과학] 두께 0.005mm 구리 기둥 3D프린터로 출력 성공

3D프린터 기술은 21세기 산업의 연금술이라는 기대를 받고 있다. 아직은 그 응용범위가 넓지 않지만, 점차 여러 분야에서 그 수요가 증가하는 것이 사실이다. 다루는 소재도 초기의 플라스틱 위주에서 이제는 금속에서 음식까지 광범위하다.

이 중에서 금속 3D프린팅 기술은 미래 산업에서 유망 기술로 주목을 받고 있다. 미 항공우주국(NASA)의 경우 이미 3D프린터를 이용한 로켓 엔진 개발에 대해서 구체적인 로드맵을 가지고 있으며 제너럴 일렉트릭(GE)는 연소테스트까지 마친 제트 엔진을 3D프린터로 출력하기도 했다.

하지만 아직 금속 3D프린팅 기술은 갈 길이 멀다. 예를 들어 10-100㎛(0.1-0.01mm) 수준의 미세 가공 기술은 3D프린터로는 해결하기 어려웠던 게 사실이다. 그러나 이 한계도 곧 극복될지 모른다. 네덜란드의 트웬테 대학 연구자들은 높이 0.86mm, 두께 5㎛(0.005mm)에 불과한 미세 구리 기둥을 3D프린터로 ‘출력’해냈다. 이는 금속 3D프린터 가운데서는 가장 미세한 가공 능력이다.

현재의 금속 3D프린터 기술은 작은 금속 가루를 레이저로 녹여 쌓아올리는 방식으로 출력한다. 이번에 선보인 3D프린터 역시 같은 방식이지만, 그 해상도에서는 비교할 수 없을 만큼 미세하다. 이 3D프린터는 노즐에서 레이저 구리를 녹여 불과 1㎛(0.001mm)에 불과한 작은 방울로 만든 후 분사해 출력한다. 이런 방식으로 두께가 적혈구 하나보다 작은 구리 기둥을 만들 수 있다.

이들이 개발한 고해상도 금속 3D프린팅(high-resolution metal printing) 기술은 초미세 냉각 시스템이나 3차원 회로를 출력하는 데 사용될 수 있다. 물론 더 다양한 금속 소재를 가공할 수 있게 되면 응용범위는 훨씬 넓어질 것이다.

역사적으로 보면 2D프린터 기술 역시 초창기에는 해상도가 낮았다. 그러나 기술이 발전하면서 고해상도 컬러 이미지를 빠르게 출력할 수 있는 시대가 된 것이다. 금속 3D프린터 역시 초기에는 성능이나 해상도 면에서 만족스럽지 못하겠지만, 기술이 발전하면 다양한 금속 소재들이 3D프린터에서 출력될 날이 올 것으로 기대된다.

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com